Диплом. Проектування парогазової установки для промислового району міста
 Скачать 3.92 Mb.
|
|
Розрахунок деаератора Деаератор має тиск пари  = 0,12 МПа (1,2 ата), і температура насичення становить tд = 104 0СВитрата живильної води :  = Dжв ∙ 1,05 = 13,6 ∙ 1,05 = 14,3 кг/с;  = 3,3 ∙ 1,05 = 3,46 кг/сВитрата хімічно очищеної води розраховується: Dхво = (  +  ) – ( +  )Dхво = (14,3 +3,46) – (13,6 +3,3) = 0,86 кг/с. Тиск в конденсаторі Pк = 3,5 кПа або 0,035 ата. При такому тиску температура насичення пари становить tк = 27 0С. Температура води на вході в деаератор вираховується, як сума температур пари конденсатора і конденсатора пари ущільнень, тобто: tв = tк + ∆tку = 27 + 5 = 32 0С. Сумарна витрата пари: ∑Dк = + = 13,6 + 3,3 = 16,9 кг/сСумарна витрата живильної води: ∑Джв = + = 14,3 +3,46 = 17,7кг/сЗначення ентальпій:
Складаємо рівняння теплового балансу для деаератора і визначаємо з нього витрату пари: ∑Dжв ∙ tд = ∑Dк ∙ tв + Dп ∙ ід + Dхво ∙ іхво Звідки Dп =  Dп =  = 1,93 кг/сабо Dп = 7,0т/год. Складаємо таблицю в яку заповнимо всі розрахункові значення. Таблиця 1.2 - Основні показники газотурбогенератора і парогазової установки.
РОЗДІЛ 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПГУ З КОТЛОМ-УТИЛІЗАТОРОМ 2.1. Парогазова установка з одноконтурним КУ На рис. 2.1. приведена теплова схема ПГУ з одноконтурним КУ, а на рис. 2.2 - відповідна Q, Т- діаграма теплообміну між вихідними газами ГТУ і пароводяним робочим тілом. Газовий підігрівач конденсату ( ГПК) замінює відсутні в ПТУ підігрівачі низького тиску. Нагрівання основного конденсату в ньому викликає пониження температури газів до кінцевого значення ῠух. У схемі передбачений деаератор живильної води, що живиться відбірним паром парової турбіни. Парогенеруючий контур одного тиску складається з економайзера, випарника і пароперегрівача. Мінімальний температурний напір має місце на кінці випарних поверхонь нагріву : Θ = ῠ3 - Тнас = 8-10 °С, а відповідна різниця температур - на гарячому кінці пароперегрівача ΘПЕ = ῠ1 - Тпе = 20-40 ° С. Щоб уникнути корозійного зносу температуру конденсату на вході в КУ Гках підтримують на рівні 50-60 °С при спалюванні природного газу і не нижче 110 ° С при переході на рідке газотурбінне паливо в ГТУ . В якості ілюстрації розглянемо приклад ПГУ (див. рис. 2.1.), в якій в якості ГТУ прийнята установка типу У64.2 (Siemens). Її основні технічні дані наведені в табл. 2.1. та 2.2.  Рис. 2.1. Теплова схема ПГУ з одноконтурним КУ ГПК - газовий підігрівач конденсату, Д- деаератор; ПІ, КІ - поживний і конденсатний насоси; ῠ1 - ῠ5- температура газів.  Рис. 2.2. Q, Т-діаграма теплообміну в КУ ПГУ Т - температура пари і води. Таблиця 2.1 - Технічні дані енергетичної ГТУ
Додаткові технічні дані: 1. Паливо - метан  100%, кДж/кг;2. ККД КС  ;3. Механічний ККД компресора  4. Механічний ККД ГТ  5. Ізотропний ККД компресора  6. Ізотропний ККД ТГ  На 1 кг/с масової витрати робочого тіла отримані: 1. Потужність споживана компресором  кВт;2. Потужність ГТ  кВт;3. Потужність електрогенератора ГТУ  кВт;4. Теплота, що підводиться з паливом в КС  кВт;5. ККД виробництва електроенергії  ;Таблиця 2.2. Технічні дані парової ступені і всієї ПГУ (КУ одного тиску)
