У нас с "Авиадвигателем" большое будущее!"

Гурген ОЛЬХОВСКИЙ

В истории пермского конструкторского бюро много славных страниц. И сейчас отечественная гражданская авиация летает, в основном, на пермских двигателях. «Земным» применениями своих двигателей пермяки занялись сравнительно недавно, чуть более 15 лет назад. Сделали они это очень основательно: разобрались, что нужно наземным потребителям, какие требования они предъявляют к газотурбинным установкам (ГТУ) на газоперекачивающих и электрических станциях; создали эффективные организационные структуры, обеспечившие конструирование, изготовление и обслуживание в эксплуатации наземных ГТУ; разработали линей-ку привлекательных двигателей мощностью от 2,5 до 25 МВт, организовали грамотный маркетинг, поставки и обслуживание и получили, в итоге, для себя процветающий рынок, на котором прочно утвердились.
Всероссийский теплотехнический институт работает с «Авиадвигателем» в разных направлениях. Мы проводили сертификацию его энергетических ГТУ, разрабатывали энергетические характеристики ГТУ-6П, эксплуатирующихся на Ивановской ТЭЦ-1, помогали проектировать мощные 180 МВт - ГТУ для электростанций.

Сейчас у нас два интересных проекта: высокоэкономичная парогазовая установка (ПГУ) и опытно-промышленная ПГУ с газификацией угля. И в том, и в другом проекте заложено использование газотурбинной установки номинальной мощностью 16 МВт разработки «Авиадвигателя» .
Основные показатели ПГУ при наружной температуре 0оС приведены в таблице 1, а ее схема показана на рис. 1.
Кроме ГТЭ-16ПА в ПГУ входят барабанный котел утилизатор с двумя паровыми контурами высокого и низкого давлений. Подогрев конденсата перед деаэрацией происходит в газовом подогревателе, а сама деаэрация осуществляется в барабане низкого давления. Температура конденсата перед подогревателем поддерживается на уровне 60оС с помощью рециркуляции.
В котле-утилизаторе предусматривается две ступени сжигания дополнительного топлива. Первая - перед котлом для повышения, при необходимости, паропроизводительности, параметров пара и мощности паровой турбины (столбцы 2 и 4 таблицы 1). Вторая - перед газовым подогревателем конденсата - для увеличения тепловой нагрузки в холодное время года.

Электрический КПД паро-газовой установки будет очень высоким: 46,5 - 47% без вы-работки тепла и 40 - 42% при полной тепловой нагрузке и полезном использовании 70 - 74%  топлива.
Парогазовые установки такого типа привлекательны для электротеплоснабжения небольших и средних городов и крупных городских районов. Они найдут широкое применение в газифицированных районах страны.
Для районов, где использование природного газа невозможно или чрезмерно дорого, аналогичную ПГУ можно объединить с системой газификации угля, как это показано на рис. 2.
Уголь для газификации обрабатывается в системе подготовки топлива, после которой его кусковая часть поступает в газогенератор через шлюз, а пыль подается с дутьем.
Газификация угля осуществляется под давлением на воздушном дутье с жидким шлакоудалением в горновом газогенераторе. Кусковой уголь газифицируется в слое, в который через фурмы вдувается горячий воздух с угольной пылью, создающий в нижней части газогенератора высокотемпературный очаг горения, и пар необходимый для регулирования температуры процесса. Образующийся в очаге горения генераторный газ проходит через слой топлива, в котором СО2 восста-навливается до СО и газ обогащается летучими угля.








 

 

 

 

 










 



После газогенератора сырой газ охлаждается в специальном теплообменнике с примерно 800 до 500 оС паром, очищается в циклоне от грубых частиц, которые возвращаются в газогенератор с дутьем, и в регенерируемом металлотканиевом фильтре от мелкой пыли.
Далее газ поступает в систему сероочистки, состоящую из двух попеременно подключаемых в тракт генераторного газа реакторов в которых осуществляется адсорбция сероводорода в слое природных железо-марганцевых соединений.
Очищенный газ с температурой около 500 оС подается на газотурбинную установку ГТУ-16 ПЭР, специально реконструированную для работы на низкокалорийном генераторном газе. Её электрическая мощность в составе опытно-промышленной установки составит 16,5 МВт.
Большая часть необходимого для газификации воздуха отбирается после компрессора ГТУ, добавок к нему подается из атмосферы компрессором в котором сжимается до примерно 2,0 МПа с промежуточным охлаждением после 1 и 2-й ступеней сжатия. После смешения с воздухом отобранным после компрессора ГТУ, полный расход дутьевого воздуха поджимается до 2,7 МПа и поступает в газогенератор (рис. 2).
Газотурбинная установка ГТУ-16ПЭР после реконструкции для интеграции в систему газификации угля сохраняет возможность нормальной работы на природном газе с теми же экономическими и эксплуатационными показателями, что и стандартные ГТУ этого типа. Значения основных их них также приведены в таблице 2.
Показатели опытно-промышленной парогазовой установки на обоих видах топлива намного выше, чем действующих сейчас многочисленных ТЭЦ с давлением пара ниже 13 МПа. Они являются достаточно высокими и обеспечивают после отработки головной установки коммерческую выгодность таких ПГУ при длительной эксплуатации.

 



























































Цифрами и буквами на схеме указано:
1. ГТУ-16 ПЭР. 2.Котел-утилизатор. 3. Горелки первой ступени. 4. Пароперегреватель ВД. 5. Испаритель ВД. 6. Экономайзер ВД. 7. Пароперегреватель НД. 8. Испаритель НД. 9. Горелки второй ступени. 10. Газовый подогреватель конденсата. 11.Водоводяной теплообменник. 12. Паровая турбина. 13. Конденсатор. 14. Бойлер системы теплофикации. 15. Электрические генераторы. 16. Конденсатор пара уплотнений. 17.  Насосы.
а. Воздух. б. Топливо, в. Уходящие газы в дымовую трубу. г. Пар. д. Конденсат, е. Питательная вода. ж. Прямая сетевая вода. з. Обратная сетевая вода. и. Иркуляционная вода.

 

 

 

 

 

 

 

 







 

 

 

 

Цифрами на схеме указано:
1. Система топливоподготовки:
1.1. Существующее станционное оборудование.
1.2. Система подготовки кускового топлива.
1.3. Система подготовки и подачи пыли высокой концентрации.
2. Газогенераторная система:
2.1. Система шлюзовой подачи кускового топлива.
2.2. Система шлюзования топлива.
2.3. Система шлюзового вывода шлака.
3. Система высокотемпературной очистки генераторного газа:
3.1. Циклон (очистка от грубодисперсного уноса).
3.2. Металлотканевый фильтр (очистка от мелкодисперсного уноса).
3.3. Адсорбер сероводорода.
4. Газотурбинная установка ГТУ-16 ПЭР.
5. Котел-утилизатор.

В настоящее время Российская академия наук инициировала разработку мощной энергетической газотурбинной установки, конкуренто-способной на мировом рынке к 2020 году. Помня об аналогичной инициативе ОАО «Авиадвигатель» - работах по созданию ГТУ-180П, полученном бесценном опыте взаимодействия с организациями электроэнергетики и энергомашиностроения и возникших тогда человеческих связях, - я очень надеюсь, что разработку этой ГТУ возглавит «Объединенная двигателестроительная корпорация», а головная роль в этом будет отдана «Авиадвигателю». Уверен, что работа будет выполнена на общей научной и технологической базе на базе перспективных авиадвигателей, которые будут созданы в ближайшие годы.