Power augmentation of PGE Gorzow’s gas turbine by steam injection – thermodynamic overview

• Autorzy: Ziółkowski P. , Lemański M. , Badur J. , Nastałek L.

Warianty tytułu

PL

Wzrost mocy turbiny gazowej PGE Gorzów za pomocą wtrysku pary – przegląd termodynamiczny

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The impact of steam injection upon a gas turbine and a combined power plant performance has been investigated. This article describes and summarizes possibilities of modification for current gas turbine in PGE Gorzow power plant into the Cheng cycle. Our modification deals with a thermal cycle, in which steam produced in a heat recovery steam generator is injected into the gas turbine’s combustion chamber. It has been proved that an increase of the mass flow rate of the expanded exhaust gases causes an increase in both the power and efficiency of gas turbine. Steam injection also helps to reduce NOx formation and is profitable from a thermodynamic, economic and ecological standpoint. The numerical analysis of thermal cycles, before and after the modification, has been carried out by means of an in-house COM-GAS code and Aspen Plus commercial package.

PL

W artykule zbadano wpływ wtrysk pary wodnej na wydajność turbiny gazowej i obiegu gazowo-parowego. Artykuł opisuje i podsumowuje możliwości zmodyfikowania turbiny gazowej elektrociepłowni PGE Gorzów do obiegu Chenga. Modyfikacja związana jest z obiegiem cieplnym, w którym produkowana para w kotle utylizacyjnym wtryskiwana jest do komory spalania turbiny gazowej. Udowodniono, że wzrost strumienia masy ekspandujących spalin powoduje wzrost mocy i sprawności turbiny gazowej. Dodatkowo, wtrysk pary wodnej powoduje obniżenie tlenków azotu NOx i z punktu widzenia termodynamicznego, ekonomicznego i ekologicznego jest zabiegiem korzystnym. Obliczenia numeryczne obiegu cieplnego przed i po modyfikacji wykonano za pomocą własnego kodu COM – GAS oraz komercyjnego programu Aspen Plus.

Słowa kluczowe

EN

Cheng cycle; STIG cycle; combined cycle; steam injection; gas turbine

PL

obieg Chenga; obieg STIG; obiegi kombinowane; wtrysk pary; turbina gazowa

• Wydawca: KAPRINT
• Czasopismo: Rynek Energii
• Rocznik: 2012
• Tom: Nr 1
• Strony: 161--167
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., fig., tab.

Twórcy

autor

Ziółkowski P.

• The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery Polish Academy of Sciences

autor

Lemański M.

• The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery Polish Academy of Sciences

autor

Badur J.

• The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery Polish Academy of Sciences

autor

Nastałek L.

• The Szewalski Institute of Fluid-Flow Machinery Polish Academy of Sciences

Bibliografia

• [1] Badur J.: Rozwój pojęcia energii. IMP PAN Gdansk 2009, (in polish).
• [2] Boyce M.P.: Gas turbine engineering handbook. Butterworth-Heinemann 2002.
• [3] Carapellucci R., Milazzo A.: Repowering combined cycle power plants by a modified STIG configuration. Energy Conversion and Management 2007, vol.48.
• [4] Cheng D.Y.: Regenerative parallel compound dual-fluid heat engine. US Patent 1978, no. 4128994.
• [5] Cheng D.Y.: The distinction between Cheng and STIG cycle. Proceedings of ASME EXPO 2006, GT-2006-90382.
• [6] Chrzczonowski A.: Układ Chenga jako proekologiczne źródło energii elektrycznej i cieplnej. Rozprawa doktorska, ITCiMP PW Wrocław 2006.
• [7] Jarociński J.: Techniki czystego spalania. WNT Warszawa 1996.
• [8] Jesionek K., Chrzczonowski A., Badur J., Lemański M.: Analiza parametryczna pracy zaawansowanego obiegu Chenga. Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej, Politechnika Śląska 2004, vol.23.
• [9] Jonson M., Yan J.: Humidified gas turbine - a review of proposed and implemented cycles. Energy 2005, vol. 30.
• [10] Normann F., Andersson K., Leckner B., Johnson F.: Emission control of nitrogen oxides in the oxy-fuel process. Progress in Energy and Combustion Science 2009, vol.35.
• [11] Pawlik M., Kotlicki T.: Układy gazowo - parowe w energetyce. Konferencja „Elektrownie cieplne” Słok 2001 (in polish).
• [12] Poullikkas,A.: An overview of current and future sustainable gas turbine technologies. Renewable and Sustainable Energy Reviews 2005, vol.9.
• [13] Saad M.A., Cheng D.Y.: The new LM2500 Cheng cycle for power generation and cogeneration. Energy Conversion and Management 1997, vol. 38.
• [14] Srinivas T., Gupta A.V.S.S.K.S., Reddy B.V.: Sensitivity analysis of STIG based combined cycle with dual pressure HRSG. International Journal of Thermal Sciences 2008, vol.47.
• [15] Topolski J., Lemański M., Badur J.: Model matematyczny wysokotemperaturowego ogniwa paliwowego SOFC w kodzie COM-GAS. Konferencja „Problemy badawcze Energetyki Cieplnej 2003,Warszawa.
• [16] Wang F.J., Chiou J.S.: Performance improvement for a simple cycle gas turbine GENSET - a retrofitting example. Applied Thermal Engineering 2002, vol.22.
• [17] Wołoncewicz Z., Buraczewski J.: Doświadczenia z eksploatacji bloku gazowo - parowego w EC Gorzów S.A. 1999-2003. Konferencja Elektrownie i elektrociepłownie gazowe i gazowo - parowe 2003.
• [18] Ziółkowski P.: Analiza numeryczna parametrów eksploatacyjnych obiegu cieplnego elektrociepłowni EC Gorzów przed i po modernizacji. Praca magisterska 2011, Politechnika Gdańska (in polish).
• [19] Directive 2010/75/eu of the European Parliament and of the Council of 24 November 2010 on industrial emissions (integrated pollution prevention and control).
• [20] http://www.ecgorzow.pgegiek.pl
• [21] http://www.chengpower.com
• [22] http://kladno.alpiq.cz