Дані таблиць показують , що в розглянутій ПГУ з одноконтурним КУ вдається охолодити вихідні гази ГТУ до температури 162 ° С і отримати невисоке значення ККД виробництва електроенергії. Разом з тим теплова схема такої установки проста в експлуатації і характеризується низькими питомими капіталовкладеннями . Вибір даного типу ПГУ економічно обгрунтований у тих випадках , коли застосовується дешеве паливо , а електростанція розрахована на роботу з піковими навантаженнями або коли застосовується паливо з високим вмістом сірки. Подальше підвищення економічності ПГУ з КУ можливо при більш глибокому охолодженні вихідних газів ГТУ. Теплова схема КУ ускладнюється через збільшення числа контурів генерації пари (до двох -трьох ) і введення проміжного перегріву пари , для чого використовуються ГТУ з поліпшеними енергетичними характеристиками. Для них характерна велика початкова температура газу перед ГТ - на рівні 1200-1350 ° С і більше. 2.2. Парогазова установка з двоконтурним КУ На рис.2.4. і 2.5. наведені варіанти схем ПГУ з двоконтурним КУ, а на рис. 2.6. відповідна Q, Т-діаграма теплообміну. У теплових схемах є деякі відмінності. Економайзер контуру ВД виконують одно-або двоступінчатим залежно від конструктивних особливостей котла. Для живлення водою контурів НД і ВД передбачені два самостійних поживних насоса. У деяких ПГУ встановлюють один насос з відбором води НД з його проміжної щаблі. У теплову схему КУ може бути доданий насос рециркуляції конденсату для підтримки необхідної температури на вході в котел. Замість нього у схемі ПТУ можна використовувати один підігрівач низького тиску (ПНД), який включається в роботу в міру необхідності. Живлення контурів високого і низького тиску здійснюється деаерованою водою з масовою концентрацією кисню 02 не більше 10 мкг/кг. Деаерацію можна здійснити в конденсаторі , деаераторі живильної води або в обох цих елементах теплової схеми . Можливі кілька технічних рішень : а ) створюється водяний деаераторний контур ( випарник деаератора ) , в якому виробляється певна кількість пара . Тиск у контурі визначається тепловим навантаженням цього випарника залежно від витрати і температури газів перед ним. Робота деаератора на пароводяної суміші може створити певні труднощі , що відбивається на його конструкції; б) деаератор забезпечується парою з магістралі пара низького тиску (див. рис. 2.4. ); в ) Живлення деаератора проводиться парою з відбору парової турбіни (див. рис. 2.5 ), при цьому може знизитися економічність ПГУ.  Рис. 2.4. Принципова теплова схема ПГУ з двоконтурним КУ ПЕ ВТ, НЕ НТ - пароперегрівачі високого і низького тиску; И БД, И НД - випарні поверхні високого і низького тиску; ЕК ВД - економайзер високого тиску; ГПК - газовий підігрівач конденсату; ДЖВ - деаератор живильної води; ЧВД, ЧНД - частини високого і низького тиску парової турбіни; К-р - конденсатор; КН - конденсатний насос; ПН ВД, ПН НД - живильні насоси відповідно високого і низького тиску; НРЦ - насос рециркуляції, РК - регулюючий клапан.  Рис. 2.5. Принципова теплова схема ПГУ з двоконтурним КУ  Рис. 2.6. Q, Т-діаграма теплообміну двоконтурному котлі-утилізаторі ПГУ ῠ1, - температури продуктів згоряння по тракту КУ; Т1 - температури пароводяного теплоносія по тракту КУ, Θ - температурні напори. Вдосконалений варіант теплової схеми ПГУ з двоконтурним КУ-ПГУ-320 наведено на рис. 2.7. У ній використана ГТУ типу ГТЕ-200 (ЛМЗ), спроектована на базі ГТУ типу ГТЕ-150. Установка виконана одновальна з двоконтурним КУ. У КУ є вісім ділянок теплообміну, включаючи проміжний пароперегрівник, газовий підігрівач конденсату і випарник деаератора підвищеного ковзаючого тиску (1,3-1,4 МПа).  