8077

10

На рис. 3 показана тепловая диаграмма для КУ, представляющая зависи-

мость температур греющих газов ГТУ и нагреваемых воды или пара от тепло-

вой мощности Q газов ГТУ, передаваемой газами рабочему телу (пару и воде).

Величина QКУ , представляет собой полезную тепловую мощность КУ и состоит из тепловых мощностей пароперегревателя ВД (ППВД) QППВД , испарителя ВД

(ИВД) QИВД , пароперегревателя НД (ППНД) QППНД, испарителя НД (ИНД)

QИНД и газового подогревателя конденсата (ГПК) QГКП .

Минимальные температурные разности между греющим газом и рабочим паром

ния воды, определяемые по давлениям в барабанах КУ, возникают в так назы-

ваемых пинч-точках, в которых начинается кипение воды в испарителях конту-

ров ВД и НД. Обычно минимальные температурные напоры δtsВД и δtsНД прини-

мают в диапазоне 8 12 °С.

Рассмотрим двухконтурный КУ (рис. 2), представляющий собой тепло-

обменник противоточного типа, в котором за счет тепла уходящих газов ГТУ происходит генерация пара двух давлений для паровой турбины.

На вход котельной установки поступает питательная вода в количестве

Dк (D0ВД D0НД Dд ) при температуре насыщения в конденсаторе tк ts ( pк )

(если пренебречь ничтожным нагревом конденсата в конденсатном насосе). Пе-

ред подачей в ГПК к основному конденсату подводится конденсат рециркуля-

ции в количестве Dр , обеспечивая требуемую температуру tкГПК .

Процесс повышения температуры конденсата от температуры tкГПК на входе в ГПК до температуры насыщения tsНД в барабане НД показана на рис. 3.

11

Рис. 3. Тепловая диаграмма θ, t Q для котла утилизатора ПГУ.

него питательная вода подается недогретой до температуры насыщения на зна-

чение tбНД tsНД tsД , (см. рис. 3).

12

Из аккумуляторного бака деаэратора питательная вода электронасосами высокого давления (ПЭНВД) и низкого давления (ПЭННД) подается в контуры

ВД и НД (см. рис. 2), в которых генерируется пар для паровой турбины.

Расчет двухконтурного котла-утилизатора ведется последовательно: сна-

чала рассчитывается контур ВД, а затем – НД.

Расчет КУ начинаем с определения давлений в барабанах по соотношениям:

где ξВД и ξ НД – гидравлические сопротивления ППВД и ППНД, включая трубо-

проводы, принимаемые на уровне 4 6 % от давления перед стопорными клапа-

нами ВД и НД.

По давлениям в барабанах определяем температуры насыщения tsВД и tsНД .

Для определения паропроизводительности контура ВД составляем уравне-

ние теплового баланса для совокупной поверхности ППВД и ИВД (см. рис. 2):

выходящей из ЭВД, которую с достаточной точностью можно определить по приближенному соотношению:

щей ЭВД, до температуры насыщения в барабане ВД, выбираемый в пределах

7 8 °С.

Из (2.7) получаем расход пара контура ВД:

13

в котором I уВДх – энтальпия газов, покидающих контур ВД, hд hs (pд ) – энталь-

пия насыщенной воды в деаэраторе (см. рис. 2), из которого ПЭНВД подает во-

ду в барабан контура ВД.

Из (2.10) определяем энтальпию уходящих газов контура ВД

где hs hs (pбВД ) – энтальпия насыщенного пара в барабане ВД.

Контур НД, включающий ППНД и ИНД (см. рис. 2), рассчитывается ана-

логично контуру ВД.

Задаемся температурным напором на выходе пара из контура НД 5

δt0НД (20 25 C), недогревами воды δtsНД в пинч-точке НД (см. рис. 3) и рас-

считываем паропроизводительность D0НД контура НД, энтальпию газов I ППНД за ППНД, энтальпию уходящих газов I уНДх за ИНД (см. рис. 2) и температуру θНДs

уходящих газов контура НД.

Используя уравнение теплового баланса деаэратора (см. рис. 1), опреде-

ляем расход греющего пара

ходящего из контура НД.

