Выбор горелок для сжигания метано-водородной фракции

ТАЙМАРОВ М.А., ЧИКЛЯЕВ Е.Г., ЧИКЛЯЕВ Д.Е., ХУСАИНОВ Д.Г., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. д-р техн. наук, профессор ТАЙМАРОВ М.А.

Метано-водородная фракция (МВФ) является остаточным газообразным продуктом нефтехимических процессов при переработке углеводородного сырья. До последнего времени МВФ использовалась в качестве низкокалорийного топлива для собственных нужд на НПЗ или сжигалась в факелах. В связи с удорожанием стоимости топливных энергоресурсов возникла необходимость использования МВФ в качестве топлива для котлов ТЭС. Сложность использования МВФ в качестве топлива связана с большим содержанием водорода, который характеризуется высокой скоростью горения до 300 см/сек, более широкими пределами воспламенения на воздухе и низкой теплотой сгорания по сравнению с природным газом. Поэтому горелки для сжигания МВФ в котлах ТЭС должны иметь высокую скорость подачи МВФ и воздуха в зону горения. Для этой цели для котлов ТГМ-84Б наиболее подходят модернизированные горелки ГМУ-45м с тепловой мощностью
50 МВт с периферийной аксиальной круткой воздуха и с комбинированной периферийной трубной и сопловой центральной газораздачей. Расчеты показали, что периферийная тангенциальная крутка воздуха в горелках ГМУ-45 с центральной сопловой газораздачей из-за невысокой скорости выхода потока воздуха не обеспечивает интенсивное смесеобразование и догорание факела, особенно при больших нагрузках будет происходить в горизонтальном газоходе котла после топки. Это приведет к повышенному уровню температур уходящих дымовых газов в области ширмовых и конвективных пароперегревателей.

УДК 621.311

СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ ОРГАНИЧЕСКОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ
В ЦИКЛЕ РЕНКИНА

ФАТХУТДИНОВ Э.И., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент ГРУЗДЕВ В.Б.

Решением утилизации низкопотенциального тепла отработанного пара турбины и тепла уходящих газов котла занимаются многие ученые, проверяя различные варианты теплоносителей. Так появился органический цикл Ренкина (ОЦР или ORC), где в качестве теплоносителя используются органические соединения.

Рабочая жидкость	Молекулярный вес (кг/кмоль)	Критическая температура (С)	Температура кипения (С) при 1 атм
H2O	18.02	373,8	100.00
R123	152.9	186.7	27.84
R245fa		154.0	15.3

В настоящее время крупные энергетические машиностроительные компании имеют большой опыт производства турбин на органическом топливе, где создаются энергетические блоки с оптимальными параметрами пара и получением максимальной прибыли с малым сроком окупаемости. Известно, что в себестоимости электроэнергии топливо составляет от 70 до 80 %. ORC не требует дополнительного сжигания топлива, а утилизирует низкопотенциальное тепло, которое отводится к холодному источнику.

Мною предлагается парогазовые установки с ORC для увеличения выработки электроэнергии за счёт максимальной утилизации тепла уходящих газов за котлом и низкопотенциального тепла отработанного пара турбины.

УДК 628.16

Технология прямого осмоса

ХАЛИУЛИН Д.Р., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. д-р хим. наук, профессор ЧИЧИРОВА Н.Д.

В настоящее время одним из самых динамично развивающихся направлений водоочистки и водоподготовки является мембранная технология. Одним из видов мембранной очистки является технология прямого осмоса.

В отличие от обратного осмоса, где используется гидравлическое давление для движения воды через мембрану, в прямом осмосе используется высокая концентрация специально подобранного вещества. Это вещество должно развивать в водных растворах осмотическое давление, превышающее осмотическое давление опресняемой воды. Кроме высокого давления инертное вещество должно обладать реверсом растворимости и не быть токсичным. В качестве инерта используются концентрированные растворы MgCl₂, AlCl₃, NH₄NO₃, Ca(CH₃COO)₂, CH₃COONa, CaSO₄, бикарбоната алифатических аминов (RNH₂HCO₃) в присутствии CO₂, а также высокомолекулярный полимерный материал на основе гликоля.