Рис.2.7. Принципова схема ПГУ-320 з використанням тепла повітроохолоджувача ГТУ типу ГТЕ-200 (ЛМЗ) для підігріву конденсату перед деаератором ПО – повітроохолоджувач; ПТ - парова турбіна; КПУ - конденсатор паро ущільнень ПТ; ПНТ - підігрівач низького тиску; ППВТ і ППНТ - пароперегрівачі високого і низького тиску; ГПК - газовий підігрівач конденсату; ЖЕН - живильний електронасос; КН і РН - конденсатний і рециркулюючий насоси; ВПП - водяний підігрівач палива; РК - регулюючі клапани; ЕГ - електрогенератор; Д - деаератор; 1 - випарник деаератора, 2 - випарник високого тиску; 3 - випарник низького тиску; 4 - економайзер високого тиску; 5 - барабан високого тиску; 6 - барабан низького тиску; 7 - зціпна муфта , / - пар високого тиску; / / - Пар низького тиску; III - підживлення з ХВО ; IV - паливо ; V - безперервна продувка. У ПГУ-320 використані живильний електронасос і насос рециркуляції для підтримки температури конденсату на вході в котел не нижче 60 ° С. У схемі передбачений регенеративний підігрів природного газу до 140 ° С у водяному підігрівачі, обігрівається живильною водою з деаератора. Коефіцієнт корисної дії виробництва електроенергії брутто розглянутої ПГУ становить 54,9%. Для ПГУ з КУ двох тисків (рис. 2.4.) виконаний розрахунок характеристик пароводяного контуру (табл. 2.3). У ПГУ використана та ж енергетична ГТУ, що і в ПГУ з одноконтурним котлом. Виконаний розрахунок показує, що використання у схемі ПГУ КУ двох тисків призводить до ускладнення теплової схеми, але підвищує економічність установки в порівнянні з використанням котла-утилізатора одного тиску на
Таблиця 2.3 - Технічні дані парової ступені всієї ПГУ (КУ двох тисків)
Продовження табл.2.3.
Концепція компонування обладнання ПГУ Парогазові установки з КУ та енергетичними ГТУ невеликої та середньої потужності мають поліблочну компоновку, в якій передбачені одна парова турбіна зі своїм електрогенератором і кілька ГТУ з КУ і електрогенераторами. Впровадження в парогазову технологію потужних сучасних ГТУ дозволило перейти до одновальним ПГУ. У порівнянні з багатовальними одновальна компоновка ПГУ має ряд переваг:
скорочення часу на будівельно-монтажні роботи і введення в експлуатацію;
Залежно від способу розміщення обладнання на валу розрізняють два виконання одновальних ПГУ (рис.2.8.) :
( рис. 2.8. а ) ;
Перший варіант використовується в ПГУ фірми General Electric , другий - в одновальних ПГУ фірм Siemens і ABB - Alstom . Без муфти установка дешевше , але використання муфти забезпечує підвищену маневреність. Аксіальний вихід пари в конденсатор підвищує ККД установки. Розчіпна муфта між електрогенератором і паровою турбіною забезпечує звичайний пуск ГТУ за допомогою тиристорного пускового пристрою. Після синхронізації з мережею в КУ починає генеруватися пар, який дозволяє запустити парову турбіну за самостійним пусковому графіком. Потім включається самозаціпна муфта, і парова турбіна підключається до електрогенератори і навантажується.  Рис. 2.8.. Концепції одновальной компоновки ПГУ: а - стандартне виконання; б - концепція фірми Siemens; 1 - повітря; 2 - паливо; 3 - а КУ; 4 - з КУ; 5 - конденсатор (вихід пари з частини НТ спрямований вниз); б - відведення конденсату пари в КУ; 7 - електрогенератор; 8 - самозачіпна (Розчіпна) муфта, 9 - конденсатор (аксіальний вихід пари з частини НД). |
