РАСЧЕТ ПГУ С ПРОМПЕРЕГРЕВОМ В СОСТАВЕ:

2*Siemens v94.2

2*П-90

1*Т-150

1. Исходные данные:

Для ГТУ:

- электрическая мощность: = 157 МВт;

- электрический КПД ГТУ: = 34,4 %;

- температура газов на входе в газовую турбину: = 1060 °С;

- температура газов на выходе из газовой турбины: = 537 °C;

- расход воздуха в компрессор: = 497 кг/с;

- степень повышения давления в компрессоре: = 11,3;

- примем температуру наружного воздуха: = 15 °С;

- химический состав природного газа:

= 98,8 %; = 0,12 %;= 0,01 %;= 0,044 %; СО = 0,065 %;= 0,961 %:

- плотность топливного газа: = 0,656 кг/нм;

Низшая теплота сгорания: = 49318 кДж/кг = 32353 кДж/м³.

Для котлов-утилизаторов:

- давление пара после ППВД (основного): = 8,2 МПа;

- давление пара после ППНД: = 0,7 МПа;

Для паровой турбины:

- давление в конденсаторе: = 5 кПа;

- давление в деаэраторе: = 0,6 МПа;

- КПД генератора: = 0,985;

- КПД механический =0,99.

2. Определение теплофизических характеристик уходящих газов

Расход топливного газа в камеру сгорания ГТУ:

В_т.г. =/ (·) = (157000 / (0,344 · 32353)) = 14,107 кг/c

Массовый расход уходящих газов ГТУ:

G_г = G_В + ρ_т.г. · B_т.г. = 497 + (0,656 · 14,107) = 506,25 кг /с

Стехиометрический расход воздуха:

V⁰ = 0,0476 · (2СН₄ + 3,5+ 5) =

= 0,0476 · (2 · 98,8 + 3,5 · 0,12 + 5 · 0,01) = 9,428 кг воздуха/ кг т.г.

Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах ГТУ:

α = V_{В факт} / =G_В / (ρ_В0 · B_т.г · V⁰) = 497 / (1,226 · 14,107 · 9,428) = 3,048

где ρ_В0 = 1,226 кг/нм― плотность воздуха при 15 ˚С.

Энтальпия уходящих газов ГТУ при = 537 ˚С и α = 3,048:

= 203,573 ккал/кг = 852,319 кДж/кг

3. Расчет котла-утилизатора

Расчет контура высокого давления

1. Выберем температурный напор на выходе из ППВД: = 25 °С.

Температура и энтальпия пара перед СРК ВД (= 8,2 МПа):

= ‒= 537 ‒ 25 = 512 °C;

= 3425,72 кДж/кг.

2. Давление пара в барабане ВД:

= (1 + ζ_вд) · = (1 + 0,05) · 8,2 = 8,61 МПа,

где ζ_вд = 0,05 ― гидравлическое сопротивление ППВД.

Температура насыщения в нем = 300,15 °С = 300 ˚С.

Энтальпия насыщенного пара () = 2748,14 кДж/кг.

3. Выбираем недогрев питательной воды, идущей в барабан ВД ∆= 7 °С.

Температура и энтальпия недогретой воды (при p_пн = 1,25= 10,76 МПа)

t₁ = 293 ˚С

h₁ = 4,1868 · (‒ 7) = 1304,23 кДж/кг.

4. Температура газов за ИВД:

= += 300 + 25 = 325 °С,

где = 25 °C ― принимаем температурный напор в пинч-точке ВД.

5. По = 537 °C и = 325 ˚С и α = 3,048 находим энтальпии газов на входе в КУ и выходе из ИВД

= 203,573 ккал/кг = 852,319 кДж/кг,

= 147,3 ккал/кг = 616,72 кДж/кг.

6. Расход пара ВД, генерируемого одним КУ:

= [G_Г · (‒)] / (‒ h₁) =

= [506,25 · (852,319 ‒ 616,72)] / (3425,72 ‒ 1304,23) = 56,22 кг/с.

7. Параметры питательной воды в деаэраторе, из которого она поступает в контур ВД, соответствует p_Д = 0,6 МПа:

температура насыщения t_s(p_д) = 158,84 °С,

энтальпия насыщенной воды h_д = (p_д) = 670,4 кДж/кг.

И найдем энтальпию и температуру газов на выходе из контура ВД:

= ‒ [· (h₁ ‒ h_д)] / G_Г =

= 616,72 ‒ [56,22 · (1304,23 ‒ 670,4)] / 506,25 = 546,33 кДж/кг

= 531 К = 258 °С.

8. Энтальпия и температура газов за ПЕВД:

= ‒ [· (‒())] /G_Г =

= 852,319 ‒ [56,22 · (3425,72 ‒ 2748,14) / 506,25 = 777,07 кДж/кг;

= 743,5 К = 470,5 °С.

9. Тепловые мощности ППВД, ИВД, ЭКВД:

Q_ППВД = G_Г · (‒) = 506,25 · (852,319 ‒ 777,07) = 38094,806 кВт;

Q_ИВД = G_Г · (‒) = 506,25 · (777,07 ‒ 616,72) = 81177,19 кВт;

Q_ЭКНД = G_Г · (‒) = 506,25 · (616,72 ‒ 546,33) = 35634,94 кВт.

