Первый опыт эксплуатации парогазовых установок в России говорит о том, что на показатели и энергетические характеристики ГТУ и ПГУ достаточно сильное влияние оказывают климатические условия (температура, относительная влажность, барометрическое
давление наружного воздуха).

Среди всех режимных и эксплуатационных факторов наиболее сильно влияет на показания ГТУ температура наружного воздуха, что связано с затратами мощности на сжатие воздуха в компрессоре при изменении его плотности. На привод осевого воздушного компрессора ГТУ расходуется значительная часть мощности, вырабатываемой газовой турбиной.

Существуют следующие решения по воздействию на температуру наружного воздуха, забираемого компрессором из атмосферы:

•        Разработка и внедрение системы   увлажнения воздуха на входе в компрессор в теплый период года.

•        Разработка и внедрение холодильной машины (чиллера) для охлаждения воздуха на входе в компрессор, в условиях превышения температуры наружного воздуха в летнее время выше расчетных значений (+13°С).

Испарительное увлажнение основывается на разбрызгивании в потоке воздуха определенного количества воды, которая, испаряясь, понижает температуру воздуха, увеличивает его плотность и, следовательно, массовый расход воздуха через компрессор.

Эффективность снижения температуры воздуха путем увлажнения рассчитать достаточно несложно. Например, при постоянном давлении 760 мм рт. ст. и температуре воздуха +30°С при относительной влажности  40%, увлажнение до 80% дает снижение температуры до 22,5°С, а с 20% до 80% позволит снизить температуру до 18°С.

Дальнейшее увлажнение приведет к более низкой температуре, но при прохождении такого воздуха по воздухозаборному тракту (ВЗТ), сопровождаемое снижением давления, приведет к выпадению части влаги с последующей конденсацией на поверхностях воздухозаборного тракта, что недопустимо по условиям безопасной работы компрессора ГТД.

Затраты на такую установку, по зарубежным данным, оцениваются на уровне 160-180 долл. США на 1 кВт дополнительной мощности.

Наиболее подходящим способом для охлаждения воздуха на входе в компрессор газотурбинной установки является разработка и внедрение абсорбционной холодильной машины (АБХМ) с передачей холода поступающему в компрессор воздуху через теплообменный аппарат.

С учетом полных затрат удельная стоимость системы, по зарубежным данным,  составляет 165 долл. США за 1 кВт дополнительной мощности.

Применение электрической холодильной машины (чиллера) не рассматривается в виду её низкой энергоэффективности: на 2,5 МВт холода потребляется 1 МВт электроэнергии. 


 

Рисунок 12.7.1.2. Схема АБХМ.

Принцип действия АБХМ основан на способности раствора бромистого лития поглощать (абсорбировать) более холодные водяные пары. Охлаждаемая среда поступает в испаритель, где охлаждается до необходимой температуры за счет испарения в вакууме хладагента-воды. Водяные пары из испарителя поступают в абсорбер, где поглощаются водным раствором бромистого лития.

Разбавленный (слабый) раствор подается в генератор, где выпаривается за счет подвода внешнего источника тепловой энергии (горячая вода, водяной пар, отработанные газы или другие виды вторичных энергоресурсов). Чем больше необходимо понизить температуру воздуха перед компрессором, тем больше необходимо затратить тепла на выпаривание воды в генераторе для получения большего количества концентрированного раствора (LiBr). Применительно к оборудованию ПГУ-39 или ПГУ-80 источником теплоты генератора АБХМ может являться как пар турбины или котла, так и горячая вода водо-водяного теплообменника (ВВТО) с давлением 2,0 МПа и температурой 150-180°С в смеси с бросовой горячей водой, идущей на градирню.

Насыщенный раствор из генератора АБХМ возвращается в абсорбер. Образовавшийся в генераторе водяной пар конденсируется в конденсаторе АБХМ. В качестве охлаждающей среды конденсатора АБХМ целесообразно использовать основной конденсат, поступающий из конденсатора паровой турбины с температурой 20-30°С. Испаритель находится под вакуумом, вследствие чего происходит вскипание воды. Чем глубже вакуум, тем ниже температура образования водяного пара. Пары воды поступают в абсорбер, где концентрированный раствор бромистого лития (LiBr), являясь сильным абсорбентом  воды,  поглощает пар,  превращаясь в разбавленный раствор,  который откачивается в генератор.

КПД абсорбционных холодильных машин типа АБХМ составляет -64-66%.

Состав оборудования системы охлаждения воздуха:

•  Абсорбционная бромисто-литиевая холодильная машина (АБХМ);

•  Система охлаждения АБХМ - испарительная вентиляторная или эжекторная градирня, поток технологической воды с температурой на входе в диапазоне 15-30°С;

•  Теплообменник водо-воздушный для передачи теплоты от приточного воздуха к охлаждаемой воде АБХМ;

•  Система принудительной подачи воздуха для компенсации аэродинамических потерь на всасе в компрессор.


Рисунок 12.7.1.3. Принцип действия АБХМ

Примеров применения АБХМ для охлаждения воздуха на входе в компрессоры газовых турбин в Российской энергетике пока нет, хотя данный способ широко используется во всем мире.

Технико-экономический анализ эффективности применения АБХМ производства фирмы Shuangliuang  на ТЭС «Международная» (проектное название станции-ТЭС ММДЦ «Москва-Сити») показал, что внедрение данной системы охлаждения воздуха позволяет существенно повысить эффективность работы ТЭС в теплое время года с самоокупаемостью около 5 лет.

Для установки рекомендуется следующая модель АБХМ: HSB 827H2 производства фирмы Shuangliuang.

АБХМ данной фирмы имеют всемирную известность и установлены на следующих объектах:

·     Пекинский Олимпийский конференц-центр, Китай - 7 МВт. 

·     Аэропорт Пекин, Китай - 48 МВт.

·     Корпус и   госпиталь Цюрихского Университета, Швейцария - 2 МВт.

·     Аэропорт Linate, Милан, Италия - 4 МВт.

·     Комплекс Lefay Resort & Spa, Италия - 2 МВт.

·     Энергоцентр города Мултан, Пакистан - 21 МВт. 

·     Офисное здание Jinshan Petro-chemical, Китай - 6 МВт.

·     Заводской комплекс Jinshan Petro-chemical, Шанхай, Китай - 8 МВт. 

·     Отель Radisson, Пекин, Китай - 4 МВт.

Наглядно ознакомиться с работой АБХМ фирмы Shuangliuang можно в санатории «Русь», г.Сочи, Россия - 2,8 МВт.