Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Тепловой расчет цикла парогазовой установки

В данном разделе излагаются основные положения методики расчета одноконтурной парогазовой установки с котлом-утилизатором (ПГУКУ).

Исходными данными для расчета являются:

1) тепловая схема ПГУ с выбранным типом паротурбинной установки (с конденсационной, с противодавленческой или теплофи-

кационной турбиной);

2) характеристики ГТУ для номинального режима:

- температура газа перед газовой турбиной ;

- степень повышения давления в компрессоре ;

- номинальная мощность на клеммах генератора ;

- абсолютный электрический КПД ГТУ ;

- теплофизические свойства газов;

- параметры окружающей среды.

На рис. 6.9 представлена принципиальная тепловая схема ПГУКУ с установкой паровой турбины, имеющей теплофикационный отбор пара.

Отработавшие в газовой турбине продукты сгорания с температурой и энтальпией поступают в одноконтурный котел-утилизатор. В котле газ последовательно проходит пароперегреватель, испарительную часть котла и экономайзер, при этом его температура понижается от до температуры , соответствующей точке 5 на Т–S диаграмме цикла ПГУКУ (рис.6.6).

Рис.6.9. Принципиальная схема ПГУ КУ с теплофикационной паровой турбиной

Перегретый пар с параметрами из котла-утилизатора поступает в паровую турбину, в которой расширяется до давления в конденсаторе .

Конденсат из конденсатора паровой турбины конденсатным насосом подается в подогреватель деаэрированной воды и затем в деаэратор атмосферного типа. Из деаэратора питательным насосом питательная вода подается во входной патрубок коллектора котла утилизатора.

На графике изменения температур газа и воды в зависимости от прохождения поверхностей нагрева в котле-утилизаторе (рис.6.9) имеются точки минимальных температурных напоров между греющей и нагреваемой средой. К таким точкам относятся точка 2В, соответствующая параметрам воды на выходе из экономайзера, и точка 4В, соответствующая параметрам пара на выходе из пароперегревателя. Температурный напор в точке 2В представляет собой разность между температурой газа на данном участке котла- утилизатора и температурой насыщения воды при давлении острого пара и принимается равным ^оС. В некоторых случаях данный температурный напор может иметь и большие значения.

Температурный напор в точке 4В определяется как разность между температурой газа на входе в котел-утилизатор и температурой перегретого пара на выходе из пароперегревателя и принимается равным ^оС. Снижение приводит к значительному увеличению поверхности пароперегревателя.

К числу принимаемых параметров цикла ПГУ можно отнести температуру питательной воды на входе в котел-утилизатор. Для исключения коррозии выходных поверхностей котла температура питательной воды должна быть на уровне 60 ^оС. Ее повышение приводит к увеличению температуры уходящих газов из котла утилизатора () и снижению КПД котла, а, следовательно, и всей ПГУ.

По заданной электрической мощности ГТУ по уравнениям (5.8) или (5.9) необходимо определить расход газа (), поступающего в газовую турбину и затем в котел-утилизатор.

Тепловая нагрузка котла-утилизатора определяется из следующего соотношения:

, (6.1)

где энтальпия газа на входе и выходе из котла-утилизатора.

В общем виде тепловая нагрузка котла-утилизатора представляет сумму следующих величин:

, (6.2)

где тепло, отведенное от газа в пароперегревателе, испарительной части котла (испарителя) и в экономайзере.

Для совместных поверхностей пароперегревателя и испарителя уравнение теплового баланса можно записать в следующем виде:

, (6.3)

где расход пара на паровую турбину;

энтальпия острого пара;

энтальпия воды на выходе из экономайзера (точка 2В);

энтальпия газа на входе в экономайзер котла-утилизатора, соответствующая энтальпии кипящей воды при давлении .

Величина определяется следующим образом [26]:

, (6.4)

где температура кипения воды при давлении .

По уравнению (6.3) определяется величина расхода острого пара, генерируемого в котле-утилизаторе:

. (6.5)

Используя уравнение теплового баланса экономайзера, можно определить энтальпию и температуру уходящих газов:

; (6.6)

; (6.7)

. (6.8)

Как видно из тепловой схемы, представленной на рис.6.9, паровая турбина имеет регулируемый теплофикационный отбор пара при 0,12 МПа. Из данного отбора пар направляется в деаэратор атмосферного типа и сетевой подогреватель, в котором нагревает воду системы отопления (с температурным графиком 95/70 ºС).

Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор, из которого конденсатным насосом подается в подогреватель деаэрированной воды и затем в деаэратор, откуда с помощью питательного насоса питательная вода поступает во входной коллектор экономайзера котла-утилизатора.

Внутренняя мощность паровой турбины, имеющей регулируемый отбор пара, может быть определена по следующему уравнению:

, (6.9)

где расход пара в теплофикационном отборе;

коэффициент недовыработки электрической мощности за счет отбора пара из турбины.

, (6.10)

где энтальпия пара в теплофикационном отборе (рис.6.10).

Рис.6.10. Процесс расширения пара в теплофикационной турбине

Электрическая мощность на клеммах генератора составит

, (6.11)

где механический КПД и КПД генератора.

Расход пара в теплофикационном отборе склады-

вается из расхода пара в деаэратор и расхода пара в подогреватель сетевой воды

. (6.12)

Используя нижеприведенные уравнения теплового баланса деаэратора и подогревателя сетевой воды (ПСВ), можно определить расходы пара в данные теплообменные аппараты тепловой схемы ПГУ.

; (6.13)