Расчет парогазовой установки

Расчет парогазовой установки

Содержание

1.Исходные данные для расчета

.Определение теплофизических характеристик уходящих газов

.Расчет Котла-Утилизатора

.Приближенный расчет паровой турбины

.Определение экономических показателей парогазовой установки

Список литературы

1. Исходные данные для расчета

. Тепловая схема включает в себя две одинаковые ГТУ с КУ, деаэратор и паровую турбину с конденсацией отработавшего пара. Деаэратор питается паром из коллектора, к которому присоединены трубопроводы контуров НД обоих КУ.

Потоки перегретого пара, выходящие из контуров ВД двух КУ, смешиваются и подаются паровой турбине. Потоки пара, вышедшие из контура НД также перемешиваются друг с другом и подаются в камеру смешения, расположенную в ЦВД.

2. Химический состав природного газа: , , его плотность

3. Каждая ГТУ имеет следующие характеристики:

электрическая мощность

расход воздуха на входе в компрессор  кг/с

температура газов на выходе  

электрический КПД ГТУ

4. Температура наружного воздуха  , давление

5. Давление в конденсаторе

. Давление перед стопорно-регулирующими клапанами (СРК) ЦВД:

; перед СРК ЧНД

7. Давление в деаэраторе

8. КПД генератора , механический

Рис. 1 Принципиальная схема двухконтурной утилизационной ПГУ

2. Определение теплофизических характеристик уходящих газов

. Теплота сгорания природного газа

кДж/(н

. Расход топливного газа в камеру сгорания ГТУ

2,82 (н

. Расход уходящих газов ГТУ

 = (кг п.с )/с

. Стехиометрический расход воздуха

 (нвоздуха)/ (н)

. Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах ГТУ

. Теоретические объемы чистых продуктов сгорания

(нп с)/ (н)

(нп с)/ (н)

(нп с)/ (н)

Действительный объем водяных паров

Полный объем продуктов сгорания

. Теплоемкости составляющих уходящих газов ГТУ при температуре

1,92832 кДж/(кг*К)

1,3167 кДж/(кг*К)

1,56 кДж/(кг*К)

8. Энтальпия чистых продуктов сгорания в уходящих газах ГТУ

6544,52 кДж/()

Энтальпия воздуха в уходящих газах ГТУ

 5303,78 кДж/()

Энтальпия уходящих газов, отнесенную к 1 н сожженного топливного газа

22585 кДж/()

Удельная весовая энтальпия уходящих газов ГТУ для

441,53 кДж/кг

Построим графики зависимости энтальпии и температуры

3. Расчет Котла-Утилизатора

Зададим температурный напор на выходе из ППВД °С, тогда температура пара перед СРК ВД

°С

Энтальпия пара перед СРК ВД 3180 кДж/кг

Давление пара в барабане ВД 6,825МПа

Температура насыщения в нем 284°С

Недогрев питательной воды поступающей в барабан ВД

Энтальпия недогретой воды 1160,63кДж/кг

Температура газов за ИВД

292,2  

где   температурный напор в пинч-точке ВД

Энтальпия газов на входе в КУ и на выходе из ИВД

553,384 кДж/кг  кДж/кг

Расход пара ВД, генерируемый одним КУ

8,85 кг/с

Параметры питательной воды в деаэраторе при давлении

Температура насыщения 155,5

Энтальпия насыщенной воды 656 кДж/кг

Энтальпия газов за контуром ВД КУ

288,22 кДж/кг а температура 264

Энтальпия газов за ППВД

420 кДж/кг а температура 381,2

Определение тепловой мощности поверхности нагрева контура ВД

( 3585 кВт

 14290 кВт

4469 кВт

Зададимся температурным напором на выходе из ППВД

Температура пара перед СРК НД 240,4

Давление перед СРК  , то энтальпия 2937 кДж/кг

Давление в барабане НД

Температура насыщения в нем  

Энтальпия насыщенной воды 678,7 кДж/кг

Энтальпия насыщенного пара 2758,6 кДж/кг

Энтальпия недогретой воды, поступающей в барабан НД из деаэратора

644,422 кДж/кг

Температура газов в пинч- точке НД

170  

где   температурный напор в пинч-точке НД

Которой соответствует энтальпия 183,638 кДж/кг

Паропроизводительность контура НД

6,49кг/с

Принимаем температуру питательной воды на входе в ГПК  тогда ей соответствует энтальпия  кДж/кг

Принимаем недогрев конденсата за ГПК до температуры насыщения в деаэраторе   парогазовый установка турбина двухконтурный

Температура и энтальпия недогретого пара соответственно равны

620,12 кДж/кг

Расход пара на деаэратор

0,3267 кг/с

По заданному давлению в конденсаторе  определим:

Температура конденсата

Энтальпию конденсата  кДж/кг

Энтальпию конденсирующего пара 2560,8 кДж/кг

Удельный объем пара

Расход рециркуляции для одного КУ

4,778 кг/с

Расход конденсата через ГПК

19,96кг/с

Энтальпия уходящих газов КУ

131,94 кДж/кг

Их температура 123,11

При температуре наружного воздуха 15 энтальпия уходящих газов

15,271, тогда КПД КУ 0,728

Энтальпия газов за ППНД

)/280 кДж/кг

Температура газов за ППНД 256,7

Тепловые мощности ППНД, ИНД, ГПК

1159,4кВт

13732кВт

7361кВт

Тепловая мощность, отданная газами ГТУ в паровой цикл

89198кВт а полученная паром двух КУ

89223кВт

4. Приближенный расчет паровой турбины

Суммарный объемный расход, проходящий через последние ступени паровой турбины

856

Выбираем двухпоточный ЦНД с рабочей лопаткой последней ступени длинной , и корневым диаметром , КПД последней ступени , потеря с выходной скоростью  

