Методика теплового расчета газотурбинной энергетической установки простого цикла. Расчет тепловой схемы парогазовой установки с одноконтурным котлом-тилизатором. Выбор опорных точек схемы. Конструкторский расчет одноконтурного котла-утилизатора.
Аннотация к работе
В настоящее время основу отечественной энергетики составляют паротурбинные установки (ПТУ) тепловых электростанций. В последние годы с появлением новых жаропрочных материалов и совершенствованием методов охлаждения высокотемпературных деталей газовых турбин удалось значительно повысить начальную температуру газов, что привело к увеличению электрического КПД ГТУ до 38-40%. Наиболее целесообразно это реализуется при передаче этого тепла для нагрева теплофикационной воды или получения пара, который далее используется или в технологических процессах, или в паровых турбинах для дополнительной выработки электроэнергии. Простейшим вариантом парогазовой установки является газотурбинная теплоэлектроцентраль (ГТУ-ТЭЦ), в которой теплота выходных газов ГТУ используется в котле-утилизаторе (КУ) для нагрева сетевой воды, используемой только для теплофикации. В парогазовых установках теплота подводится к рабочему телу (газу) при высокой температуре продуктов сгорания органического топлива, а отвод теплоты происходит в области низких температур конденсации водяного пара.Для расчета тепловой схемы ГТУ задаются или принимаются по оценке следующие исходные величины: электрическая мощность Nэ, =65МВТ; температура газов перед турбиной tc,= 1200°C; температура воздуха перед компрессором ta,=15°C; отношение давлений компрессора ? 19; КПД электрогенератора ; изоэнтропийный КПД турбины ; изоэнтропийный КПД компрессора ; коэффициент утечек ; коэффициент потерь давления ; коэффициент использования теплоты топлива в камере сгорания ; механический КПД турбины ; число ступеней газовой турбины ; наибольшая допустимая температура металла лопаток турбины tw=850ОС. ?=0,741, теплота сгорание при нормальных УСЛОВИЯХКДЖ/кг3 Qрн=35130Энтальпия чистых продуктов сгорания (для коэффициента избытка воздуха?=1), КДЖ/м3, при температуретспосле камеры сгорания (точка с) определяется по методике [4, 7]: 12. Здесь CO, H2, CMHN, H2S - содержание компонентов топлива, %; коэффициенты mиnпринимаются равными значениям индексов тех газов, перед которыми стоят эти коэффициенты. Энтальпия чистых продуктов сгорания при температуретспосле камеры сгорания определяется, как энтальпия смеси компонентов, КДЖ/м3: , 21. Энтальпия газов при температуретспосле камеры сгорания определяется, как энтальпия смеси компонентов, КДЖ/м3: 27. Аналогично определяются теплоемкости компонентов и энтальпия ГАЗОВНГ (25о) при температуре 25 ОС, КДЖ/ (м3•град).GГ=230,26897,?d=553,42582, Id=581,57613, NГТУЭ=67675,04185, ?ГТУЭ=0,34358Перед расчетом одноконтурной схемы ПГУ (рис.4.1) необходимо выбрать некоторые опорные точки, определяемые либо надежностью, либо термодинамическими условиями. Первой опорной точкой является начальная температура пара t0=350°С, ?t1=?d-t0 ?t1=203,42582.Уравнение теплового баланса для совместных поверхностей пароперегревателя и испарителя: (4.1) где h0-энтальпия парана выходе из котла, КДЖ/кг; ІЭК-массовая энтальпия газов перед экономайзером по ходу газов, КДЖ/кг; G0 - расход свежего пара на турбину, кг/с; GГ - расход газов, кг/с; 1d-массовая энтальпия газов на входе в КУ, КДЖ/кг; hэк - энтальпия воды после экономайзера, КДЖ/кг, равная энтальпии воды в состоянии насыщения tsпри давлениипарар0. Для решения этого уравнения необходимо определить температуру и энтальпию газов перед экономайзером, где ts - температура насыщения питательной водой при давлении р0, ts=233,858, hs=1008,0961, ?tэк=11 Массовая энтальпия газов перед экономайзером, КДЖ/кг: , (4.3) где СРЭК - массовая теплоемкость газов ГТУ, КДЖ/ (кг·град), при температуре ?эк перед экономайзером, определяется по методике, изложенной в тепловом расчете ГТУ (п.35,36): (4.4) Температура уходящих газов, ОС: (4.10) где теплоемкость СРУХ определяется по методике, изложенной в тепловом расчете ГТУ (п. Задаются температурой ?ух=100ОС, определяют теплоемкость СРУХ и по формуле (4.10) находят температуру уходящих газов ?ух в первом приближении.Для выполнения конструкторского расчета котла-утилизатора (КУ) необходимо первоначально произвести конструктивную проработку стандартной секции КУ, то есть выбрать все конструктивные характеристики секции, а также тип и характеристики оребрениятруб. Крупнейшим производителем КУ и оребренных труб для их поверхностей нагрева является АО "Подольский машиностроительный завод". Поверхности нагрева имеют шахматное расположение труб единого сортамента (сталь 20, кроме пароперегревателя ВД, для которого использована сталь 12Х1МФ). Параметры оребренных труб типовой секции завода: диаметр труб dнар=0,032 м, диаметр труб dвнр=0,024 м шаг ребра bреб=0,005м; высота ребра hреб=0,009м;Поскольку площадь газоходаf-это произведение высоты труб на ширину КУ, т.е. f = ltp·bкотла, задаваясь числом секций в ряду мсек=3-4 и шириной каждой секции bcek=1,5-2,5 м, можно определить ширину котла, а затем его высоту: bкотла= 7,5, (5.3) , 3.
План
Содержание
Введение
1. Тепловой расчет ГТУ простого цикла
1.1 Исходные данные
1.2 Порядок теплового расчета ГТУ
2. Расчет тепловой схемы ПГУ с одноконтурным котлом-тилизатором
2.1 Выбор опорных точек схемы
2.2 Методика теплового расчета одноконтурной схемы КУ