Повышение КПД ГТУ. Котёл – утилизатор паровой. Гту с котлами утилизаторами
Типовой расчет
Московский энергетический институт
(Технический университет)
кафедра Тепловых электрических станций
по дисциплине «Парогазовые и газотурбинные установки электростанций»
Расчет энергетических показателей парогазовой установки с котлом утилизатором.
Студент: Калинин А.М.
Группа: ТФ – 3 – 99.
Преподаватель: Буров В.Д.
Москва 2003 г.
Последовательность расчета тепловой схемы пгу с котлом-утилизатором:
Составление принципиальной тепловой схемы ПГУ. В схему включить котел-утилизатор двух давлений пара, предусмотреть деаэратор питательной воды, паротурбинную установку без отборов пара на регенерацию.
Выполнить конструкторский расчет котла-утилизатора в соответствии с методическими указаниями проводимых по дисциплине упражнений. Определить параметры и расходы генерируемого пара, параметры газов по тракту котла.
Выполнить тепловой расчет деаэратора питательной воды.
Определить электрическую мощность паротурбинной установки.
Определить следующие энергетические показатели ПГУ:
общую электрическую мощность ПГУ;
электрический КПД ПГУ с КУ;
удельный расход условного топлива брутто на ПГУ.
1. Исходные данные.
Характеристики природного газа.
Тип топлива: газ Оренбург – Александров Гай
Содержание:
Теплота сгорания топлива:
Плотность топлива при и:
Характеристики энергетической ГТУ.
Электрическая мощность ГТУ при работе в автономном режиме
КПД производства электроэнергии в автономном режиме
Массовый расход выходных газов ГТУ
Температура выходных газов ГТУ
Избыток воздуха в выходных газах ГТУ
Характеристики паровой ступени ПГУ.
Давление перегретого пара ВД
Температурный напор на холодном конце испарителя НД
Характеристики труб поверхностей нагрева КУ и их оребрения.
Наружный диаметр трубы
Шаг между ребрами труб
Высота ребер
Толщина ребра
Толщина стенки трубы
Поперечный шаг
Продольный шаг
Характеристики ПГУ.
Доля расхода электроэнергии на собственные нужды в схеме ПГУ
К рисунку 1.
ПЕ-ВД, ПЕ-НД– пароперегреватели высокого и низкого давления;
И-ВД, И-НД– испарительные поверхности высокого и низкого давления;
Э-ВД– экономайзер высокого давления;
ГПК– газовый подогреватель конденсата;
ДПВ– деаэратор питательной воды;
ЧВД, ЧНД– части высокого и низкого давления паровой турбины;
К-р– конденсатор;
КН– конденсатный насос;
ПН-ВД, ПН-НД– питательные насосы высокого и низкого давления;
НРц– насос рециркуляции;
РК– регулирующий клапан.
2. Расчет состава и энтальпии продуктов сгорания газообразного топлива.
Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 нм3 сухого газообразного топлива:
Объемный состав продуктов сгорания топлива определяется по формулам:
Здесь:
h3, CO2, CO, CmHn, N2, h3S – объемные содержания компонентов топлива;
dг.тл. – влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м3 сухого газа (малая величина)
Полный относительный объем продуктов сгорания:
Объемные доли продуктов сгорания:
Параметр для смеси газов:
Молекулярная масса продуктов сгорания:
При ипо [2] находим:
studfiles.net
Диссертация на тему «Разработка методов снижения шума выхлопных трактов ГТУ с котлами-утилизаторами» автореферат по специальности ВАК 05.14.14 - Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты
1. Амосов А.Ф., Ахрамеев В.И. и др. Тепловые испытания газотурбинной установки ГТЭ-45 на Якутской ГРЭС в период опытной эксплуатации // Теплоэнергетика. 1994. № 9. С. 13-19.
2. Арсеньев Л.В., Тырышкин В.Г. Комбинированные установки с газовыми турбинами. — Л.: Машиностроение, 1982. — 247 с.
3. Борьба с шумом на производстве: Справочник / Под общ. ред. Е.Я. Юдина — М.: Машиностроение, 1985. — 400 с.
4. Волков Э.П. Выбор оптимальных скоростей в газовоздушных трактах ТЭС с учетом частичных нагрузок работы оборудования // Теплоэнергетика. 1978. № 11. С. 36-40.
5. Газотурбинные и парогазовые установки. — В кн.: Тепловые и электрические станции: Справочник / Под общ. ред. A.B. Клименко и В.М. Зорина. — М.: Издательство МЭИ, 2003. — С. 367^119.
