1.3. Розрахунок теплової схеми пгу

ПГУ являє собою сукупність паротурбінної і газотурбінної установки. В ГТУ в якості палива використовується рідке паливо – дизельне, яке подається в камеру згорання. Компресор стискує повітря, яке необхідне для спалювання палива. Гарячі гази являються робочим тілом в газовій турбіні, де вони розширяються, а потім потрапляють в котел-утилізатор.

Таблиця 1.1 – Вихідні параметри ПГУ

№	Назва параметру	Розмірність	Значення
1. 2. 3. 4. 5.	Температура навколишнього повітря Степінь стиснення в компресорі Теплота згорання палива Температура газів після камери згорання Витрата відхідних газів	0С - кДж/кг 0С кг/с	15 20 46090 1076 71

Розрахунок принципової теплової схеми ГТУ проводиться при послідовному розрахунку показників роботи компресора і газової турбіни.

Температура повітря за компресором:

t_н.к. = t_з.п.+∆t_к/η_к.

де = -1

t_з.п. – температура зовнішнього повітря;

Е- степінь стиснення компресора;

η_к. – ККД компресора;

∆t_к = T_з.п.∙(-1)=(15+273) ()= 389.6 ⁰С

Отже, t_н.к.=15+389,6/0.86=468 ⁰С

Потужність привода компресора розраховується за формулою:

N_к=С_р∙T_з.п.(-1),

Де С_р – питома теплоємність повітря, кДЖ/(кг∙К);

N_к=1.0031∙288∙1.353∙=33037.9 кВт

Витрата палива в камері згорання:

B_г.т. = ;

де t_н.т. – температура газів після камери згорання;

G_уг – втрата через кінцеві ущільнення компресора;

G_уг = 0.005∙ G_г= 0.005∙71=0.355кг/с

G_охл – витрата повітря на охолодження лопаткового апарату газової турбіни;

G_охл = 2.2∙10^-4 (t_н.л-750)∙G_т = 2.2∙10^-4 (900-750)∙71=2.343 кг/с

η_к.з – ККД камери згорання;

В_г.т = = 1.025 кг/с

Отже, В_г.т = 1.025 кг/с або 3690 кг/год.

Внутрішня потужність газової турбіни розраховується за формулою:

=( h_н.т. – h_к.т ) Ψ (G_г – G_ут + В_г.т)

Де h_н.т – ентальпія газів на входів газову турбіну;

h_к.т - ентальпія газів на виході з турбіни;

Ψ – поправочний коефіцієнт, який враховує вплив спалюваного рідкого палива на стан газів;

= (1455,31-718,99)∙1,027∙(71-0,355-2,343+1,025)=51393,7 кВт

Температура газів за газовою турбіною:

t_к.м.= t_н.т.- Т_н.т. (1 -) ∙η_т.т = 1076 – 1349 (1- ) ∙ 0.87 = 432,7⁰С

Електрична потужність ГТУ вираховується за формулою:

N_e = - N_к) ∙ η_м ∙ η_г = (51393,7 – 33037,9) ∙ 0.96 ∙ 0,97 = 170092,9 кВт

Отже розрахункова потужність N_e =17 МВт

Електричний ККД ГТУ:

= = = 0.361

Отже, ККД газотурбінної установки складає 36%.

У двоконтурній ПГУ – 45 входить парова турбіна К-12. Основні дані по контурах турбіни: Контур високого тиску:

• тиск пари перед турбіною – 2,05 МПа;

• температура пари перед турбіною – 410 ⁰С;

• витрата пари – 48,9т/год (13,6 кг/с)

Контур низького тиску:

• тиск пари перед турбіною – 0,258 МПа

• температура пари перед турбіною – 170 ⁰С;

• витрата пари – 11,8 т/год (3,27 кг/с)

Тиск пари в конденсаторі – 3,25 кПа.

Для розрахунку турбіни використовуємо IS – діаграму.

