Газотурбинная технологическая установка типа ГТТ-3М предназначена для снабжения воздухом цехов в технологическом производстве азотной кислоты слабой концентрации с одновременной выработкой некоторого количества электроэнергии и использованием тепла уходящих из турбины газов для получения пара.
Состав агрегата: пусковой электродвигатель (он же работает в режиме генератора для получения электроэнергии при наличии избыточной мощности), редуктор, турбокомпрессор, дожимающий нагнетатель.
Порядок работы силовой части агрегата ГТТ-3М:
- пусковой электродвигатель через редуктор разгоняет ротор турбокомпрессора до оборотов, необходимых для его дальнейшей самостоятельной работы (одновременно раскручивается и ротор дожимающего нагнетателя);
- в камеру сгорания, обеспечивающую работу турбинной части ротора, подается природный газ и воздух от компрессора. При сгорании этих компонентов образуется рабочий газ, который подаётся в турбину и обеспечивает работу агрегата.
Порядок работы компрессорной части агрегата ГТТ-3М:
- компрессорная часть ротора засасывает воздух, сжимает его и отправляет в воздухоохладитель (часть воздуха уходит в камеру сгорания);
- из воздухоохладителя воздух проходит в дожимающий нагнетатель, где происходит дальнейшее его сжатие и отправка в подогревающую камеру;
- из подогревающей камеры воздух уходит в технологию.
При модернизации агрегата ГТТ-3М (в дальнейшем ГТТ-9) было решено отказаться от редуктора, дожимающего нагнетателя и электродвигателя-генератора.
Порядок работы силовой части агрегата ГТТ-9:
- пусковой электродвигатель с частотным преобразователем разгоняет ротор турбокомпрессора до оборотов, необходимых для его дальнейшей работы без поддержки пусковым электродвигателем;
- при пуске в камеру сгорания, обеспечивающую работу турбинной части ротора, подается природный газ и воздух от компрессора. При сгорании этих компонентов образуется рабочий газ, который подаётся в турбину и обеспечивает работу агрегата. При выходе технологического процесса по получению слабой азотной кислоты на рабочий режим, часть природного газа, поступающего в камеру сгорания, замещается неочищенными хвостовыми газами.
Порядок работы компрессорной части агрегата ГТТ-9:
- компрессорная часть ротора засасывает воздух, сжимает его и отправляет в воздухоохладитель;
- из воздухоохладителя воздух направляется в подогревающую камеру;
- из подогревающей камеры воздух уходит в технологию.
Сжатие воздуха до давления, необходимого для работы технологической установки по получению слабой азотной кислоты, в одном турбокомпрессоре (без дожимающего нагнетателя) стало возможным в связи с изменением проточной части турбокомпрессора (рабочих лопаток ротора и направляющих лопаток). Изменения заключаются в следующем:
- увеличена частота вращения ротора турбокомпрессора до 7500 об/мин вместо 5100 об/мин;
- изменен профиль лопаток как компрессорных, так и турбинных. Это позволило сократить количество ступеней компрессорной части ротора до 9 вместо 17, а количество ступеней турбинной части ротора с 7 до 3. Что, в свою очередь, привело к изменению конструкции вала ротора турбокомпрессора и подшипников для ротора.
Существенным плюсом осуществленной модернизации ГТТ-3М (помимо отсутствия редуктора и дожимающего нагнетателя) является следующее:
- для увеличения рабочего диапазона работы агрегата на «всасе» компрессорной части агрегата ГТТ-9 применен входной регулирующий аппарат;
- применение пускового электродвигателя с частотным преобразователем позволило отказаться от валоповоротного устройства (его функции взял на себя электродвигатель);
- возможность использовать имеющиеся корпусные детали, а, следовательно, не переделывать фундамент машинного зала;
- минимальные переделки воздушных и масляных трубопроводов в машинном зале при осуществлении модернизации;
Сравнительная характеристика параметров ГТТ-9 и ГТТ-3М
|
Параметр |
ГТТ-3М |
ГТТ-9 |
|
Расход воздуха через компрессор, т/ч |
98 |
122,6 |
|
Давление воздуха за компрессором, ата |
3,53 |
7,36 |
|
Давление газа перед турбиной, ата |
5,4 |
5,4 |
|
Температура воздуха за компрессором, ºС |
174 |
280,6 |
|
Температура газа перед турбиной, ºС |
700 |
680 |
|
Температура за турбиной, ºС |
408 |
388,4 |
|
Частота вращения ротора, об/мин |
5100 |
7500 |