6. ГОСТ 31295.1-2005 (ИСО 9613-1:1993). Шум. Затухание звука при распространении на местности. Часть 1. Расчет поглощения звука атмосферой. — М.: Стандартинформ, 2006.
7. ГОСТ 31295.2-2005 (ИСО 9613-2:1996). Шум. Затухание звука при распространении на местности. Часть 2. Общий метод расчета. — М.: Стандартинформ, 2006.
8. Григорьян Ф.Е., Михайлов Е.И., Ханин Г.А, Щевьев Ю.П. Борьба с шумом стационарных энергетических машин. — Л.: Машиностроение, 1983. — 160 с.
9. Контроль шума в промышленности: Предупреждение, снижение и контроль промышленного шума в Англии: Пер. с англ. / под ред. Дж. Д. Вебба — JIi: Судостроение, 1981. — 312 с.
10. Косой A.C. Адаптация конверсионных авиационных двигателей для работы в составе мощных энергетических установок // Теплоэнергетика. 2006. № 6. С. 50-59:
11. Краснов^ В:И: Разработка методов, снижения шума от газовых трактов при модернизации водогрейных котлов типа 11ТВМ на окружающий район // Дисс. канд. техн. наук. —М:, 2005. — 139 с.
12. Охрана труда в машиностроении / Под ред. Е.Я. Юдина,- C.B. Белова — М.: Машиностроение, 1983 — 432 с.
13. Паспорт котла-утилизатора TF-80-T1 Ъ-28,2 производства- фирмы Т.А. SAARINEN OY. .
14. Паспорт котла-утилизатора*КВ-53-180 (модель ТКУ-8) производства,ОАО ТКЗ «Красный котелыцик».
15. Паспорт котла-утилизатора КУВ-69,8-150 производства ОАО «Дорогобужкотломаш».
16. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы. — М!: Энергия, 1978. — 704 с.
17. Радин Ю.А. Освоение первых отечественных бинарных парогазовых установок // Теплоэнергетика. 2006. № 7. С. 4-13.
18. Рихтер JI.A. Газовоздушные тракты тепловых электростанций. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 264 с.
19. Рихтер JI.A. и др. Номограмма' для определения оптимальной скорости газов во внешних газоходах ТЭС // Теплоэнергетика. 1971. № 11. С. 92-93.
20. Рихтер JI.A. Технико-экономические основы выбора скоростей« в газовоздухопроводах котлоагрегатов // Теплоэнергетика. 1960. № 4. С. 24—29.
21. Рихтер JI.A., Волков Э.П. и др. Определение стоимости дымовых труб ТЭС и оптимизация скоростей газов в газоотводящем стволе // Теплоэнергетика. 1975. №4. С. 12-16.
22. Рихтер Л.А., Волков Э.П., Покровский В.Н. Охрана водного и воздушного бассейнов от выбросов тепловых электростанций / Под ред. П.С. Непорожнего — М.: Энергоиздат, 1981. — 296 с.
23. Рихтер Л.А., Сапов Ю.В. Технико-экономический расчет скоростей газов во внешних газоходах ТЭС // Теплоэнергетика. 1967. № 11. С. 44-47.
24. Рихтер Л.А., Тупов В.Б. Охрана окружающей среды от шума тепловых электростанций — М.: Издательство МЭИ, 1990. — 90 с.
25. Рихтер Л.А., Тупов В.Б. Снижение уровня звуковой мощности на поворотах газового тракта ТЭС // Изв. вузов. Энергетика. 1986. № 10. С. 96-98.
26. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03. Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. М.: Минздрав России, 2004.
27. Семин С.А., Тупов В.Б. Метод оптимизации конструкции абсорбционного глушителя выхлопного тракта ГТУ // Теплоэнергетика. 2008. № 3. С. 74-77.
28. СН 2.2.4/2.1.8.562—96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. — М.: Минздрав России, 1997.
29. СНиП 23-01-99. Строительная климатология. — М.: Госстрой России, 2000.
30. СНиП 23-03-2003. Защита от шума. —М.: Госстрой России, 2004.
31. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. — М.: Издательство МЭИ, 2001. — 472 с.
32. Справочник по контролю промышленных шумов: Пер. с англ. / Под ред. В.В. Клюева. — М.: Машиностроение, 1979. — 447 с.
33. Справочник проектировщика. Защита от шума. Под ред. Е.Я. Юдина. — М.: Стройиздат, 1974. — 134 с.
34. Технико-экономическое обоснование РТЭС «ГПЗ». Раздел 7. Охрана окружающей среды. Том 7.3. Мероприятия по защите от шума и вибрации. Шифр объекта: ПТО-2000/4660-101. ООО НПП «Энергоперспектива». — М., 2000.
