3.1.2.2. Парогазовые тэц

Парогазовые установки (ПГУ) объединяют ГТУ и ПТУ в общей схеме. Наиболее простыми и высокоэффективными являются ПГУ с КУ (бинарные ПГУ), которые в силу указанных преимуществ получили широкое распространение в общей и промышленной теплоэнергетике (рис. 3.7) [4].

а)	б)
в)

Рис. 3.7. Принципиальная тепловая схема и реальный цикл ПГУ с КУ

а – принципиальная тепловая схема ПГУ с КУ; б – реальный цикл ПГУ с КУ (площадь под линией 5-1 - потери теплоты с уходящими газами КУ); в – схема теплообмена и Q,T –диаграмма передачи теплоты от выхлопных газов ГТУ к воде и пару в КУ

Схема и цикл на рис. 3.7 отличаются от приведённых на рис. 3.3 наличием паротурбинной части. Теплота выхлопных газов ГТУ (процесс 4-5) используется в КУ для получения пара энергетических параметров (процесс 8-9-10-11), расширение которого в паровой турбине ПТ (процесс 11-6) обеспечивает получение электрической мощности N дополнительно к электрической мощности ГТУ N . Таким образом, сжигание топлива В в КС ПГУ обеспечивает получение суммарной электрической мощности N = N + N , кВт.

КУ на рис. 3.7 – одноконтурный, т.е. в нём генерируется пар одного давления. Контур состоит из экономайзера ЭК, испарителя И и пароперегревателя ПЕ. Паропроизводительность и металлоёмкость КУ при прочих равных условиях определяются выбором величины минимального температурного напора Θ = Т_4” – Т₉ на холодном конце И. Поверхности нагрева набираются из труб с наружным оребрением. Температуру уходящих газов КУ стремятся снизить до возможного минимума (80-120 °С). Однако в одноконтурных КУ это не осуществимо.

Наиболее широкое распространение получили ПГУ с двухконтурными КУ, т.е. с контурами высокого (ВД) и низкого (НД) давления пара. На электростанциях России они реализованы в схемах ПГУ-325 и ПГУ-450. Каждая состоит из двух ГТУ с индивидуальными КУ и одной ПТ (2×ГТУ+2×КУ+1×ПТ).

На Ивановской ГРЭС в 2007 г. пущен в эксплуатацию первый парогазовый энергоблок ПГУ-325 в составе двух ГТЭ-110 (табл. 3.2 и рис. 3.8 ) с двухконтурными горизонтальными КУ и одной конденсационной ПТ типа К-110-6,5 СМ. Энергоблок ПГУ-325 рассчитан на работу при скользящем давлении пара в контуре ВД, определяемом температурой и расходом газов, поступающих в котел из ГТУ, и режимом работы паровой турбины. Конденсационная ПТ типа К-110-6,5 номинальной мощностью 110 МВт, предназначена для непосредственного привода генератора ТЗФП-110-2МУЗ (ОАО «Электросила»).

После ГТУ газы поступают в горизонтальные барабанные котлы-утилизаторы П-88 двух давлений. В каждом котле по ходу газов последовательно располагается пароперегреватель ВД (ППВД), испаритель ВД (ИВД), экономайзер ВД (ЭВД), пароперегреватель НД (ППНД), испаритель НД (ИНД) и газовый подогреватель конденсата (ГПК).

Пар контура высокого давления подводится к ПТ через два блока стопорно-регулирующих клапанов СК-РК. ЦВД имеет два корпуса: внутренний и наружный. Внутренний корпус ЦВД объединяет восемь первых ступеней давления. Пар контура НД подается в проточную часть ЦВД между 14-й и 15-й ступенями одним трубопроводом из коллектора КУ. В камере подвода между 14-й и 15-й ступенями пар контура НД смешивается с основным потоком пара и далее проходит через пять ступеней давления ЦВД. После ЦВД пар поступает в сепаратор С-р, затем - в двухпоточный ЦНД (по пять ступеней в каждом потоке) и далее - в конденсатор.

После ГПК на входе в дымовую трубу в газоходе каждого КУ установлены запорные шиберы, обеспечивающие поддержание поверхностей нагрева КУ после останова энергоблока в «горячем» состоянии. Основное техническое оборудования ПГУ-325 представлено в табл. 3.3.

Рис. 3.8. Принципиальная тепловая схема ПГУ-325 с двухконтурными КУ

ВНА - входной направляющий аппарат; ГТД - газотурбинный двигатель; КВОУ - комплексное воздухоочистительное устройство; К - компрессор; КС - конденсатосборник; ГПЗ - главная паровая задвижка; С-р - сепаратор; Г-р – генератор; ППВД - пароперегреватель ВД; ИВД - испаритель ВД; ПЭН - питательный электронасос; ППНД - пароперегреватель НД, ИНД - испаритель НД, ГПК - газовый подогреватель конденсата; РЭН - рециркуляционный электронасос контура НД: РПК - регулятор питания котла; ДТ - дымовая труба; КЭН - конденсатный электронасос; К-р - конденсатор; ПСУ - паросбросное устройство; КПУ - конденсатор пара уплотнений паровой турбины; РОУ - редукционно-охладительная установка контура НД КУ; БРОУ - быстродействующая редукционно-охладительная установка контура ВД КУ; РУ - редукционная установка СН; СК - стопорный клапан ПТ; РК - регулирующий клапан ПТ; ЦВД - цилиндр высокого давления ПТ; ЦНД - цилиндр низкого давления ПТ; Ш-р - шибер запорный; ДТ - дымовая труба

Электрический КПД ГТЭ-110 при автономной эксплуатации составляет 34,5 %, что заметно ниже КПД конденсационных паротурбинных энергоблоков на сверхкритические параметры пара – около 42 %. Однако, применение ГТЭ-110 с КУ и ПТ в составе ПГУ-325 сопровождается повышением η (η ) до 51,7 %.

Таблица 3.3