
- •Введение
- •1. Расчет воздухозаборного тракта гту
- •2. Расчет параметров воздуха компрессора
- •3. Тепловой расчет камеры сгорания
- •3.2. Продукты сгорания топлива
- •3.3. Давление и температура воздуха в камере сгорания
- •3.4. Расчет теоретической температуры горения.
- •4. Расчет параметров процесса в газовой турбине
- •4.1. Расчет параметров газа перед первой ступенью гтд
- •4.2. Расчет давления газов за последней ступенью гтд
- •4.4. Расчет температуры газообразного продукта сгорания топливной смеси на выходе из последней ступени гтд (t4) с учетом воздуха на охлаждение проточной части.
- •5. Расчет количества газов, соответствующего заданной нагрузке газовой турбины
- •5.1. Оценка мощности первичных двигателей пгу
- •5.2. Расчет расхода топлива
- •5.3. Расчет действительных объемных расходов воздуха компрессора
- •5.4. Расчет действительных массовых расходов воздуха компрессора
- •5.5. Расчет внутренней мощности компрессора
- •5.6. Расчет мощности газовой турбины
- •5.7. Расчет расхода топлива на гту
- •5.8. Расчет экономических показателей гту
- •5.9. Расчет действительных объемных расходов продуктов сгорания из газовой турбины в котел-утилизатор
- •6. Расчет паропроизводительности котла-утилизатора
- •6.1. Особенности режимов работы котла-утилизатора
- •6.2. Выбор температурных напоров в пинч-пунктах и опорных параметров для теплового расчета котла-утилизатора
- •6.3. Расчет контура высокого давления котла-утилизатора
- •6.3.1. Расчет питательного электронасоса
- •6.3.2. Расчет расширителя непрерывной продувки высокого давления (рнп вд)
- •6.4. Расчёт пароводяного тракта контура низкого давления (нд) двухконтурного котла-утилизатора (ку)
- •6.4.1. Расчет расширителя непрерывной продувки низкого давления (рнп нд)
- •6.5. Расчет потерь пара и конденсата в паросиловом цикле и расхода пара контура вд на турбину
- •6.6. Экономические показатели котла-утилизатора
- •7. Расчет процесса в паротурбинной установке
- •8. Тепловой расчет режима конденсатора
- •9. Расчет технико-экономических показателей пгу
- •Алгоритмы вычислений параметров газа по таблицам
- •Расчет параметров в точке1.
- •Расчет параметров в точке 2t.
- •Расчет параметров в точке 2.
- •Термодинамические свойства смесей газов
- •Библиографический список
6.6. Экономические показатели котла-утилизатора
1. Количество теплоты, переданное газами в котле-утилизаторе, кВт:
QКУ = GГ КУ ∙ (IД – I за ГПК) (6.42)
GГ КУ – массовый расход газов в КУ, кг/с;
IД – энтальпия газов на входе в КУ (за диффузором), кДж/кг;
I за ГПК – энтальпия газов на выходе из котла (за ГПК), кДж/кг.
2. Степень бинарности цикла ПГУ:
s = QКС / (QКС + Q1 КУ) = 1, (6.43)
где: QКС – количество теплоты, подведенное в камере сгорания ГТУ, кДж/с (кВт); Q1 КУ = 0 – количество теплоты, дополнительно подведенное в котле-утилизаторе, кДж/с (кВт).
3. КПД котла-утилизатора (коэффициент утилизации тепла уходящих газов ГТУ):
hКУ = (IД – I за ГПК) / (IД – I Г НВ) ≈ (θ4 КУ – θ УХ / (θ4 КУ – θ Г НВ), (6.44)
где:
I Г НВ – энтальпия газов при температуре наружного воздуха, кДж/кг; θ4 КУ – температура газов на входе в КУ, OC; θ Г НВ = tНВ – температура газов, соответствующая температуре наружного воздуха, OC; θ УХ – температура уходящих газов, OC.