35. Тупов В.Б. Глушители газовых трактов ГТУ // Теплоэнергетика. 1996. № 2. С. 60-63.
36. Тупов В.Б. Разработка методов снижения воздействия аэродинамического шума газовых трактов ТЭЦ на окружающую среду // Дисс. канд. техн. наук. — М., 1985. — 144 с.
37. Тупов В.Б. Снижение шума от энергетического оборудования. — М.: Издательство МЭИ, 2005. — 232 с.
38. Тупов В.Б., Краснов В.И., Семин С.А. и др. Проведение расчета по определению эффективности глушителя для котла-утилизатора РТ-8.3 и разработка его конструкции: Отчет о НИР (заключительный) / МЭИ (ТУ). НИР №2356050. —М., 2005.
39. Тупов В.Б., Рихтер Л.А. Снижение уровня звуковой мощности на плавных поворотах газового тракта ТЭС // Изв. вузов. Энергетика. 1987. № 8. С. 62-66.
40. Тупов В.Б., Семин С.А. и др.: Разработка проекта стандарта «ТЭС. Экологическая безопасность. Акустическое воздействие (шум)»: Отчет о НИР (заключительный) / МЭИ (ТУ). НИР №.2207070. — М., 2007.
41. Тупов В.Б., Чугунков Д.В., Семин С.А., и др. Комплекс работ по снижению шума газового тракта котла-утилизатора Киришской ГРЭС филиала «ОГК-6»: Отчет о НИР (заключительный) / МЭИ (ТУ). НИР №2016080. — М., 2008.
42. Федеральный Закон РФ №96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха» отj3 04.05.1999 г.
43. Цанев С.В., Буров В.Д., Ремезов А.Н. Газотурбинные и парогазовые установки тепловых электростанций / Под ред. С.В. Цанева — М.: Издательство МЭИ, 2002. — 584 с.
44. Экономика теплоэнергетики и теплотехники. — В кн.: Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы: Справочник / Под общ. ред. A.B. Клименко и В.М. Зорина. — М.: Издательство,МЭИ, 1999. С. 430-460.
45. Экономика энергетики, / Под ред. Н.Д. Рогалева. — М.: Издательство МЭИ, 2005. —288 с.
46. Яблоник JI.P. Шумозащитные конструкции турбинного и котельного оборудования: теория и расчет // Дис. докт. техн. наук. — Санкт-Петербург, 2004. —398 с.
47. Bento Coelho J.L. On Silencer Design Techniques. Seventh International Congress on Sound and Vibration. Garmisch-Partenkirchen, Germany, July 4-5 2000. — pp. 113-130.
48. Facian A., Nilsson A., Feng L. Propagation of Structure-Borne Sound in Silencers Used in Power Plants // Eleventh International Congress on Sound and Vibration. St. Petersburg, Russia, July 5-8 2004. —pp. 1069-1076.
49. Klein S.A., Kok J.B.W. Sound Generation by Turbulent Non-Premixed Flames. Combustion Science and Technology, vol. 149, 1999. —pp. 267-295.
50. Krebs W., Flohr P., Prade B. Thermoacoustic Stability Chart for High Intense Gas Turbine Combustion Systems: Effect of Dynamic Flame Properties // Ninth International Congress on Sound and Vibration. Orlando, Florida, USA, July 8-11 2002. — paper №659.
51. Lofrano M., Arruda J.R. de F., Lopez L.M.V. Numerical Optimization of Transmission Loss in Compressor Mufflers // Twelfth International Congress on Sound and Vibration. Rio de Janeiro, Brazil, August 7-10 2005. — paper №1821.
52. Munjal M.L. Acoustics of Ducts and Mufflers with Application to Exhaust and Ventilation System Design. — NY: Wiley, 1987. — 328 p.
53. Paschereit C.O. Prediction and Control of Unstable Gas-Turbine Combustion // Ninth International Congress on Sound and Vibration. Orlando, Florida, USA, July 8-11 2002. — paper №660.
www.dissercat.com
Повышение КПД ГТУ. Котёл – утилизатор паровой — Мегаобучалка
Котлы-утилизаторы предназначены для генерации пара или горячей воды за счет утилизации тепловой энергии выхлопных газов ГТУ. Выработанный пар может подаваться на паровую турбину или использоваться для технологических нужд. Горячая вода используется для технологических нужд предприятия и теплоснабжения жилых районов.