P'₀ = 2.05 МПа, t'₀ = 410 ⁰С

i'₀ = 780 = 3268,2 кДж/кг

P₀" = 0.258 МПа, t₀" = 170⁰С

і₀" = 670 = 2807,3

Отже, теплоперепади:

h"= і₀" – і_к = 2807,3 – 2338 = 469,3 кДж/кг

Загальний теплоперепад:

h = h' +h" = 460,9 + 469,3 = 930, 2 кДж/кг

Потужність на клемах генератора парової турбіни вираховується за формулою:

N_пт =(D₀' ∙ h + D₀" ∙ h")∙ η_м ∙ η_т =( 13,6 ∙ 930,2 + 3,27 ∙ 469,3) ∙ 0.96 ∙ 0.97 = 13209.3 кВт = 13,2 МВт.

Загальна потужність парогазової установки буде рівна:

N_пгу = N_пт + 2 ∙ N_гт = 13,2 + 2 ∙17 = 47, 2 МВт

ККД парогазової установки по виробництву електростанції:

η_пгу = = = 0,49

Отже, ККД ПГУ η_пгу = 49%.

ККД ПГУ по відпуску електроенергії нетто:

η^н_пгу = η_пгу (1- e_в.п),

де, е_в.п – доля витрати електроенергії на власні потреби;

= 49 ∙ (1-0.05) = 46,5

Отже, = 46%

Питома витрата умовного палива на виробництво електроенергії:

= = = 251,0 г/кВт∙год

Значить, питома витрата умовного палива становить 261 г/кВт∙год

Розрахунок деаератора

Деаератор має тиск пари = 0,12 МПа (1,2 ата), і температура насичення становить t_д = 104 ⁰С

Витрата живильної води :

= D_жв ∙ 1,05 = 13,6 ∙ 1,05 = 14,3 кг/с; = 3,3 ∙ 1,05 = 3,46 кг/с

Витрата хімічно очищеної води розраховується:

D_хво = ( + ) – ( + )

D_хво = (14,3 +3,46) – (13,6 +3,3) = 0,86 кг/с.

Тиск в конденсаторі P_к = 3,5 кПа або 0,035 ата. При такому тиску температура насичення пари становить t_к = 27 ⁰С.

Температура води на вході в деаератор вираховується, як сума температур пари конденсатора і конденсатора пари ущільнень, тобто:

t_в = t_к + ∆t_ку = 27 + 5 = 32 ⁰С.

Сумарна витрата пари:

∑D_к = + = 13,6 + 3,3 = 16,9 кг/с

Сумарна витрата живильної води:

∑Д_жв = + = 14,3 +3,46 = 17,7кг/с

Значення ентальпій:

• гріючої пари і_д = 2815,6 кДж/кг;

• живильної води на виході із деаератора t_д = 440 кДж/кг;

• води на вході в деаератор t_в = 134 кДж/кг

• хімічно очищеної води і_хво = 126 кДж/кг.

Складаємо рівняння теплового балансу для деаератора і визначаємо з нього витрату пари:

∑D_жв ∙ t_д = ∑D_к ∙ t_в + D_п ∙ і_д + D_хво ∙ і_хво

Звідки

D_п =

D_п = = 1,93 кг/с

або D_п = 7,0т/год.

Складаємо таблицю в яку заповнимо всі розрахункові значення.

Таблиця 1.2 - Основні показники газотурбогенератора і парогазової установки.

№	Назва параметру	Розмірність	Значення
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.	Потужність ПГУ Коефіцієнт корисної дії ПГУ Потужність ГТД Коефіцієнт корисної дії ГТД Потужність парової турбіни Витрата палива: на один ГТД сумарний на ПГУ Температура відхідних газів за ГТД Питома витрата умовного палива	МВт % МВт % МВт Кг/год Кг/год 0С	47,2 49 17,0 36 13,2 3690 7380 432 251