ПРИЛОЖЕНИЕ
Таблица П.1. Проектные показатели баланса пара и воды котла-утилизатора П-88 [12] при температуре наружного воздуха +15 о С
Нагрузка КУ, % |
100 |
75 |
50 |
25 |
Суммарная паропроизводительность, кг/с (т/ч) |
49,722 179,0 |
44,528 160,3 |
33,50 120,6 |
21,25 76,5 |
Контур высокого давления |
||||
Паропроизводительность, кг/с (т/ч) |
43,472 156,5 |
36,222 130,4 |
25,00 90,1 |
13,89 50,0 |
В %-ах от суммарной производительности |
87,4 |
81,4 |
74,7 |
65,5 |
Контур низкого давления |
||||
Паропроизводительность, кг/с (т/ч) |
9,78 35,2 |
8,31 29,9 |
8,47 30,5 |
7,36 26,5 |
В %-ах от суммарной производительности |
12,6 |
18,6 |
25,3 |
34,5 |
В %-ах от производительности контура ВД |
22.5 |
22,9 |
33,9 |
53,0 |
Таблица П.2. Конструктивные характеристики поверхностей котла П-88
Наименование величины |
Поверхности нагрева котла-утилизатора |
|||||
ППВД |
ИВД |
ЭВД |
ППНД |
ИНД |
ГПК |
|
Количество секций |
4 |
7 |
5 |
1 |
5 |
10 |
Число рядов труб по ходу газов |
8 |
14 |
10 |
2 |
10 |
20 |
Число труб в ряду по ширине газохода |
118 |
118 |
118 |
118 |
118 |
118 |
Наружный диаметр труб, мм |
38 |
38 |
32 |
38 |
38 |
38 |
Толщина стенки, мм |
3 |
3 |
4 |
3 |
3 |
3 |
Марка стали труб |
12Х1МФ |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
Поперечный шаг труб, мм |
86 |
86 |
96 |
86 |
86 |
86 |
Продольный шаг, мм |
84 |
84 |
84 |
84 |
84 |
84 |
Тип оребрения труб |
сплош-ное |
просечн. |
просечн. |
сплош-ное |
просечн. |
просечн. |
Высота ребер, мм |
11 |
14 |
11 |
11 |
14 |
14 |
Толщина ребер, мм |
1 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
0,9 |
Шаг оребрения, мм |
5,3 |
4,2 |
4 |
4,3 |
4,9 |
4 |
Глубина просечки, мм |
0 |
8 |
8 |
0 |
8 |
8 |
Марка стали ребер |
12Х1МФ |
20 |
20 |
20 |
20 |
20 |
Таблица П.3. Показатели качества питательной воды котла-утилизатора П-88
№ |
Показатель |
Размерность |
Значение |
1 |
Общая жесткость, не более |
мкг-экв/кг |
3 |
2 |
Содержание соединений железа, не более |
мкг/кг |
30 |
3 |
Содержание соединений меди, не более |
мкг/кг |
5 |
4 |
Содержание растворенного кислорода в конденсате перед деаэратором, не более |
мкг/кг |
20 |
5 |
Содержание нефтепродуктов, не более |
мг/кг |
0,3 |
6 |
рН |
– |
9,1+0,1 |
7 |
Содержание кремниевой кислоты, не более |
мкг/кг |
50 |
8 |
Условное солесодержание (в пересчёте на NaCl), не более |
мкг/кг |
300 |
9 |
Удельная электропроводимость, не более |
мкСм/см |
2,0 |
Таблица П.4. Основные технико-экономические показатели котла-утилизатора П-88
№ |
Наименование параметра |
Размерность |
Значение |
1 |
Расход газов на входе в один котел |
кг/с |
359,4 |
2 |
Температура газов на входе в котел |
о С |
533 |
Контур высокого давления |
|||
3 |
Паропроизводительность |
т/ч |
154,3х2=308,6 |
4 |
Давление пара на выходе из котла |
МПа |
7,3 |
5 |
Температура пара на выходе из котла |
о С |
504,4 |
Контур низкого давления |
|||
6 |
Паропроизводительность |
