11
- Применение ДГА при использовании технологического перепада давлений транспортируемого природного газа
В США, странах Западной Европы и Юго-Восточной Азии получили распространение детан- дер-генераторные агрегаты (ДГА) — установки, позволяющие вырабатывать электроэнергию, а в некоторых случаях также теплоту и холод посредством использования технологического перепада давлений транспортируемого природного газа. На сегодняшний день насчитывается более 200 установок единичной мощностью от 250 до 7000 кВт.
Первый опыт эксплуатации такого рода агрегатов в России получен на установке, состоящей из двух агрегатов ДГА-5000 общей мощностью 10 МВт (два агрегата по 5 МВт каждый) и более 10 лет успешно работающей на ТЭЦ-21 ОАО «Мосэнерго». Установка номинальной мощностью 11,5 МВт введена в эксплуатацию на Среднеуральской ГРЭС. Несколько агрегатов работают на электростанциях Республики Беларусь, в том числе на Лукомльской ГРЭС.
- Физические основы и оценка эффективности работы ДГА
Как известно, подземный пласт природного газа характеризуется высоким давлением, которое используют для транспортирования природного газа по магистральным трубопроводам на значительные расстояния к месту потребления. При сжигании газа в промышленности или в быту его давление должно быть значительно снижено по сравнению с давлением в магистральных трубопроводах. Это снижение осуществляют обычно путем дросселирования.
ДГА представляет собой устройство, в котором энергия потока транспортируемого природного газа преобразуется сначала (с потерей давления и температуры) в механическую энергию в детандере, а затем в электрическую энергию в генераторе. Существует также принципиальная возможность полезного использования холода, образующегося в результате расширения потока газа в детандере, а также получения тепла.
Таким образом, если природный газ после ДГА сразу направляется на сжигание, эффективность использования ДГА для получения электроэнергии необходимо определять с учетом того, как он повлияет на технико-экономические показатели, в частности на расход топлива всей установки в целом, включая газоиспользующее оборудование, по сравнению с тем случаем, когда снижение давления газа происходило путем дросселирования потока.
При определении эффективности работы ДГА, когда нельзя не учитывать его влияние на показатели работы основного оборудования, следует выделять два варианта его использования:
- на предприятии, производящем электроэнергию;
- на предприятии, не производящем электроэнергию.
К первым относятся все тепловые электрические станции (КЭС и ТЭС), топливом для которых является газ, ко вторым — все остальные потребители газа как топлива, имеющие свои ГРП: отопительные и промышленные котельные, заводы цветной и черной металлургии, заводы химической промышленности и т.п. Использование ДГА на электростанциях позволяет либо увеличить располагаемую мощность (следовательно, и производство электроэнергии на ТЭС), либо, оставляя общую выработку ТЭС постоянной, производить часть электроэнергии на ДГА с повышенной по сравнению с паротурбинными установками эффективностью, снижая производство электроэнергии на паротурбинном оборудовании. Первый из рассмотренных вариантов характерен для дефицитных энергосистем.
В обоих случаях эффективность использования ДГА на ТЭС может быть определена по изменению либо КПД электростанции по производству электроэнергии, либо удельного расхода тепла на выработку электроэнергии, либо удельного расхода условного топлива на выработку электроэнергии после включения ДГА. При этом показатели должны отражать работу всей ТЭС в целом.
- Включение ДГА в тепловые схемы электростанций
Существуют несколько основных схем использования ДГА на электростанциях. В настоящем стандарте рассмотрены случаи, когда газ подогревается только перед ДГА, включенным в тепловую схему ТЭЦ.
- Электростанции конденсационного типа
Греющей средой в ДГА является пар одного из теплофикационных отборов пара из турбины.
Возможны различные варианты использования ДГА на электростанциях с турбинами конденсационного типа, зависящие от режима работы КЭС, а также от режима работы энергосистемы, в которую она входит. В настоящем стандарте описаны два наиболее важных из них.
В первом варианте после включения ДГА в тепловую схему электрическая мощность КЭС остается неизменной. Для этого мощность паровых турбин после включения ДГА должна быть снижена на величину дополнительной мощности, выработанной ДГА, за счет изменения расхода пара на турбины и соответственного изменения расхода топлива в котлах. Такой вариант использования ДГА характерен для электростанций, работающих в энергосистемах с избыточной мощностью.
Во втором варианте ДГА включается в тепловую схему КЭС при постоянном (номинальном) расходе