Аннотация

Целью выпускной квалификационной работы является создание математической модели тепловой схемы моноблока ПГУ-220 для оптимизации режимов работы на переменных режимах нагрузки ГТУ.

В данной выпускной квалификационной работе произведен расчет принципиальной тепловой схемы комбинированной парогазовой установки ПГУ-220. В состав ПГУ входят газотурбинная установка ГТЭ-160, котел-утилизатор Е-220/50-8,33/0,6-517/211, паротурбинная установка Т-60/73-7,8/0,04.

Проведен расчет ПГУ при разных температурах наружного воздуха (tнар= 35°С ; 5,9°С; 8°С; 15°С; 35°С) и трех нагрузках ГТУ (100%, 75%, 50%). Рассчитаны показатели энергетической эффективности ПГУ-220. Построены зависимости параметров тепловой эффективности от температуры атмосферного воздуха, произведен их анализ. Построена диаграмма режимов блока ПГУ-220. Получено, что при:

- t_Н =+15элекрическая мощность ПГУ =213 МВт; КПД по производству электроэнергии =0,49;

- t_Н =-5,9элекрическая мощность ПГУ =222,3 МВт; КПД по производству электроэнергии =0,47.

Составлена программа в среде MS Excel для термогазодинамического расчета ГТЭ-160, расчета дроссельных и климатических характеристик ГТУ, теплового расчета котла-утилизатора и парового контура ПГУ.

Используя критерии подобия процессов в лопаточных машинах построена характеристика компрессора типа ГТЭ-160.

Пояснительная записка выполнена на 170 листах, содержит 60 таблиц, 81 рисунок, 23 литературных источника, 9 приложений.

Оглавление

Аннотация 7

Введение 11

1Обзор научно - технической литературы и патентных источников 13

1.1Принципиальные схемы ПГУ (тепловые схемы, способы улучшения показателей тепловой эффективности ПГУ-ТЭЦ) 13

1.1.1Тепловые схемы и термодинамические циклы ПГУ 13

1.1.2 Способы повышения показателей тепловой эффективности ПГУ 27

1.1.3 О потенциале энергосбережения в парогазовых технологиях 33

1.1.4 Аналитический обзор патентов по теме: «Принципиальные схемы ПГУ. Тепловые схемы, способы улучшения показателей тепловой эффективности ПГУ-ТЭЦ» 35

2Термодинамическое обоснование структуры тепловых схем ПГУ 47

2.1Парогазовые установки с одноконтурным КУ без дожигания топлива 47

2.2Парогазовые установки с одноконтурным КУ с дожиганием топлива 50

2.3Парогазовые установки с КУ двух- и трех уровней давления 54

2.4ПГУ сверхкритических параметров пара 57

3Принципиальная тепловая схема и техническое описание ПГУ-220 67

3.1Принципиальная тепловая схема ПГУ-220 67

3.2Техническое описание ПГУ-220 68

3.2.1 Техническое описание газотурбинной установки ГТЭ-160 68

3.2.2 Техническое описание котла-утилизатора Е-220/50-8,33/0,6-517/211 71

3.2.3 Техническое описание паровой турбины Т-60/73-7,8/0,04 74

4Математическая модель парогазовой установки с котлом-утилизатором двух давлений 78

4.1 Разработка блок-схемы теплового расчета ПГУ. 78

4.2Математическая модель газового контура ПГУ 79

4.3Математическая модель двухконтурного котла-утилизатора 80

4.4Математическая модель паротурбинной установки 81

5Расчет принципиальной тепловой схемы парогазовой установки электрической мощностью 220 МВт 85

5.1Разработка структурной схемы расчета ГТУ. Формирование исходных данных 85

5.2Построение газодинамической характеристики компрессора ГТЭ-160 методом подобия 87

5.2.1 Построение линии рабочих режимов (ЛРР) на характеристике компрессора рассчитываемой ГТУ 89

5.2.2 Построение зависимостей 90

5.3Термогазодинамический расчет в системе ISO, расчет дроссельных и климатических характеристик ГТЭ-160 99

5.4Расчет дроссельных характеристик ГТЭ-160 при изменении мощности от 0,5 до 1,1 Nном и атмосферной температуры от -35 до +35оС 117

5.5Разработка структурной схемы расчета двухконтурного котла-утилизатора. Формирование исходных данных 119

5.6Тепловой расчет двухконтурного котла-утилизатора 123

5.7Расчет параметров парового контура ПГУ с турбиной Т-60/73-7,8/0,04 и вытесненной системой регенерации 131

5.8Расчет энергетических показателей ПГУ 147

5.9Изменение КПД производства электрической энергии ПГУ-220 с двухконтурным КУ на режимах с дожиганием топлива в котле-утилизаторе 152

5.10Тепловой баланс ПГУ мощностью 220 МВт 153

6Анализ энергетических характеристик ПГУ-220 156

7Построение диаграммы режимов ПГУ 157

Выводы 159

Список литературы 160

Приложение А Принципиальная тепловая схема ПГУ-220 163

Приложение Б Продольный и поперечный разрезы ГТУ ГТЭ-160 164

Приложение В Построение газодинамической характеристики компрессора ГТЭ-160 166

Приложение Г Общий вид котла-утилизатора Е-220/50-8,33/0,6-517/211 174

Приложение Д Q,T-диаграмма теплообмена в котле утилизаторе Е-220/50-8,33/0,6-517/211 175

Приложение Е Общий вид паровой турбины 176

Приложение Ж Н-S диаграмма расширения пара в паровой турбине Т-60/73-7,8/0,04 177

Приложение З Блок-схема теплового расчета ПГУ 178

Приложение И Диаграмма режимов ПГУ-220 179