т/ч |
39х2=78 |
7 |
Давление пара на выходе из котла |
МПа |
0,7 |
8 |
Температура пара на выходе из котла |
о С |
227,9 |
Водо-водяной теплообменник |
|||
9 |
Тепловая нагрузка ВВТО: - номинальная - максимальная (при t н.в.=-29 о С) |
МВт МВт (Гкал/ч) |
21 32 (27,4) |
Таблица П.5. Проектные характеристики контура высокого давления котла-утилизатора П-88
Наименование параметра |
Величина параметров |
|||||||
1 Температура окружающего воздуха, о С |
-30 |
-3,9 |
+3,3 |
+15 |
+15 |
+15 |
+15 |
+15 |
2 Тип топлива |
Газ |
Газ |
Газ |
Газ |
Газ |
Газ |
Газ |
ДТ |
3 Нагрузка КУ, % |
100 |
100 |
100 |
100 |
75 |
50 |
25 |
100 |
4. Контур высокого давления |
||||||||
4.1 Паропроизводительность, т/ч |
143,2 |
154 |
157,3 |
156,5 |
130,4 |
90,1 |
50,0 |
153,7 |
4.4 Давление в барабане ВД, абс. МПа |
6,797 |
7,443 |
7,604 |
7,541 |
6,242 |
4,109 |
2,17 |
7,61 |
4.2 Давление пара на выходе, абс. МПа |
6,431 |
7,054 |
7,208 |
7,151 |
5,903 |
3,868 |
2,04 |
7,23 |
4.3 Температура пара на выходе, оС, |
463 |
491 |
493 |
502 |
493 |
408 |
309 |
501 |
4.5 Температура воды на входе в ЭВД, оС, |
167 |
168 |
169 |
167 |
159 |
149 |
137 |
167 |
4.6 Давление воды на входе в ЭВД, МПа |
7,245 |
7,897 |
8,06 |
7,995 |
6,684 |
5,037 |
3,093 |
8,063 |
Таблица П.6. Проектные характеристики контура низкого давления котла-утилизатора П-88
№ |
Величина |
Значение |
|||||||
1 |
Температура окружающего воздуха, о С |
-30 |
-3,9 |
+3,3 |
+15 |
+15 |
+15 |
+15 |
+15 |
2 |
Тип топлива |
Газ |
Газ |
Газ |
Газ |
Газ |
Газ |
Газ |
ДТ |
3 |
Нагрузка КУ, % |
100 |
100 |
100 |
100 |
75 |
50 |
25 |
100 |
Контур низкого давления |
|||||||||
4 |
Паропроизводительность, т/ч |
38,0 |
36,7 |
37,4 |
35,2 |
29,9 |
30,5 |
26,5 |
33,3 |
5 |
Давление в барабане НД, абс. МПа |
0,716 |
0,736 |
0,752 |
0.726 |
0,588 |
0,458 |
0,330 |
0,725 |
6 |
Давление пара на выходе, абс. МПа |
0,669 |
0,693 |
0,707 |
0,686 |
0,552 |
0,410 |
0,28 |
0,69 |
7 |
Температура пара на выходе, о С, |
233 |
232 |
233 |
233 |
222 |
214 |
199 |
232 |
8 |
Расход через ГПК, т/ч |
388,7 |
343,8 |
324,1 |
334,3 |
324,0 |
322,5 |
320,5 |
479 |
9 |
Расход рециркуляции ГПК, т/ч |
205,6 |
151,2 |
134,6 |
152,2 |
162,1 |
207,0 |
295,3 |
290 |
10 |
Давление на входе ГПК, МПа |
1,07 |
1,07 |
1,07 |
1.05 |
0,88 |
0,73 |
0,73 |
1,17 |
11 |
Температура на входе ГПК , С |
60 |
60 |
68 |
81 |
81 |
94 |
110 |
105 |
12 |
Тепловая нагрузка ВВТО, МВт |
13,5* |
8,6 |
6,7 |
3,8 |
3,8 |
3,8 |
3,8 |
0 |
Таблица П. 7. Опорные параметры для расчета котла-утилизатора П-88
№ |
Наименование величины |
Обозна- чение |
Размерность |
Значение |
Источник, способ определения |
Вода, пар |
|||||
1 |
Давление в барабане контура НД (давление в интегрированном деаэрационном устройстве КУ) |
pБНД |
бар |
7,26 |
Задано (см. характеристики КУ) |
2 |
Давление в барабане контура ВД |
pБВД |
бар |
75,41 |
Задано (см. характеристики КУ) |
3 |
