ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ПАРОГАЗОВИХ УСТАНОВОК З ІНТЕГРАЦІЄЮ ТВЕРДООКСИДНИХ ПАЛИВНИХ ЕЛЕМЕНТІВ

Анотація

На сьогодні вкрай актуальною задачею є збільшення генерації електроенергії в Україні, яку можна вирішити за короткий термін не скільки створенням нових електростанцій, скільки модернізацією потужних паросилових установок існуючих теплоелектростанцій. Розроблено концептуальні рішення використання газотурбінного циклу та технології твердооксидних паливних елементів (ТОПЕ) як надбудови до існуючих потужних паротурбінних установок (ПТУ) для підвищення ефективності та екологічності їх роботи. У роботі розглянуто шляхи комплексної модернізації на прикладі енергоблоків ТЕЦ-5 м. Харкова з турбінами Т-110/120-130. Як надбудову запропоновано використання газотурбінної установки (ГТУ) ГТЕ-60 потужністю 60 МВт, що виробляється на підприємстві ДП НВКГ «Зоря-Машпроект», м. Миколаїв. Також розглянуто інтеграцію у парогазову схему «Т-110/120-130 – ГТЕ-60» модульної установки ТОПЕ з внутрішнім риформінгом сумарною потужністю 20 МВт, яку скомпоновано з 40 трубчастих паливних елементів потужністю 500 кВт. При дослідженні конденсаційного режиму роботи ПТУ отримано наступні результати: електричний ККД стандартної схеми паралельного підключення ГТУ до ПТУ з підведенням виробленої у котлі-утилізаторі пари до частини середнього тиску ПТУ становить 42 %, сумарна електрична потужність установки – 170 МВт; при паралельному підключенні ГТУ до ПТУ з підведенням виробленої у котлі-утилізаторі пари до частини високого тиску (ЧВТ) електричний ККД сягає 44,75 %, сумарна електрична потужність становить 170 МВт (при роботі такої схеми у котлі-утилізаторі здійснюється перегрів пари за рахунок додаткового спалення газу); скидна схема підключення ГТУ до ПТУ з ТОПЕ та заміщенням регенерації забезпечує електричний ККД 46 % та сумарну електричну потужність 190 МВт; у схемі паралельного підключення ГТУ та ТОПЕ до ПТУ з підведенням виробленої пари до ЧВТ електричний ККД складає 49,4 % при сумарній електричній потужності 190 МВт. Проведено порівняльний енергетичний аналіз різних варіантів комбінованих схемних рішень щодо модернізації діючого енергоблоку ТЕЦ-5, який показав, що найбільше підвищення електричного ККД на 12 % порівняно з діючою паровою турбіною Т-100/120-130 досягається у схемі паралельного підключення ГТУ ГТЕ-60 до неї з допалюванням газу у котлі-утилізаторі та ТОПЕ сумарної потужності 20 МВт.