energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2017-10-4-316-321energsecurity-534Research ArticleИССЛЕДОВАНИЯ, ПРОЕКТИРОВАНИЕ, РАСЧЕТЫENGINEERING, RESEARCH AND CALCULATIONSКОНСТРУКТОРСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРОБЛЕМЫ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ КОРРОЗИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ОТОПИТЕЛЬНОЙ ГТУ-ТЭЦDESIGN SOLUTIONS ON THE LOW TEMPERATURE CORROSION PROBLEM FOR HEATING SURFACES OF HEAT EXCHANGERS AT GAS TURBINE CHPКиндраВ. О.KindraV. O.kindravo@mpei.ruЛисинЕ. М.LisinE. M.kindravo@mpei.ruКурдюковаГ. Н.KurdukovaG. N.kindravo@mpei.ruЖигулинаЕ. В.ZhigulinaE. V.kindravo@mpei.ru«Национальный исследовательский университет «МЭИ»,РоссияNational Research University «Moscow Power Engineering Institute»Russian Federation201724012018104316321Copyright © Киндра В.О., Лисин Е.М., Курдюкова Г.Н., Жигулина Е.В., 20182018Киндра В.О., Лисин Е.М., Курдюкова Г.Н., Жигулина Е.В.Kindra V.O., Lisin E.M., Kurdukova G.N., Zhigulina E.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/534

Рассмотрена проблема возникновения низкотемпературной коррозии поверхностей нагрева, возникающей в неотопительный сезон, в теплообменных аппаратах газотурбинной теплофикационной электростанции (ГТУ- ТЭЦ) при работе по температурному графику теплосети 150/70. Проведен обзор существующих способов устранения данного явления, дан анализ их недостатков и предложен новый подход к обеспечению необходимого температурного уровня воды в теплообменниках. На основе предложенного подхода разработаны и предложены конструкторские решения проблемы низкотемпературной коррозии поверхностей нагрева, возникающей в неотопительный сезон. Разработанные решения основаны на организации контура предварительного подогрева, в котором обратная сетевая вода подогревается до минимально допустимой температуры на входе в газоводяной теплообменник (ГВТО). Предложены два варианта тепловых схем с замкнутым контуром циркуляции теплоносителя. Схемы различаются способом подогрева греющей среды, поступающей в ГВТО: первая — за счет непосредственного сжигания топлива в водогрейных котлах, вторая — за счет теплоты уходящих газов, поступающих в специально выделенную поверхность нагрева ГВТО. Достоинством первого варианта является возможность отключения контура предварительного подогрева при низких температурах наружного воздуха, когда температура воды на входе с ГВТО превышает минимально допустимую, что позволяет снизить годовые затраты электроэнергии на собственные нужды. Преимуществом второго варианта тепловой схемы является снижение затрат электроэнергии на работу циркуляционного насоса за счет снижения расхода теплоносителя, циркулирующего в замкнутом контуре. На основе проведенных расчетных исследований предложенных тепловых схем сделан вывод о том, что предлагаемые способы организации замкнутого контура предварительного подогрева сетевой воды обеспечивают допустимую температуру воды в ГВТО с учетом режимов работы ТЭЦ в течение года и позволяют предотвратить низкотемпературную коррозию поверхностей нагрева теплообменных аппаратов.

 

The article is devoted to the problem of low temperature corrosion of heating surfaces occurring in the non-heating season in heat exchangers of gas turbine cogeneration power plant when working on 150/70 heating system temperature chart. An overview is presented of the existing methods of eliminating such corrosion, including the analysis of their drawbacks. A new approach to ensuring the required temperature level of water in the heat exchangers is proposed. Based on the proposed approach, design solutions are developed and proposed aimed at eliminating the problem of low temperature corrosion of the heating surfaces during the non-heating season. The developed solutions are based on the arrangement of loop pre-heating of the network water where the reverse network water is heated to the minimum allowable temperature at the inlet to the gas-water heat exchanger (GWHE). Two options of thermal circuits with a closed circuit coolant circulation are proposed. The circuits differ in the method of heating the heating medium flowing in WTO: the first one operates by burning fuels in boilers, and the second one by using the heat of the exhaust gas entering the dedicated heating surface of GWHE. The advantage of the first option is the ability to disable the loop pre-heating at low outdoor temperatures when the temperature of the water at the inlet to GWHE exceeds the allowed minimum which reduces the annual cost of electricity for own needs. The advantage of the second option of the thermal circuit is a reduction in energy costs of the circulation pump operation by reducing the flow of coolant circulating in a closed circuit. The calculations of the proposed thermal schemes allowed to conclude that the proposed methods of closed loop pre-heating of the network water provide acceptable water temperature in GWHE with consideration of CHP operation modes throughout the year and help to prevent low-temperature corrosion of heat exchangers heating surfaces.

