4 Определение параметров утилизационного парогенератора (упг), расчёт цикла и показателей паротурбинного блока в составе когенерационной энергоустановки

4.1 Постановка задачи

Бросовую теплоту отработавших газов ГТУ, которая имеет довольно высокий уровень эксэргии, целесообразно использовать (утилизировать) в специальной паротурбинной установке (рис.1.1). В утилизационном парогенераторе (УПГ) энергия отработавших газов ГТУ в форме теплоты передается воде и затрачивается на ее нагрев, испарение и перегрев до максимально возможной температуры с целью достижения наибольшей экономичности ПТУ для выработки электроэнергии.

Используй данные раздела 3, необходимо спроектировать утилизационную паротурбинную установку для нужд компрессорной станции.

Рисунок 1.1 - принципиальная схема утилизационной ПТУ

Рисунок 1.2 - цикл утилизационной ПТУ

Исходные данные:

расход выхлопных газов ГТУ, ;

температура отработавших газов ГТУ, поступающих в УПГ (принимается равной температуре );

располагаемый температурный напор. Принимаем ;

располагаемый температурный напор. Принимаем ;

коэффициент теплоиспользования УПГ, ;

давление рабочего пара. Принимаем ;

давление в конденсаторе. Принимаем ;

средняя изобарная теплоемкость выхлопных газов ГТУ, ;

относительный внутренний кпд турбины, ;

относительный внутренний кпд насоса, ;

механический кпд турбины, ;

механический кпд электрогенератора, .

1.2 Термодинамическая модель

Используя:

Уравнение неразрывности:

Первый закон термодинамики:

Закон сохранения энергии:

Второй закон термодинамики:

Уравнение состояния газа:

,

где коэффициент сжимаемости.

Получим:

, (4.1)

, (4.2)

, (4.3)

, (4.4)

где удельная подведенная теплота к рабочему телу в УПГ;

удельная отведенная теплота в конденсаторе КД;

удельная работа турбины;

удельная работа насоса;

удельный объём конденсата;

h₁, h₂, h₃, h₄ – энтальпия в точках 1,2,3,4, соответственно;

повышение давления в насосе.

Необратимость процессов оценивается относительным внутренним КПД:

- для турбины:

- для турбины, (4.5)

где l_TS - pавновесная удельная работа турбины;

- для насоса, (4.6)

где l_НS - pавновесная удельная работа насоса.

Внутренний кпд цикла:

(4.7)

Термический КПД цикла Ренкина:

(4.8)