77. Парогазовая установка с котлами полного горения(котлами-утилизаторами) Принципиальная тепловая схема. Термодинамический цикл.

Парогазовая установка с котлом утилизатором (ПГУ с КУ) - наиболее перспективная и широко распространённая в энергетике парогазовая установка, отличающаяся простотой и высокой эффективностью производства электрической энергии. Эти ПТУ - единственные в мире энергетические установки, которые при работе в конденсационном режиме отпускают потребителям электроэнергию с КПД 55 - 60%.

Эксплуатационные издержки мощной современной ПГУ вдвое ниже по сравнению с издержками на пылеугольной ТЭС. Сроки строительства ПГУ с КУ, в особенности при поэтапном вводе в эксплуатацию, намного короче, чем сроки строительства мощных тепловых электростанций других видов.

Одной из главных причин перспективности ПГУ является использование природного газа - топлива, мировые запасы которого очень велики. Газ - это лучшее топливо для энергетических ГТУ - основного элемента установки. Природный газ хорошо транспортируется на дальни расстояния по магистральным газопроводам. Его можно поставлять и в жидком виде, как сжиженный газ. Таким топливом, например, пользуются для ПГУ в Японии и Южной Кореи.

Парогазовые установки могут также работать при использовании в ГТУ тяжёлого нефтяного топлива, сырой нефти, побочных продуктов переработки нефти, синтетического газа, получаемого при газификации углей.

2. Простейшая тепловая схема пгу с ку

Простейшая тепловая схема ПГУ представлена на рис. 1, а термодинамический цикл Брайтона - Ренкина изображён на рис. 2. Выходные газы энергетической ГТУ поступают в КУ, где большая часть их теплоты передаётся пароводяному рабочему телу. Генерируемый в КУ пар направляется в паротурбинную установку (ПГУ), где вырабатывается дополнительное количество электроэнергии. Отработавший в паровой турбине (ПТ) пар конденсируется в конденсаторе ПТУ, конденсат с помощью насоса подаётся в КУ.

Тепловая схема генерации пара в КУ с использованием теплового потенциала выходных газов ГТУ представлена на рис. 3 вместе с Q, T - диаграммой передачи теплоты от газов к пароводяному рабочему телу. Для КУ принимают минимальные значения температурного напора Θ (pinch point - «пинч поинт») на холодном конце испарителя, используют в качестве поверхностей нагрева трубы с наружным оребрением и обеспечивают глубокое охлаждение выходных газов ГТУ до уровня 80-130°С, что значительно повышает экономичность ПГУ. Схема тепловых потоков ПГУ с КУ приведена на рис. 4, где выделены отдельные её элементы и существующие технологические связи.

парогазовый установка теплообмен утилизатор

Рис. 1. Простейшая тепловая схема ПГУ с КУ: ЭГ - электрогенератор, К - компрессор, ГТ - газовая турбина; КС - камера сгорания; ПТ - паровая турбина; КУ - котел-утилизатор; К-р - конденсатор; Н - насос

3. Термодинамический цикл

Рис. 2. Термодинамический цикл Брайтона-Реикина парогазовой установки с КУ

4. Q, Т-диаграмма теплообмена в котле-утилизаторе

Рис. 3. Q, Т-диаграмма теплообмена в котле-утилизаторе: ПЕ - пароперегреватель; И - испаритель; ЭК - экономайзер, Б - барабан