Из уравнения смешения тепловых потоков в т. А (см. рис. 2) определяется расход конденсата рециркуляции:

15

некоторых отступлениях от оптимальных значений гарантировать возможность ее технического исполнения. Выбрав одну из имеющихся ступеней, для нее по графику определяем оптимальное значение объемного расхода (Dvк )опт и число выходов пара

которое округляется до ближайшего целого числа. При i = 1 паровая турбина выполняется одноцилиндровой, а при i = 2 – двухцилиндровой (с ЦВД (ци-

линдр высокого давления) и ЦНД (цилиндр низкого давления)).

2.4.2. Размещение камеры смешения

На следующем этапе оцениваем необходимость выделения отдельной ка-

меры в ЧВД, в которой смешивается пар, поступающий из контура ВД в коли-

где v0НД – удельный расход пара, определенный по параметрам на выходе из контура НД. Величина (Dv)0ЧНД сравнивается с объемным расходом (Dv)0 пара для существующих ЧНД. Если они близки, то это означает, что камера смеше-

ния должна располагаться либо перед ЧНД (в одноцилиндровой турбине), либо отсутствовать вовсе (пар из контура НД КУ должен подаваться непосредствен-

но в ЦНД). Если, как это обычно бывает, (Dv)0ЧНД существенно меньше (Dv)0 ,

то камеру смешения в ЧВД необходимо разместить за несколько ступеней до ЧНД.

В большинстве случаев в стремлении уменьшить число ступеней и раз-

грузить упорный подшипник от чрезмерной нагрузки, участок проточной части

16

между паровпуском и камерой смешения разделяют на два отсека, пар в кото-

рых движется в противоположных направлениях.

2.4.3. Расчет процесса расширения пара в паровой турбине

Расчет процесса расширения пара в турбине ведут с использованием от-

носительных внутренних КПД отсеков ее проточной части. Для их определения рекомендуется использовать соотношения, приведенные в разделе 5.3 [2].

Давление в камере смешения определяем из соотношения

щих клапанов НД.

Рассчитываем процесс расширения пара ВД от состояния перед стопор-

ным клапаном (т. О на рис. 4) сначала в первом отсеке (до давления в поворот-

ной камере рп к ) и затем до давления рсм в камере смешения (т. А), определяем

ширения пара в последнем отсеке ЦВД. Затем рассчитываем процесс расшире-

ния пара в ЦНД по рекомендациям раздела 5.3 [3], в результате чего определя-

ем конечную точку процесса К и параметры в ней.

18

Рис. 4. Процесс расширения пара в турбине двухконтурной ПГУ.

19

3. ПРИМЕР РАСЧЕТА ДВУХКОНТУРНОЙ ПАРОГАЗОВОЙ

УСТАНОВКИ

3.1Исходные данные

Вкачестве примера рассмотрим расчет двухконтурной ПГУ, опираясь на следующие исходные данные.

1. Тепловая схема (рис. 5.) включает в себя две одинаковые ГТУ с КУ, де-

аэратор и паровую турбину с конденсацией отработавшего пара. Деаэратор пи-

тается паром из коллектора, к которому присоединены трубопроводы контуров НД обоих КУ.

Потоки перегретого пара, выходящие из контуров ВД двух КУ, смеши-

ваются и подаются к паровой турбине. Потоки пара, вышедшие из контура НД также перемешиваются друг с другом и подаются в камеру смешения, распо-

3. Каждая ГТУ имеет следующие характеристики:

-электрическая мощность N эГТ У = 100 МВт;

-расход воздуха на входе в компрессор GB = 360 кг/с;

-температура газов на выходе θd 530 °C ;

-электрический КПД ГТУ ηГТУэ 35 %.

4.Температура наружного воздуха tн.в. 15 °C , давление pн.в. 105 Па.

5.Давление в конденсаторе pк 5 кПа.

6.Давление перед стопорно-регулирующими клапанами (СРК) ЦВД:

p0ВД 6,5 МПа; перед СРК ЧНД p0НД 0,6 МПа.

7.Давление в деаэраторе рд = 0,55 МПа.

8.КПД генератора pк 5 кПа, механический ηмех 0,99 .