Давление основного конденсата на стороне напора КЭН |
p КЭН |
бар |
24,0 |
По характеристикам КЭН, p КЭН = f(GПВ) |
4 |
Потеря давления основного конденсата в КПУ |
∆ pКПУ |
бар |
1,0 |
Согласно рекомендаций [19,20] |
5 |
Давление питательной воды на выходе из узла смешения ГПК (на входе в КУ) |
pПВ до ГПК |
бар |
|
p ПВ до ГПК = p КЭН – ∆ pКПУ ≈ p КЭН |
6 |
Температура основного конденсата за конденсатором паровой турбины |
tОК |
OC |
|
Определяется по характеристикам конденсатора, tОК =f(t НВ) |
7 |
Величина подогрева основного конденсата в КПУ |
∆ t КПУ |
OC |
4,0 |
Рассчитывается или принимается [19,20] |
8 |
Температура основного конденсата за конденсатором пара уплотнений (КПУ) |
t за КПУ |
OC |
|
t за КПУ = tОК + ∆ t КПУ |
9 |
Температура питательной воды на входе в ГПК КУ |
t до ГПК |
OC
|
65,0 |
Принято из условия: t до ГПК ≥ 60 OC |
10 |
Расход пара в коллектор СН из контура НД |
DСН |
% |
3 |
Требования[19,20]]: не более 3 % |
11 |
Теплосодержание питательной воды на выходе из узла смешения ГПК |
h до ГПК |
кДж/кг |
|
Таблицы воды и пара, h до ГПК = hs(tдо ГПК , p ПВ до ГПК) |
Температурные напоры в пинч-пунктах |
|||||
1 |
Температурный напор в пинч-пункте на выходе питательной воды из ГПК |
δtГПК |
OC |
1015 |
Требования [19,20] |
2 |
Температурный напор в пинч-пункте на выходе пара контура НД из пароперегревателя НД |
δtППНД |
OC |
1015 |
Требования [19,20] |
3 |
Температурный напор в пинч-пункте на входе питательной воды в экономайзер ВД |
δtЭВД |
OC |
1015 |
Требования [19,20] |
4 |
Температурный напор в пинч-пункте на выходе пара контура ВД из пароперегревателя ВД |
δtППВД |
OC |
20 |
Рекомендации [19,20]]: 40 50 OC. Принято по данным эксплуатации. |
Газ на входе в котел-утилизатор |
|||||
1 |
Массовый расход газов в КУ |
GГ КУ |
кг/с |
316,752 |
2∙(GКД + BТ) |
2 |
Плотность газов на входе в КУ |
ρГ КУ |
кг/м3 |
|
Из расчета ГТД |
3 |
Коэффициент избытка воздуха на входе в КУ |
4 |
– |
|
Из расчета ГТД |
4 |
Давление газов на входе в КУ |
p4 КУ |
бар |
|
Из расчета ГТД |
5 |
Удельная изобарная теплоемкость газов на входе в КУ |
cpг 4 |
кДж/(кг ∙ К) |
|
Из расчета ГТД |
6 |
Температура газов на входе в КУ |
θ4 КУ |
OC |
519,0 |
Из расчета ГТД θ4 КУ = t4 КУ |
7 |
Энтальпия газов на входе в КУ (за диффузором) |
IД |
кДж/кг |
|
Из расчета ГТД |
Газ на выходе из котла-утилизатора |
|||||
1 |
Температура газов на выходе из КУ |
θ УХ |
OC |
100 |
Из условия, что температура конденсата перед ГПК равна 65 OC |
2 |
Удельная изобарная теплоемкость газов на выходе из КУ |
cp УХ. Г |
кДж/(кг ∙ К) |
|
cp УХ. Г = f(θ УХ) |
3 |
Энтальпия газов на выходе из КУ при θ УХ |
IУХ |
кДж/кг |
|
θ УХ ∙ cp УХ. Г |
4 |
Энтальпия газов на выходе из КУ при tНВ |
IГ НВ |
кДж/кг |
|
tНВ ∙ cp УХ. Г , где tНВ = 15 OC |
5 |
Аэродинамическое сопротивление собственно КУ |
∆pКУ |
бар |
0,0086 |
Принято по данным испытаний. Рекомендации: 0,020,03 . |