Котел-утилизатор паровой имеет вертикальную (горизонтальную) компоновку с нижним подводом газов от ГТУ и выполнен газоплотным. Выхлопные газы ГТУ по подводящему газоходу, проходя через шумоглушитель первой ступени, установленный на входе в КУП поступают на блок теплообменников котла-утилизатора. В блоке теплообменников выхлопные газы последовательно омывают оребренные трубы пароперегревателя Ппг, двухступенчатого испарителя Исп., экономайзера Экн. Охлажденные в котле выхлопные газы, проходя через шумоглушитель второй ступени через выхлопную (дымовую) трубу выбрасываются в атмосферу.
Для компенсации тепловых перемещений на входе в КУП (перед шумоглушителем первой ступени) и на выходе из КУП (перед шумоглушителем второй ступени) устанавливаются “мягкие” компенсаторы.
Канал байпаса выхлопных газов после ГТУ обеспечивает регулирование отпуска тепла и представляет возможность для автономной работы газотурбинной установки при отсутствии тепловой нагрузки.
Изоляция котла-утилизатора и декоративная обшивка, включая газоходы, обеспечивает температуру наружной поверхности изоляции не более 45оС при температуре окружающего воздуха 25оС.
Тепловая схема, весь пар, выработанный котлом, направляется в охладительную установку ОУ, где охлаждается, и далее распределяется: на отпуск во внешнюю сеть и на собственные нужды – в атмосферный деаэратор.
Регулирование температуры пара осуществляется за счет установки регулирующего клапана на линии ввода питательной воды в сепаратор пара, необходимое давление осуществляется питательным насосом Пн.
Для использования тепла непрерывной продувки котла, выводимая продувочная вода из котла, поступает на теплообменники водоподготовки, где используется для подогрева исходной воды, отсепарированная вода из сепаратора пара, после парообразования, циркуляционным насосом Цн и системой регулировочных клапанов поступает обратно в испаритель.
Для сброса продувок и дренажей от оборудования и трубопроводов установлен продувочный охлаждающий колодец ОК, вода из которого используется повторно, проходя через систему водоподготовки или сбрасывается в канализацию.
Система водоподготовки – котел-утилизатор должен быть обеспечен питательной водой соответствующей по качеству требованиям ГОСТа: остсутствие свободной углекислоты, рН = 8.4+0.5, содержание соединений железа до 0.5 мг/дм3, содержание растворенного кислорода до 50 мг/кг, прозрачность порядка 30 см, жесткость карбонатная до 40 мкг-экв/кг, остсутствие нефтепродуктов.
Обработка воды осуществляется на участке водоподготовки: в фильтрах-осветлителях удаляются грубодисперстные примеси воды путем пропуска ее через пористое вещество, на поверхности и в порах которого остаются грубодисперстные примеси; для снижения жесткости воды применяется катионирование, которое осуществляется на катионных фильтрах, добавляется твердое нерастворимое вещество с которым происходит катионный обмен между последним и растворимыми в воде солями, в результате происходит умягчение воды, преобразование ограниченно растворимых солей в нерастворимые соли – работа катионного фильтра состоит из двух периодов, рабочего, когда происходит умягчение воды, и простоя, когда производится его регенерация. Чтобы предотвратить чрезмерное увеличение концентрации веществ в котловой воде производится продувка сепаратора, заключающаяся в выводе части котловой воды и замена ее питательной; различают непрерывную Прн. и периодическую Прп.: непрерывная продувка имеет целью поддержания в котловой воде определенной концентрации солей, периодическая продувка предназначена для вывода из котла шлама. Для контроля качества воды и пара производится отбор проб ¦ через соответствующие охладители.
В деаэраторе происходит процесс удаления из воды растворенных газов. Атмосферный деаэратор смесительного типа состоит из деаэроционной колонки и бака запаса (аккумулятора), служащего емкостью деаэрированной воды. Атмосферный деаэратор оборудован гидрозатвором устраняющим образование в колонке большого давление или вакуума на выходе деаэрированной воду к питательному насосу. Регулирование уровня и давления деаэраторе осуществляется за счет регулирующих клапанов, установленных на линиях подвода химически очищенной воды и пара.
На контрольно-измерительные приборы и систему автоматизированного управления (КИП и А) технологическими процессами возлагаются следующие функции:
· обработка и представление необходимой информации о ходе технологических процессов;
· автоматическое регулирование параметров;
· автоматизированные технологические защиты и блокировки, обеспечивающие предотвращение или локализацию аварийных ситуаций и выполнение необходимых действий по останову котла-утилизатора, отключению дополнительного оборудования;
· автоматическое управление программ пуска и останова котла-утилизатора.
megaobuchalka.ru
