Экономика энергетики

РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ УТИЛИЗАЦИИ ИЗБЫТОЧНОГО 
КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛА ГАЗОТУРБИННЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ 
 
 
Абдрахманов Р.Р.
1
, Фатхутдинов Э.И.
1 
1
Казанский Государственный Энергетический Университет
 
Данная статья ставит целью показать актуальность и целесообразность 
утилизации 
избыточного 
тепла 
теплофикационных 
газотурбинных 
электростанций с целью повышения эффективности работы путем охлаждения 
воздуха на входе в газотурбинную установку в летний период при помощи 
абсорбционной бромисто
-
литиевой холодильной машины. Проведен анализ 
резерва повышения коэффициента полезного действия газотурбинной установки 
за счет снижения температуры воздуха на входе в компрессор на примере 
установки 
Solar Turbines Taurus 
60. Рассмотрены существующие технологии 
снижения температуры воздуха на входе в газотурбинные установки. 
Рассмотрены термодинамические процессы технологии утилизации тепла 
горячей воды после котла
-
утилизатора газотурбинной электростанции с 
применением абсорбционной бромисто
-
литиевой холодильной машины. 
Рассмотрены экономические показатели эффективности внедрения системы 
охлаждения воздуха газотурбинной установки, расположенной на территории 
Республики Татарстан.
В последнее время, в связи с широким распространением распределенной 
(малой) генерации, переходом многих промышленных предприятий на 
собственные источники электрической и тепловой энергии на базе 
газопоршневых и газотурбинных установок остро встает вопрос утилизации 
излишков тепла, образующихся на генераторных установках. Наиболее часто с 
данной проблемой сталкиваются владельцы газотурбинных установок (ГТУ), так 
как соотношение выработки тепловой и электрической энергии для ГТУ малой 
и средней мощности 4
-
12 МВт, наиболее распространенных на объектах 
распределенной генерации, составляет 1,7
-
2. Таким образом, если для 
отопительного сезона выработка тепловой энергии на газотурбинных 
электростанциях обеспечена нагрузкой системы отопления предприятия, то в 
межотопительный период отсутствие достаточной тепловой нагрузки приводит 

---

77 
к работе оборудования в неэкономичном режиме со сбросом тепла через 
байпасные дымовые трубы котлов
-
утилизаторов. Таким образом, задача 
утилизации избытков тепловой энергии на генераторных установках в 
межотопительный период является актуальной и требует поиска эффективных 
решений.
Наиболее распространенным и описанным в литературе способом 
утилизации тепловой энергии, является применение чиллеров (
chiller) - 
абсорбционных бромисто
-
литиевых холодильных машин (АБХМ), которые 
используют либо прямой обогрев выхлопными газами генераторных установок, 
либо применяют горячую воду после котлов
-
утилизаторов для охлаждения 
какой
-
либо среды. В качестве охлаждаемой среды, для применения на 
газотурбинных электростанциях, наиболее целесообразным видится охлаждение 
воздуха на входе в компрессор газотурбинных агрегатов. Повышение 
температуры воздуха на входе в компрессор, в летний период, приводит к 
ухудшению эксплуатационных характеристик и к снижению коэффициента 
полезного действия ГТУ.
На рис. 1 и 2 представлены характеристики ГТУ 
Solar Turbines 
типа 
Taurus 
60 электрической мощностью 5 МВт, определенной при нормальных условиях 
соответствующих температуре наружного воздуха 15˚С. 
Рисунок 1 - Зависимость электрической мощности ГТУ "Taurus 60" от температуры 
наружного воздуха
 

---

78 
На рисунке 1 и 2 видно, что при повышении температуры наружного 
воздуха с 15˚С до 30˚С мощность ГТУ снижается с 5,2 МВт до 4,6 МВт, таким 
образом, КПД снижается с 30,3 %
до 29%.
Таким образом, одним из путей решения поставленной задачи является 
охлаждение воздуха на входе в ГТУ. На рисунке 3 представлена принципиальная 
схема установки с применением АБХМ для охлаждения воздуха на входе в 
компрессор ГТУ.
Рисунок 2 - Зависимость КПД ГТУ "Taurus 60" от температуры наружного воздуха 
Рисунок 3 - Принципиальная схема установки с применением АБХМ для охлаждения воздуха 
на входе в компрессор ГТУ
 
Тем не менее, количество тепловой энергии, которую можно 
утилизировать в АБХМ для охлаждения воздуха перед компрессором ГТУ, 
относительно невелико и составляет 15
-
17 % от всей вырабатываемой котлом
-
утилизатором энергии. 