Таким образом, паровая турбина для рассматриваемой ПГУ должна быть двухцилиндровой с ЦВД и двухпоточным ЦНД. Поступив во внутренний корпус ЦВД, пар проходит 1-й отсек и поступает в поворотную камеру с давлением . В ней он разворачивается на 180 градусов, проходит между внутренним и внешним корпусом ЦВД и поступает во 2-й отсек, за которым расположена камера смешения и поддерживается давление . После камеры смешения пар расширяется в 3- (последнем в ЦВД) отсеке и поступает на вход двухпоточного ЦНД с давлением

Исходя из количества ступеней в 1-м и 2-м отсеках и давлении перед СРК ЦВД, принимаем давление . Давление перед ЦНД оценим в

Принимаем потерю давления в СРК , тогда давление в камере смешения

Давление пара перед проточной частью ЦВД

По этому давлению определим параметры:

энтальпия перед СРК ВД  кДж/кг

температура

удельный объем

-энтропия

Строим изоэнтропический процесс расширения пара в 1-м отсеке, определяем энтальпию кДж/кг и удельный объем   в конце процесса расширения

Изоэнтропический теплоперепад 1-го отсека 305 кДж/кг

Относительный внутренний КПД 1-го отсека

0,754, где 0,0751

Использованный теплоперепад 1-го отсека 230,08кДж/кг

Внутренняя мощность 1-го отсека 4073 кВт

Энтальпия пара в поворотной камере 2950 кДж/кг

Эта энтальпия и давление  определяют все параметры пара в поворотной камере: , ,  

Строим изоэнтропический процесс расширения пара во 2-м отсеке до давления в камере , определяем энтальпию  кДж/кг и удельный объем   в конце процесса расширения

Изоэнтропический теплоперепад 2-го отсека 231,9 кДж/кг. Относительный внутренний КПД 2-го отсека

0,84, где 0,196

Использованный теплоперепад 2-го отсека 195,37кДж/кг

Внутренняя мощность 2-го отсека 3459кВт

Энтальпия пара поступающая в камеру смешения из 2-го отсека

2754кДж/кг

Энтальпия пара в камере смешения(перед ЧНД ЦВД)

2830 кДж/кг

Эта энтальпия и давление  определяют все параметры в камере смешения

200 ,  кДж/кг, 6,96

Строим изоэнтропический процесс расширения пара в 3-м отсеке до давления , определяем энтальпию  кДж/кг, удельный объем  и сухость  в конце процесса расширения (перед ЦНД). Изоэнтропический перепад отсека 179,035 кДж/кг. Процесс расширения пересекает пограничную кривую в точке с энтальпией h(x=1)=2723 кДж/кг и тогда влажная часть процесса расширения 97,5 кДж/кг

Расход пара через 3-й отсек 30,37кг/с

Средний для процесса удельный объем =0,608

Коэффициент учитывающий влажность

Относительный внутренний КПД 3-го отсека

0,892

Использованный теплоперепад 3-го отсека 183 кДж/кг

Внутренняя мощность 3-го отсека  5559кВт

Энтальпия пара на выходе из ЦНД 2647 кДж/кг

Расход пара через один поток ЦНД D(4)=15,18кг/с

Строим изоэнтропический процесс расширения пара в 4-м отсеке до давления , определяем энтальпию  кДж/кг, изоэнтропический теплоперепад отсека 486,86кДж/кг. Весь процесс расширения протекает в области влажного пара.

Коэффициент учитывающий влажность

Потеря с выходной скорость  кДж/кг

Относительный внутренний КПД 4-го отсека

0,836

Использованный теплоперепад 4-го отсека 408,7 кДж/кг

Энтальпия пара на выходе из ЦНД 2238,9 кДж/кг

Значение сухости за ЦНД , влажность , энтропия

Внутренняя мощность ЦНД 12413кВт

Внутренняя мощность ЦВД 13091кВт

Внутренняя мощность паровой турбины 25505кВт

Электрическая мощность паровой турбины 24745кВт

Рис. 3 Процесс расширения пара в турбине двухконтурной ПГУ

5. Определение экономических показателей парогазовой установки

Абсолютный электрический КПД ПТУ

0,277

Абсолютный электрический КПД ПСУ

0,202

Электрическая мощность ПГУ

94745кВт

Теплота подведенная в камеру сгорания одной ГТУ

101573кВт

0,466

Список литературы

1. Основы современной энергетики. Учебник для ВУЗов. В 2х частях - 3е изд. Под общей редакцией А.Д. Трухний , А.А.Макаров , В.В.Клименко .Современная теплоэнергетика М.: Издательство МЭИ, 2004. 375 с.

2. Турбины тепловых и автономных электрических станций / А.Г. Костюк, В.В.Фролов, А.А.Булкин, А.Д. Трухний. М.: Издательство МЭИ, 2004. 488 с.

3. Пичугин И.И. , Цветков А.М. ,Симкин М.С. Особенности проектирования паровых турбин ЛМЗ// Теплоэнегретика. 1993 №5. С. 10-21.

4. М.М. Масленников, Ю.И. Шальман Авиационные газотурбинные двигатели. - М.: Машиностроение, 1975.