расчет гтэ 160. Т. Ю. Короткова, В. В. Барановский
 Скачать 0.8 Mb.
|
Укрупненный тепловой расчет котла-утилизатораПаровой двухконтурный котел-утилизатор (КУ) П100 с вспомогательным оборудованием предназначен для получения перегретого пара высокого и низкого давлений и подогрева конденсата паровой турбины за счет использования теплоты горячих выхлопных газов ГТУ. В тракте конденсата предусмотрена установка водо-водяного теплообменника (ВВТО), нагревающего сетевую воду. КУ оснащается предохранительной, запорной и регулирующей арматурой, циркуляционными и питательными насосами, расширителями непрерывной и периодической продувок. Рабочий диапазон регулирования нагрузки котла-утилизатора составляет 100 %…50 % от номинальной. Регулирование давления и температуры пара в котле не предусматривается, так как он работает при скользящих параметрах пара, определяемых расходом и температурой газов, поступающих в котел– утилизатор от ГТУ, и характеристиками паровой турбины. Характеристики котла–утилизатора при атмосферном давлении 98,5 кПа и разных температурах наружного воздуха в режиме 100% нагрузки ГТУ сведены в таблицу Приложения 2. – котел утилизатор типа П-100 (Е-236/40,5-9,3/1,5-514/299-13,5вв (индексы в обозначении КУ представлены в таблице 2) – одна паровая турбина типа Т-63/76-8,8 с электрогенератором ТЗФП-80- 2 УЗ. Таблица 2 – Индексы в обозначении КУ
В схеме ПГУ применяется двухконтурный котел-утилизатор П-100. При расчете КУ любого типа необходимо учитывать, что тепло передается от горячих газов ГТУ к воде и пару и поэтому температура газов всегда выше, чем температура воды и пара. Вместе с тем, чем меньше разность этих температур (температурный напор), тем эффективнее передается тепло от газов в паротурбинный контур. Котел-утилизатор П-100 имеет вертикальную компоновку и принудительную циркуляцию в контурах высокого и низкого давлений, осуществляемую циркуляционными насосами. При вертикальной компоновке газоходов котлов-утилизаторов происходит более интенсивный теплообмен между греющими газами и теплоносителем, что позволяет снизить металлоемкость при изготовлении. К недостаткам можно отнести возможное снижение надежности из-за наличия насосного оборудования, работающего под высоким избыточным давлением, вследствие чего ограничивается максимальное давление в контуре высокого давления, и что ведет к снижению начальных параметров пара высокого давления и используемого теплоперепада. Котел-утилизатор имеет два контура генерации пара: высокого и низкого давлений. В состав первого входят экономайзер (ЭВД), испаритель (ИВД) и пароперегреватель (ППВД), а в состав второго – испаритель (ИНД) и пароперегреватель (ППНД) Продукты сгорания после газовой турбины поступают в котел- утилизатор, последовательно проходят пароперегреватель высокого давления (ППВД), испаритель высокого давления (ИВД), экономайзер высоко давления ЭВД), пароперегреватель низкого давления (ППНД), испаритель низкого давления (ИНД), газовый подогреватель конденсата (ГПК). Пар высокого давления после ППВД направляется в ЧВД паровой турбины. Часть пара, генерируемого в контуре низкого давления КУ, после ППНД, направляется на общестанционный деаэратор, а часть пара идет в камеру смешения паровой турбины, где смешивается с потоком пара, отработавшим в ЧВД. Подогрев воды перед деаэрацией происходит в газовом подогревателе конденсата (ГПК). В тепловую схему включен деаэратор для удаления растворенных газов из всего потока основного конденсата. Отбор греющего пара в деаэратор производят из ППНД. Подача