ул. Политехническая, 29, 195251, г. Санкт-Петербург
29 Polytechnicheskaya str., 195251, Ulyanovsk
ул. Политехническая, 29, 195251, г. Санкт-Петербург
29 Polytechnicheskaya str., 195251, Ulyanovsk
ул. Политехническая, 29, 195251, г. Санкт-Петербург
29 Polytechnicheskaya str., 195251, Ulyanovsk
Рассматривается газотурбинная установка замкнутого цикла мощностью 500 кВт. В отличие от открытого или полузамкнутого циклов замкнутый цикл подразумевает постоянно циркулирующее рабочее тело в пределах замкнутого контура. Иными словами, в закрытый контур, состоящий из компрессора, теплообменников различного назначения и турбины, нагнетается рабочее тело (может быть любым) с требуемыми начальными параметрами, зависящими от свойств выбранного рабочего тела. Установка с рециркуляцией продуктов сгорания при высоком давлении может быть создана на базе существующих агрегатов с небольшими доработками. Вместо выброса в атмосферу, уходящие газы поступают в высокотемпературный теплообменник, где отдают тепло газотурбинной установке замкнутого цикла. В первую очередь применение подобных установок актуально на компрессорных станциях в связке с газотурбинным приводом нагнетателя. В ходе исследования выполнен тепловой расчет газотурбинной установки замкнутого цикла с различными рабочими телами: углекислый газ, гелий и аргон. Основной целью являлось изучение преимуществ и недостатков альтернативных рабочих тел с последующим их сравнением. Поскольку основные химические и физические свойства альтернативных рабочих тел выгодно отличаются от классических, то есть возможность получения более высоких параметров установки. По результатам расчетов установлено, что наиболее перспективным рабочим телом является углекислый газ, поскольку применение данного рабочего тела возможно при широком диапазоне температур и давлений. Также стоит отметить, что расход углекислого газа наиболее низкий по сравнению с остальными рабочими телами. КПД подобной установки равняется 28%, однако есть возможность повышения с использованием регенерации.
This article considers a 500 kW closed cycle gas turbine unit. In contrast to open or semi-closed cycles, a closed cycle implies a working fluid circulating continuously within a closed loop. In other words, a working fluid (any working fluid) with the required initial parameters depending on the properties of the selected working fluid is injected into a closed circuit consisting of a compressor, heat exchangers of various purposes and a turbine. A unit with recirculation of combustion products at high pressure can be created based on existing units with minor modifications. Instead of emission into the atmosphere, the exhaust gases enter the high-temperature heat exchanger, where it gives heat to the closed-cycle gas turbine unit. First of all, the application of such units is relevant at compressor stations in conjunction with the gas turbine drive of the blower. The study involved thermal calculation of a closed-cycle gas turbine unit with different working fluids: carbon dioxide, helium and argon. The main objective is to study the advantages and disadvantages of alternative working fluids with their subsequent comparison. Since the main chemical and physical properties of alternative working fluids differ from the classical ones, there is a possibility of obtaining higher parameters of the unit. According to the results of calculations it is established that the most promising working fluid is carbon dioxide, because this can be used at a wide range of temperatures and pressures. It should also be noted that the consumption of carbon dioxide is the lowest compared to other working fluids. The efficiency of such an installation is 28%, but there is a possibility of improvement if regeneration is added.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.