Analiza efektywności wybranych układów z turbiną gazową

• Autorzy: Kotowicz J.

Warianty tytułu

EN

Analyses of the effectiveness of some selected systems with a gas turbine

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono termodynamiczne i ekonomiczne aspekty modelowania wybranych układów z turbiną gazową. W szczególności dotyczy to: autonomicznych instalacji turbin gazowych, instalacji turbin gazowych z kotłem odzyskowym, elektrowni gazowo-parowych. Opracowano metodologie i algorytmy postępowania w celu wyznaczenia charakterystyk termodynamicznych i ekonomicznych badanych instalacji. Charakterystyki te w większości przypadków określono w funkcji stosunku ciśnienia w sprężarce instalacji turbiny gazowej przy zadanych (i różnych) temperaturach spalin na wylocie z komory spalania. Zbadano wpływ wybranych wielkości na przebieg tych charakterystyk. Dobrano optymalne ze względu na wybraną charakterystykę parametry pracy badanych układów. Przy badaniu autonomicznej instalacji zdefiniowano i wyznaczono w postaci wzorów i wykresów charakterystyki termodynamiczne, w tym głównie sprawności i pracy jednostkowej oraz stosunku strumienia powietrza do strumienia paliwa doprowadzonego do komory spalania. Wielkości te mają istotne znaczenie dla analiz pozostałych układów. Dla instalacji turbiny gazowej z kotłem odzyskowym zaproponowano i obliczono współczynniki pozwalające określić zmiany charakterystyk sprawności i pracy jednostkowej oraz innych wielkości termodynamicznych w stosunku do instalacji turbiny pracującej autonomicznie. Wprowadzono inne miary oceny efektywności energetycznej tego układu. Opracowane metodologie doboru optymalnych parametrów do części parowej elektrowni gazowo-parowych szczegółowo przedstawiono dla układu jedno- i dwuciśnieniowego. Jako kryterium doboru optymalnych parametrów wybrano maksymalną sprawność wytwarzania energii elektrycznej. Szczególną uwagę zwrócono na sformułowanie założeń i warunki, jakie muszą spełniać wybrane parametry w charakterystycznych punktach obiegu. Badania elektrowni gazowo-parowych prowadzono dla układów o różnych strukturach zarówno z kotłem odzyskowym jednociśnieniowym, jak i dwuciśnieniowym (z przegrzewem międzystopniowym i bez niego) oraz z kotłem trój ciśnieniowym i przegrzewem międzystopniowym. Pokazano różne metodologie określenia charakterystyk, w tym również wyznaczono maksymalną sprawność wytwarzania energii elektrycznej i odpowiadający jej spręż w funkcji temperatury na wylocie z komory spalania. W trakcie analiz ekonomicznych badanych układów rozważano różne mierniki oceny efektywności ekonomicznej. Szczególną uwagę skupiono na opracowaniu metodologii określenia dopuszczalnej ceny paliwa i minimalnej ceny sprzedaży energii elektrycznej. Opracowane metodologie i algorytmy pozwalają na analizę efektywności badanych instalacji z turbinami gazowymi.

EN

The paper deals with the thermodynamic and economical aspects of modeling some selected systems with a gas turbine. In particular this concerns autonomous installations of gas turbines, installations of gas turbines with a waste-heat boiler and gas-and-steam power stations. Methods and algorithms have been developed to determine the thermodynamic and economical characteristics of the investigated installations. These characteristics have been in most cases as a function of the pressure ratio in the compressor of the gas turbine installation, the temperature of the flue gases at the outlet of the combustion chamber being given (or varied). The influence of selected quantities on the course of these characteristics has been investigated. The optimal working parameters of these systems have been chosen with respect to the selected characteristics. While investigating such an autonomous installation the thermodynamic characteristics were defined and determined in the form of formulae and graphs, mainly however the efficiency and work per unit as well as other thermodynamic quantities related with the installation of an autonomously operating turbine. Additional measures of assessing the energy effectiveness of this system have been introduced. Elaborated methods of choosing the most optimal parameters for the steam part of gas-and-steam power stations have been presented in more detail concerning single - and double-pressure systems. As criteria for the choice of optimal parameters the maximum efficiency of the production of electric energy was applied. Special attention was paid to the formulation of assumptions and to the conditions which must be satisfied by the chosen parameters in characteristic points of the cycle. Investigations on gas-and-steam power stations concerned mainly systems with various structures, both with a single-pressure and a double pressure waste-heat boiler with reheat and without it as well as a triple pressure waste-heat boiler and reheat. Various methods of determining these characteristics have been shown, including the determination of the maximum economical efficiency in the production of electric energy and the corresponding compression as a function of temperature at the outlet of the combustion chamber. In the course of carrying out economical analyses of the investigated systems also other measures of assessing the economical effectiveness have been considered. Special attention was paid to the elaboration of a method of determining the permissible price of fuel and the minimum selling price of electricity. These methods and algorithms permit to analyses the effectiveness of the investigated installations with gas turbines.

Słowa kluczowe

PL

turbiny gazowe; kocioł odzyskowy; efektywność ekonomiczna; dobór parametrów; elektrownia gazowo-parowa

EN

gas turbine; waste heat boiler; economical effectiveness; gas-steam power station

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Energetyka / Politechnika Śląska
• Rocznik: 2002
• Tom: z. 138
• Strony: 7--204
• Opis fizyczny: Bibliogr. 116 poz.

Twórcy

autor

Kotowicz J.

• Instytut Maszyn i Urządzeń Energetycznych Politechniki Śląskiej, 44-100 Gliwice, ul. Konarskiego 18, tel. [phone],