газотурбинная теплофикационная электростанциятемпературный график теплосетитеплообменникнизкотемпературная коррозияgas turbine cogeneration power plantheating system temperature chartheat exchangerlow-temperature corrosionReferencesLisin E., Kindra V., Strielkowski W., Zlyvko O., Bartkute R. Economic analysis of heat and electricity production in the decentralisation of the Russian energy sector // Transformation in Business & Economics. – 2017. – Т. 16. – No2. – С. 75 – 89.Lisin E., Delana V., Strielkowski W., Zlyvko O., Bartkute R. Economic analysis of heat and electricity production in the decentralisation of the Russian energy sector // Transformation in Business & Economics. – 2017. – T. 16. no. 2. – P. 75 – 89.Дикий Н. А. Комбинированное производство энергии для преодоления кризиса в энергетике // Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2000. – No1. – С. 13 – 17.Dikiy N. A. Combined energy production to overcome crisis energy // EcoTechnologies and resource saving. – 2000. – №1. – P. 13 – 17.Лисин Е. М., Киндра В. О., Маришкина Ю. С., Анисимова Ю. А. Разработка и экономический анализ решений по организации комбинированного производства энергетических продуктов в условиях децентрализации электроэнергетики // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. Серия: Экономика и управление. – 2017. – No2. – С. 79 – 84.Lisin E. M., Kindra V. O., Marishkina Y. S., Anisimova, Yu. A. Development and economic analysis of decisions on the organization of the combined production of energy products in the context of the decentralized electricity // Vector science of Togliatti state University. Series: Economy and management. – 2017. – №2. – P. 79 – 84.Lisin E., Kindra V., Horvathova Z. Sustainable development of regional heat supply systems in the context of the Eurasian economic union energy markets association // Journal of Security & Sustainability Issues. – 2017. – Т. 6. – No4. – С. 745 – 760.Lisin E., Delana V., Horvathova Z. Sustainable development of regional heat supply systems in the context of the Eurasian economic union energy markets association // Journal of Security & Sustainability Issues. – 2017. – T. 6. no. 4. – P. 745 – 760.Киндра В. О., Рогалев Н. Д., Лисин Е. М., Худякова В. П. Разработка и технико-экономический анализ тепловых схем отопительных газотурбинных электростанций // Новое в российской электроэнергетике. – 2017. – No3. – С. 6 – 20.Kindra V., Rogalev N. D., Lisin E. M., Khudyakov V. P. Development and techno-economic analysis of thermal schemes of heating gas turbine power plants // New in Russian electric power industry. – 2017. – №3. – P. 6 – 20.Галиуллин Р. З., Коробицин Н. А. Термодинамические циклы ГТУ-ТЭЦ на базе конвертированных ГТД // Энергетика Татарстана. – 2005. – No1. – С. 52 – 58.Galiullin R. Z., Korobitsin N. A. Thermodynamic cycles of gas turbine GTU-CHPP on the basis of the converted GTE // Energetika Tatarstana. – 2005. – №1. – рp. 52 – 58.Цанев С. В., Буров В. Д., Ремезов А. Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций. – М.: МЭИ, 2002. – 584 с.Tsanev S. V., Burov V. D., Remezov A. N. Gas-turbine and steam-gas installations of thermal power plants. – Moscow: MEI, 2002. 584 p.Берман С. С. Теплообменные аппараты и конденсационные устройства турбоустановок. – М.: Рипол Классик, 2013. – 430 с.Berman S. S. heat exchangers and the condensing device of turbine. – M.: Ripol Klassik, 2013. – 430 p.Даминов А. З., Кирсанов Ю. А., Ковальногов Н. Н. Теплообменные аппараты ТЭС. – М.: МЭИ, 2010. – 434 с.Daminov A. Z., Kirsanov Y. A., Kovalnogov N. N. Heat exchangers thermal power plants. – M.: MPEI, 2010. – 434 p.Цанев С. В., Буров В. Д., Земцов А. С., Осыка А. С. Газотурбинные энергетические установки. – М.: МЭИ, 2011. – 428 с.Tsanev S. V., Burov V. D., Zemtsov A. S., Osyka A. S. gas Turbine power plant. – M.: MPEI, 2011. – 428 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.