2. Расчет парогенераторной установки с калорифером

Расчет парогенератора базовой ПТУ необходим для оценки потребного количества теплоты, необходимого для генерации заданного расхода пара с заданными параметрами на паротурбинный контур с учетом затрат теплоты на подогрев воздуха в калорифере (регенеративном воздухоподогревателе).

Тепловая схема парогенератора ПТУ показана на рисунке 4.2.1, а исходные данные к расчету приведены в таблице 4.7.

Рисунок 4.2.1. Условная тепловая схема котельной установки (парогенератора) ПТУ:

1- воздухоподогреватель, 2- топка, 3- парогенератор.

Таблица 4.7. Исходные данные к расчету парогенератора

1. Тепловой баланс в топке котла:

Поделив на G_B, получим:

Совместное решение уравнений позволяет найти относительный секундный расход топлива =0,027992.

Зададимся температурой в топке котла , например, равной 1600 К. Используя уравнение теплового баланса в топке котла, методом итерации получим: =1658,144 К.

2. Относительный расход теплоты в воздухоподогревателе

Подставив известные значения, получим:

0,2809 кВт

3. Суммарная теплопроизводительность парогенератора

После деления на , получим:

Отсюда:

Тогда:

4. Количество теплоты на подогрев воздуха

5. Расход воздуха:

6. Расход топлива:

7. Расход условного топлива:

т.у.т/ч

Результаты расчета парогенератора сведены в таблицу 4.8.

Таблица 4.8. Результаты расчета парогенератора

1	Температура в топке котла	TКУ	1658,14353	К
			1384,99353	0С
2	Относительный расход теплоты топлива на подогрев воздуха		0,28094273	кВт
3	Суммарная теплопроизводительность парогенератора		328666,45	кВт
4	Количество теплоты на подогрев воздуха		92336	кВт
5	Расход воздуха	GB	274,247289	кг/с
6	Расход топлива	GT	7,67680635	кг/с
			27,6365029	т/час
7	Расход условного топлива	BУ	13,0963294	кг/с
			47,1467857	т/час

3. Схема КПГУ с утилизацией продуктов сгорания ГТУ в топке парового котла без дожигания топлива

Выхлопные газы ГТУ имеют высокую температуру (= 820 К), позволяющую утилизировать их в парогенераторе с целью получения пара.

Связующим элементом в КПГУ такого типа является котел-утилизатор (КУ), куда сбрасываются отработанные газы после ГТУ и передают теплоту пароводяному телу, т.е. происходит генерация пара, после КУ газы сбрасываются в атмосферу.

Генерация пара в установке с КУ обеспечивается за счет сбросной теплоты газовой турбины в T-s координатах – площадь 5’-5-4-3’-5’ = Q_ут. Установка такого типа отличается относительно небольшим расходом пара, так как количество теплоты для генерации пара оказывается ограниченным.

На рисунке 4.3.1. представлена схема комбинированной ПГУ со сбросом газов ГТУ в топку парового котла-утилизатора (КУ) без дожигания.

Рисунок 4.3.1. – Схема КПГУ без дожигания топлива,

где К – компрессор, КС – камера сгорания ГТУ, ГТ – газовая турбина,

КУ – котел-утилизатор, ПТ – паровая турбина.

Рисунок 4.3.2 Идеальный цикл КПГУ без дожигания топлива

Для возможности оценки согласованной работы ГТУ и ПТУ необходим их расчет на одном и том же режиме нагрузки, т.е. при одинаковых атмосферных условиях. Для нас таковыми являются температура окружающей среды t_н = -6⁰С и атмосферное давление Р_н = 0,1013 МПа.

Расчет КПГУ без дожигания топлива производится на ЭВМ по программе ГПТУ ТЭЦ.xls. Исходные данные формировались по данным, приведенным в пункте 3 результаты расчета климатических характеристик ГТЭ-160, а также по условию выданного задания.

Таблица 4.9 Исходные данные для расчёта ПГУ с парогенератором без дожигания топлива

1. Тепловой баланс в топке:

или

Поделив на G_B, получим:

где

Коэффициент избытка воздуха в топке КУ

Откуда

Совместное решение уравнений дает

Задаемся температурой в топке котла-утилизатора Т*_КУ' , например, равной 1100 К.

Используя уравнение теплового баланса в топке котла, методом итерации получим Т*_КУ' = 1118,565 К.

2. Расход дополнительного топлива в топку котла-утилизатора:

3. Тепловая нагрузка (теплопроизводительность котла - утилизатора)

Разница

Т.о. получаем Q_КУ = 246629,23кВТ > Q_ТЭЦ = 236330 кВт, т.е. теплопроизводительность котла-утилизатора обеспечивает работу ПТУ, это означает, что схема ГПТУ с утилизацией продуктов сгорания ГТУ в топке котла-утилизатора без дожигания подходит для совместной работы.

Таблица 4.10 Результаты расчета

1	Температура в топке котла	T*КУ	1119	К
			845	0С
2	Теплопроизводительность котла - утилизатора	QКУ	246629	кВт
3	Расход дополнительного топлива в топку котла	GT.ДОП	0,0	кг/с
			0,0	т/час
4	Расход условного топлива в топку котла (дополнительного)	ВКУУ.доп	0,0	кг/с
			0,0	т/час
5	Расход условного топлива в газотурбинной установке (основного)	ВГТУУо	15,5	кг/с
			55,6	т/час
6	Полный расход условного топлива на комбинированную установку "КУ с дожиганием"	ВГПТУУ	15,5	кг/с
			55,6	т/час