Расчет контура низкого давления

10. Выберем температурный напор на выходе из ППНД: = 30 °С.

Температура и энтальпия пара перед СРК ВД (= 0,7 МПа):

= ‒= 260 ‒ 30 = 230 °C;

= 2910,8 кДж/кг.

11. Давление пара в барабане ВД:

= (1 + ζ_НД) · = (1 + 0,05) · 0,7 = 0,735 МПа,

где ζ = 0,05 ― гидравлическое сопротивление ППНД.

Температура насыщения в нем = 166,87 °С = 167 ˚С.

Энтальпия насыщенного пара () = 2764,8 кДж/кг.

Энтальпия насыщенной воды () = 705,43 кДж/кг.

12. Энтальпия недогретой воды, идущей в барабан НД из Д:

h_Д() =(p_д) = 670,4 кДж/кг.

13. Температура газов и энтальпия газов за ИНД:

= += 167 + 15 = 182 °С,

где = 15 °C ― принимаем температурный напор в пинч-точке НД.

= 113,4 ккал/кг = 464,32 кДж/кг.

14. Расход пара НД, генерируемого одним КУ:

= [G_Г · (‒)] / (‒h_д) =

= [506,25 · (546,33 ‒ 464,32)] / (2910,8 ‒ 670,4) = 16,17 кг/с.

15. Примем температуру пит. воды на входе в ГПК = 60 °С.

Ее энтальпия = 251,2 кДж/кг.

16. Примем недогрев конденсата за ГПК до t – ры насыщ. в деаэраторе:

∆t_Д = 7 °С.

Температура и энтальпия недогретого конденсата, идущего в деаэратор:

= t_S(p_Д) ‒ ∆t_Д = 159 ‒ 7 = 152 °С;

== 641,04 кДж/кг (при р_КН = 1,25 · p_Д = 0,75 МПа)

17. Расход пара на деаэратор:

D_Д = [2 · (+) · (‒)] / [‒] =

= [2 · (56,22 + 16,17) · (670,4 ‒ 641,04)] / [2910,8 ‒ 641,04] =

= 1,873 кг/с.

18. По давлению и температуре в конденсаторе находим энтальпии:

конденсата, идущего к точке смешения = 137,77 кДж/кг;

конденсирующегося пара h_К = 2561,2 кДж/кг;

и удельный объем конденсирующегося пара = 28,196 м/кг.

19. Расход рециркуляции (для одного КУ):

D_Р = [(+‒ 0,5D_Д) · (‒)] / (‒) =

= [(56,22 + 16,17 ‒ 0,9365) · (251,2 ‒ 137,77)] / (641,04 ‒ 251,2) =

= 20,79 кг/с.

20. Расход конденсата через ГПК:

D_гпк = +‒ 0,5D_Д + D_р =

= 56,22 + 16,17 ‒ 0,9365 + 20,79 = 92,24 кг/с

21. В котле-утилизаторе отсутствует ЭКНД:

22. Энтальпия и температура уходящих газов на выходе из котла-утилизатора:

= ‒ [D_ГПК · (‒)] /G_Г =

= 464,32 ‒ [92,24 · (641,04 ‒ 251,2)] / 506,25 = 393,29 кДж/кг;

= 398 К = 114 °С.

23. КПД котла-утилизатора:

η_ку =(‒) / (‒H_НВ)=(852,319 ‒ 393,29) / (852,319 ‒ 291,4)= 0,8183,

где Н_НВ = 291,4 кДж/кг ‒ энтальпия наружного воздуха при t_НВ = 15 °С.

24. Энтальпия и температура газов за ПЕНД:

= ‒ [· (‒())] /G_Г =

= 546,33 ‒ [16,17 · (2910,8 ‒ 2764,8)] / 506,25 = 539,5 кДж/кг;

Т = 525 К = 252 ˚С

25. Тепловые мощности ППНД, ИНД и ГПК:

Q_ППНД = G_Г · (‒) = 506,25 · (546,33 ‒ 539,5) = 3457,69 кВт;

Q_ИНД = G_Г · (‒) = 506,25 · (539,5 ‒ 464,32) = 32764,5 кВт;

Q_ГПК = G_Г · (‒) = 506,25 · (464,32 ‒ 403,75) = 35958,94 кВт.

26. Тепловая мощность, отданная газами ГТУ в паротурбинный цикл:

Q_газ = 2G_Г · (‒) = 2 · 506,25 · (852,319 ‒ 403,75) = 454176,11 кВт.

27. Тепловая мощность, полученная паром двух КУ:

Q_пар = 2 · ·+ (2‒D_д) · ‒ [2 · (+) ‒D_д] · =

= [2 · 56,22 · 3425,72] + [((2 · 16,17) ‒ 1,873) · 2910,8] ‒

‒ [(2 · (56,22 + 16,17)) ‒ 1,873] · 137,77 = 454183,003 кВт.

Усредним значение Q = 0,5 · (Q_газ + Q_пар) = 454179,56 кВт.