Системы прямого осмоса обладают рядом преимуществ по сравнению с другими более распространенными вариантами очистки воды. В системах обратного осмоса, используемых для опреснения воды, средняя степень восстановления воды составляет около 50%, другими словами на каждые две тонны соленой воды, взятых в систему, одна тонна очищенной воды используется, а другая тонна сбрасывается обратно в источник. Прямой осмос может быть использован для очистки сбросов с системы обратного осмоса. Таким образом, объединение этих двух систем позволяет получить 90 % очистки. Технология прямого осмоса может обрабатывать воду до 150000∙10^-6 от общего содержания растворенных твердых веществ, что в четыре раза больше обычных систем обратного осмоса. Прямой осмос работает под атмосферным давлением, поэтому модули изготавливают из легких пластиковых и композитных материалов, что существенно снижает их стоимость. Средняя оценка показывает, что стоимость прямого осмоса на 30 % ниже аналогичной системы обратного осмоса.

УДК 621.311.22

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОПЛИВНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭНЕРГОБЛОКА ПГУ-325 ПРИ НАГРУЗКАХ, БЛИЗКИХ
К НОМИНАЛЬНЫМ ЗНАЧЕНИЯМ

ХВОСТОВ А.Д., ПАНОВ Л.М. ИГЭУ, г. Иваново

Науч. рук. канд. техн. наук, профессор ШЕЛЫГИН Б.Л.

В условиях переменных режимов работы ТЭС эффективное функционирование оборудования ПГУ электростанции осуществляется автоматизированной системой управления с использованием статических характеристик.

Входящий в состав ПГУ-325 котел-утилизатор (КУ) марки «П-88» является ее пассивным элементом. Характеристики его работы определяются условиями эксплуатации ГТЭ-110. Показатели КУ «П-88» зависят от расхода топлива, сжигаемого в камере сгорания КС ГТЭ-110.

Расход природного газа в КС ГТУ определяется величиной его теплоты сгорания , значением электрической мощности и коэффициентом полезного действия КПД ГТУ (брутто) :

.

Для расчета величины В необходимо знать зависимости значения от определяющих характеристик и .

Для диапазона нагрузок математическое описание зависимости КПД ГТУ от определенных факторов представим в виде:

.

Коэффициент при зависит от температуры наружного воздуха и определяется по формуле:

,

где значение константы при последовательном повышении показателя степени m выше 1,3 с интервалом 0,2÷0,3 находится по формуле:

.

Для нагрузок и интервала температур наружного воздуха , значение коэффициента пропорциональности , зависящего от температуры , рассчитывается на основании зависимости:

,

где – коэффициент пропорциональности при .

Величина коэффициента на основании исходных данных, при последовательном повышении показателя степени l выше 1,8 определяется по формуле:

.

Применительно к среднему значению электрической мощности
99 МВт диапазона относительные отклонения расчетных значений , от исходных не превышает 1 %.

По полученному значению для природного газа с любой его теплотой сгорания в зависимости от и для энергоблока ПГУ-325 топливную характеристику можно определить по формуле:

,

где – коэффициенты, зависящие от величины , k – показатель степени, значение которой выше 1.0. Значение коэффициента при зависит от температуры наружного воздуха и находится по формуле:

,

где коэффициент имеет постоянное значение; h – показатель степени, величина которого выше 1.

Для нагрузок и интервала температур , значения коэффициента , зависящего от температуры наружного воздуха определяется на основании зависимости:

.

Значение показателя степени k можно представить одинаковым для всех четырех зависимостей при . В данной работе значение k определяется при проектной величине и равняется 1,03.

С использованием полученной характеристики для любого значения электрической мощности и температурах можно определить расчетное значение .

Разработанная характеристика позволяет не только оперативно оценить расход топлива в КС ГТЭ-110, но и прогнозировать его величину при изменениях нагрузки и климатических условий.

УДК 621.039.562