воды в контуры высокого и низкого давления КУ из бака деаэратора производится питательными насосами высокого и низкого давления (ПНВД, ПННД). Продувка барабанов высокого и низкого давлений направлена в соответствующие расширители продувки. Для поддержания температуры основного конденсата перед ГПК на уровне 60 °С выполнена рециркуляция конденсата с выхода на вход ГПК. Это делается для того, что избежать низкотемпературной коррозии «хвостовых» поверхностей нагрева КУ. Тепловая схема КУ в составе ПГУ изображена на рисунке 4.  Рис. 4. Котел-утилизатор П-100 в схеме ПГУ-230 Целью теплового расчета КУ является определение количества пара, вырабатываемого в контурах высокого и низкого давления для теплофикационной паровой турбины. Исходными данными для расчета являются: электрическая мощность ГТУ – 𝑁𝑁ГТУ, МВт; электрический КПД ГТУ – 𝜂𝜂ГТУ (определяется при расчете ГТУ); температура дымовых газов на выходе из газовой турбины – 𝑡𝑡4д , С (определяется при расчете ГТУ); ПП давление перегретого пара контура высокого давления КУ – 𝑃𝑃ВД, МПа (определяется из технических характеристик КУ (Приложение 3); ПП давление перегретого пара контура низкого давления КУ – 𝑃𝑃НД, МПа (определяется из технических характеристик КУ (Приложение 3). Удельный расход топлива на выработку электрической энергии: 3600  𝒷𝒷э = 𝑄𝑄н ⋅ 𝜂𝜂кг  , кВт ⋅ ч.Полный расход топлива: р ГТУ э э  𝐵𝐵 = 𝒷𝒷 ⋅ 𝑁𝑁 , кг кг . Т ч ( с ) Удельный расход воздуха: Полный расход воздуха: 𝑑𝑑 = 1  𝑙эп, кг/кДж. 𝐺𝐺в = 𝑑𝑑 ⋅ 𝑁𝑁э, кг/с. Суммарный расход дымовых газов: 𝐺𝐺Г = 𝐺𝐺в + ВТ, кг/с. Объем воздуха необходимый для окисления 1 килограмма топлива: 𝐿𝐿0 = 14,905 м3воздуха .  1кг топливаКоэффициент избытка воздуха в камере сгорания: 𝛼𝛼кс =𝐺𝐺в. 𝐵𝐵Т⋅𝐿𝐿0 При проведении расчета принимаем: температурный напор в пароперегревателях ∆𝑡𝑡пп = 30 – 35 С; температурный перепад в испарителях ∆𝑡𝑡исп = 8 – 10 °С; недогрев воды экономайзере до температуры насыщения 8 – 10 °С. Давление в барабане ИВД принимаем на 10 % больше давления перегретого пара: 𝑃𝑃ВД = 1,1 ⋅ 𝑃𝑃ВД, МПа. б ПП 17  Рис. 5. Принципиальная схема ПГУ с котлом-утилизатором П-100. Давление в барабане ИНД принимаем на 10 % больше давления перегретого пара: 𝑃𝑃НД = 1,1 ⋅ 𝑃𝑃НД, Мпа. б ПП Температура перегретого пара контура высокого давления: 𝑡𝑡п = 𝑡𝑡г − ∆𝑡𝑡пп, °С; 5 5 5 𝑡𝑡г = 𝑡𝑡4д. Теплосодержание перегретого пара высокого давления: ℎп = 𝑓𝑓�𝜏𝜏п, 𝑃𝑃ВД�, кДж/кг. 5 5 ПП Теплосодержание дымовых газов на входе в ППВД: ℎг = Ср ⋅ 𝑡𝑡г, кДж/кг. 5 5 5 Теплоемкость газов Ср определяется по температуре 𝑡𝑡г и коэффициенту избытка воздуха в камере сгорания 𝛼𝛼кс по номограмме Приложения 3. б По давлению 𝑃𝑃ВД находим температуру насыщения в БВД: н 𝑡𝑡БВД, °С. Принимая температурный напор в ИВД ∆𝑡𝑡исп = 10 °С, получаем температуру газов за испарителем высокого давления: 𝑡𝑡г = 𝑡𝑡БВД + ∆𝑡𝑡исп , °С. 7 н Теплосодержание дымовых газов за испарителем высокого давления: ℎг = 𝐶𝐶р ⋅ 𝑡𝑡г, кДж/кг. 7 7 7 Теплоемкость газов Ср определяется по температуре 𝑡𝑡г и коэффициенту избытка воздуха в камере сгорания 𝛼𝛼кс по номограмме Приложения 3. Примем, что в барабан высокого давления (БВД) подается питательная вода недогретая в экономайзере высокого давления (ЭВД) до температуры насыщения на 10 °С, тогда температура питательной воды на входе в БВД будет: 𝑡𝑡БВД = 𝑡𝑡БВД − 10, °С. пв н пв По температуре 𝑡𝑡БВД определяется энтальпия питательной воды на входе 7 в БВД, ℎпв, кДж/кг. ПП Расход перегретого пара высокого давления 𝐺𝐺ВД, (кг/с) определяется из уравнения теплового баланса контура высокого давления КУ (рис. 6): |