2.5.5 Конструкторский расчет котла – утилизатора

Котел – утилизатор горизонтальной компоновки. Использована стандартная секция поверхности нагрева с оребренными трубами.

Составляем уравнения теплопередачи поверхностей нагрева КУ, для которых ранее определены количества теплоты по тепловому балансу:

Q_ПЕ=k_ПЕ·F_ПЕ· ,

Q_И=k_И·F_И· ,

Q_ЭК=k_ЭК·F_ЭК· ,

Q_ГВТО=k_ГВТО·F_ГВТО· .

В результате расчета определено:

к_П=30 Вт/м²град, =98,2 ^оС; k_ЭК=40 Вт/м²град, =33,3 ^оС;

к_И=40 Вт/м²град, =83,9 ^оС; k_ГВТО=40 Вт/м²град, =51,7 ^оС.

Число стандартных секций в одном ряду КУ по ходу газов b = 4 и рассчитываем поверхность нагрева стандартной секции (d_н= 30 мм; h_РЕБ= 11 мм; b_РЕБ= 7 мм; δ_РЕБ= 2 мм.): F_СЕК= 647,5 м².

В соответствии с конструктивной схемой справедливо соотношение:

F=b·z·F_СЕК,

где z – число рядов секций по ходу газов соответствующей поверхности нагрева.

В результате расчета определено:

F_ПЕ= 5180 м², z_ПЕ= 2, b_ПЕ= 4;

F_И 15540 м², z_И= 6, b_И= 4;

F_ЭК= 2590 м², z_ЭК= 1, b_ЭК= 4;

F_ГВТО= 7770 м², z_ГВТО= 3, b_ГВТО= 4.

Суммарная поверхность КУ: F_КУ= 31080 м²,

Число рядов секций по ходу газов: z_КУ=12.

2.5.6 Аэродинамический расчет котла – утилизатора

Расчет выполняем с целью определения аэродинамического сопротивления КУ и влияния этого сопротивления на мощность ГТУ в режиме ее работы в схеме ГТУ – ТЭЦ.

1.Площадь свободного сечения для прохода газов ГТУ через КУ, м²:

,

где b_КУ – ширина газохода КУ в расчетном сечении, = S₁/d_Н, S₁=72 мм, S₂=85 мм.

2. Скорость газов, м/с:

W_Г= G_КТ/(F_СВ·ρ_Т),

W_Г = 189/(58,79·0,723) = 4,45.

3. Аэродинамическое сопротивление первого ряда секций, Па:

158.

4. Аэродинамическое сопротивление КУ (z_КУ=12), Па:

2008.

5. Коэффициент снижения электрической мощности ГТУ:

.

6. Электрическая мощность ГТУ при ее работе в схеме ГТУ – ТЭЦ, кВт:

N = К_N·N = 0,989·57400 = 56769.

2.5.7 Определение энергетических показателей промышленно – отопительной гту – тэц

1. Доля теплоты, отнесенная на внешнего потребителя:

2. Доля топлива, отнесенная на производство электрической энергии:

“физический” метод:

“пропорциональный” метод:

где - КПД котельной для отпуска теплоты.

3. Доля топлива, отнесенная на производство и отпуск тепловой энергии:

4. КПД ГТУ – ТЭЦ по производству электроэнергии:

где - соотношение КПД при раздельном производстве электрической и тепловой энергии.

5. Расход электроэнергии на привод дожимающего компрессора природного газа:

- требуемое давление перед камерами сгорания ГТУ, МПа:

Р_Г= Р ·(1,3 ÷ 1,5),

Р_Г = 2,0·1,4 =2,8.

- мощность электропривода дожимающего компрессора, МВт:

.

6. Расход электроэнергии на собственные нужды ГТУ – ТЭЦ, МВт:

.

7. Доля расхода электроэнергии на собственные нужды:

8. КПД ГТУ – ТЭЦ по производству электроэнергии (нетто):

;

9.Удельный расход условного топлива (нетто) на производство электроэнергии, г/(кВт·ч):

;

.

10. Коэффициент использования теплоты сгорания топлива (полный КПД ГТУ – ТЭЦ):