---

79 
Другим возможным направлением утилизации избытков теплоты в виде 
холодной воды является охлаждение майнинговых ферм. Данная форма бизнеса 
активно развивается и нуждается в значительном количестве электрической 
энергии. Таким образом, майнинговые фермы располагаются вблизи источников 
доступной электрической энергии. В процессе работы вычислительной техники 
на фермах образуется большое количество тепла, требующее отвода, что требует 
установки систем кондиционирования воздуха и приводит к дальнейшему 
увеличению потребления электроэнергии. Таким
образом, целесообразно 
использование избытков тепла для приготовления холодной воды систем 
охлаждения воздуха внешних потребителей.
Схемы совместной работы системы утилизации теплоты и системы 
утилизации избытков теплоты представлены на рис.4.
Рисунок 4 – Схемы совместной работы системы утилизации теплоты и системы 
утилизации избытков теплоты
 
Вывод.
Использование АБХМ с целью решение проблем утилизации 
избытков тепловой энергии газотурбинных электростанций является 
актуальным, и предложенные решения позволяют решить данную проблему. 
Снижение температуры воздуха перед компрессором ГТУ повышает 
энергоэффективность работы электростанции. Использование комплексного 
решения с энергоснабжением (электрической энергии и холодоснабжением
) 

---

80 
центров обработки информации, ферм по производству криптовалюты на базе 
газотурбинных электростанций имеют большие перспективы и актуальные в 
наше время.
 
Источники: 
1.
Абсорбционные бромистолитиевые холодильные машины с 
одноступенчатой регенерацией раствора с водяным обогревом АБХМ
-
В. 
http://www.teplosibmash.ru/catalog/id/10/; 
2.
Об итогах реализации проекта охлаждения циклового воздуха 
компрессора ГТУ ПГТУ
-
110 с применением АБХМ/ Матюнин Д.Ю.; 
Полуэктова Т.Ю.; Анохин А.Б.; Крыкин И.Н.//журнал «Газотурбинные 
технологии» 2015 № 8. стр. 12
-16; 
3.
Методика расчета интегрального показателя эффективности 
реализации региональных программ энергосбережения/ Ерастов А.Е., 
Новикова О.В./ Вестник Ивановского государственного университета. 
Серия: Гуманитарные науки. 2015. № 3. С. 73.
4.
Энергетическая эффективность тригенерации для зданий в 
мегаполисах/Громов Б. Н.; Сердюкова М. А.; Панфилов А. Ю. / журнал 
«Энергосбережение» № 1, 2016;
5.
Обоснование методов оценки экономической целесообразности 
модернизации КВОУ ПГУ
-
400 на Шатурской ГРЭС/ Грушкин А.Н., 
Хребтенко И.С., Новикова О.В./ Неделя науки СПбПУ
материалы 
научной конференции с международным участием. 
– 
2017. С. 164
-166. 
6.
Thermax. АБХМ с утилизацией тепловой энергии в виде горячей воды. 
http://abxm-thermax.ru/abxm/abxm-na-goryachej-vode/; 
7.
Назарян Р.В., Новикова О.В. Энергетический сервис как механизм 
развития малой генерации в регионах // В сборнике: Неделя науки 
СПбПУ материалы научно
-
практической конференции. Инженерно
-
экономический институт СПбПУ. С.В. Широкова (отв. ред.), А.А. 
Коваленко (отв. ред.). 2015. С. 24
-27. 
УДК: 330.131.5:621.311.25:621.039

---

81