Газотурбинная станция для нагрева сырья и выработки электроэнергии на НПЗ (ТСР № 191)

Идея газотурбинной станции для нагрева сырья (ГТСН) появилась в результате иссле-
дований схем перспективных газотурбинных установок, в которых узлы газотурбинных двигателей (ГТД) и теплообменное обору-
дование интегрированы в единое целое. Специалистами Центрального института авиационного моторостроения имени П. И. Баранова (ЦИАМ, входит в НИЦ «Институт имени Н. Е. Жуковского») разработаны мето-
дики расчета таких установок и исследованы возможности применения в ГТСН узлов се-
рийно выпускаемых отечественных авиад-
вигателей. Расчеты показали возможность создания ГТСН для нагрева сырья атмос-
ферно-вакуумных трубчаток (АВТ) годовой производительностью по сырью от одного до 20 миллионов тонн на базе производных от авиационных ГТД.
К числу преимуществ по сравнению с трубчатыми печами можно отнести:
1. Высокий КПД нагрева сырья – 92…95%, мало зависящий от температуры сырья на входе в ГТСН.
2. Высокие значения коэффициентов тепло-
передачи – до 70…150 кВт/м2, что позволяет
значительно уменьшить площадь поверх-
ности труб, в которых осуществляется на-
грев сырья.

3. Относительно невысокие температуры го-
рячего теплоносителя в теплообменниках. Это исключает необходимость применения огнеупоров и возможность расплавления труб змеевиков даже в случае внезапной
остановки насосов.
4. Существенно сокращается время уста-
новления теплового режима при пуске установки и остывании теплообменного оборудования при остановке.
5. Давление горячих газов, греющих трубы теплообменников и протекающее по ним
сырье, как правило, выше давления нагре-
ваемого сырья. Это позволяет исключить возможность утечек сырья из труб при нарушениях их герметичности.
6. Теплообменники ГТСН могут быть выпол-
нены в виде отдельных секций, снабжен-
ных индивидуальной запорной арматурой.
7. Существенно меньшее гидравлическое со-
противление, что заметно снижает рас-
ход электроэнергии на привод сырьевых насосов.
8. Относительно низкая температура в ка-
мере сгорания практически исключает возможность образования окислов азота.
9. Высокая экономичность попутной выра-
ботки электроэнергии: расход условного топлива менее 140 гр. для выработки одно-

го киловатт-часа против 340 гр. в среднем по РАО ЕС.
Схема ГТСН приведена на рисунке.
В ЦИАМ были проведены расчетные иссле-
дования ГТСН для установки тепловой мощно-
стью 106 гигакалорий в час на базе серийного ГТД, дополнительно вырабатывающей 20 МВт электроэнергии. Общий КПД по сырью и элек-
троэнергии составил 94%. Эти исследования показали также возможность регулирования электрической мощности от нуля до 20 МВт при постоянной тепловой мощности, пере-
даваемой сырью.
Исследования показали целесообразность проведения совместных работ на стыках ком-
петенций ЦИАМ и ВНИИ НП в направлении соз-
дания комбинированных источников тепла с дополнительной выработкой электроэнергии для технологических установок нефтеперера-
батывающих заводов.

Литература: О. Н. Фаворский, А. Н. Князев, В. А. Скибин, Ю. Б. Назаренко, Г. К. Ведешкин. Парогенерирующая установка. Патент РФ 2466285.