15. Типы тепловых схем гту-тэц, их особенности. Технические ограничения при разработке гту-тэц, обусловленные свойствами гту и требованиями потребителя.

ГТУ-ТЭЦ - частный случай ПГУ ТЭЦ, в которой теплота выходных газов ГТУ используются в КУ только для отпуска теплоты внешним потребителям.

Мощность ГТУ ТЭЦ определяется типом применяемых ГТУ и количеством потребляемой теплоты. В отличие от паросиловых ТЭЦ, производство э/э на ГТУ ТЭЦ не связано с отпуском теплоты потребителям и утилизацией теплоты выходных газов ГТУ. Теплота выходных газов зависит от начальных и конечных параметров газов, характеристик нар.возд и тд.

В зависимости от характера тепл.нагр. ГТУ-ТЭЦ – отопительные, промышленные, комбинированные.

1)Отопительные ГТУ ТЭЦ предназначены для комбинированной выработки э/э и теплоты при нагреве в КУ (ГВТО) сетевой воды с-мы теплоснабжения выходными газами ГТУ.

Возможны тепловые схемы с подачей этой воды в ГВТО-а), либо с исп-ем промеж. т/о для защиты поверхностей нагрева от загрязнений (рис б).

Рис в) – регулирование потребления теплоты осуществлено дожиганием т-ва в среде выхлопных газов ГТУ и байпасированием части мимо КУ.

2)Промышленные ГТУ-ТЭЦ – для генерации технологического пара в КУ. Изм-е технол. тепловой нагрузки хар-ся меньшими колебаниями в течение года, что облегчает выбор типоразмера и числа применяемых ГТУ и способы регулирования нагрузки.

КУ промышленных ГТУ-ТЭЦ

– одноконтурные. 3)Комбинированные - Для доп.понижения темп-ры ух.газов в хвостовой части КУ стоят газовые сет.подогр-ли ГСП для покрытия имеющейся отопительной нагрузки. (рис 10,18;10,4)

25

Регулирование отпуска теплоты (рис 10.18)

Для след. задач:

1. Подвод доп.кол-ва теплоты в том случае, если тепловая мощность ГВТО меньше, чем требуется по отоп.графику (способы рег-я: исп-е ПВК, применение дожигания т-ва в потоке ух.газов перед ГВТО с рециркуляцией газов для снижения темп.напряжения в ГВТО, впрыск воды/пара в КС, перевод ГТУ в режим пиковой нагрузки)

2. Уменьшение теплоты, передаваемой промышленному и/или теплофикац.теплоносителю в том случае, если тепловая мощность ГВТО превышает тепловую нагрузку сети (способы рег-я):

А) ГТУ-ТЭЦ - из неск. ГТУ с ГВТО,

рассчитанных на разную продолж-ть работы. Их поочередное включение и изм-е нагрузки ГТУ в определенных пределах позволяют покрывать большую часть тепловых нагрузок.

Б) для снижения тепловой мощности ГВТО исп-ся байпасирование газов с помощью байпасного газохода с шиберами.

В) отпуск теплоты регулируется в схеме с исп-ем рецирк.воды через ГВТО и подмешивание обратной сетевой воды к воде на выходе из ГВТО.

Г) рег-е тепловой нагрузки ГТУ-ТЭЦ – в рез-те изм-я нагрузок ГТУ.

Д) для регулирования тепл.нагрузок в пределах сут.колебаний потребления теплоты исп-ют аккумуляторы горячей воды).

При проектировании гту_тэц возможна различная комбинация вышеприведенных тех.Решений. При этом необходимо учитывать ряд требований:

1. При останове одной блочной установки ГТУ-ТЭЦ оставшиеся блоки вместе с пиковыми источниками должны обеспечивать 70-80% потребления теплоты на отопление, вентиляцию и гвс.

2. Иногда передача теплоты от ГВТО устанавливаемых ГТУ должна осущ-ся через промежуточный контур, в котором циркулирует обессоленная вода или конд-т. При этом улучшается теплообмен в ГВТО, он защищен от загрязнения, отпадает необ-ть в рецирк воды, но значительно увеличивается металлоемкость установки и стоимость.

Часто для дополнительного отпуска телпоты потребителям в периоды ее пикового потребления исп-ют ПВК. Кол-во тепла, сжигаемго в них определяют:

16. ПГУ полузависимого типа: принцип работы, тепловая схема, состав и назначение оборудования, технические ограничения. Показатели тепловой экономичности ПГУ с полузависимой схемой работы по физическому методу.

Тепловая схема во многом совпадает с ПГУ с параллельной схемой. Различие в том, что теплота выходных газов ГТУ исп-ся в ГВТО (КУ) для нагрева конденсата и питательной воды. Это значительно упрощает технологический процесс и конструкцию котла, а также обслуживание ПСУ. Его нагрузка не связана с работой энергетической ГТУ, а тип и характеристики этой установки выбираются таким образом, чтобы в КУ обеспечивалась достаточно полная утилизация теплоты ух.газов.

Ограничения: Увеличение расхода пара через отдельные отсеки проточной части ПТ вследствие уменьшения отбора пара на регенеративные подогреватели не должно приводить к повышению допустимых значений расхода пара в кон-р и нагрузки ЭГ.

При проектировании ПГУ с полузависимой схемой желательно исп-ть модернизированные ПТУ, позволяющие пропустить повышенное кол-во пара через проточную часть в режимах работы по парогазовому циклу.

Возможно использование дожигания топлива на входе в КУ для увеличения нагрзки ПГУ.

Показатели тепловой экономичности – как при параллельной, но ßп=0 (пар в КУ не генерируется). Итоговое выражение для КПД производства э/э брутто (вариант с дожиганием топлива в КУ):

16. Сбросная система ПГУ-КЭС: принцип работы, тепловая схема, состав и назначение оборудования, технические ограничения. Показатели тепловой экономичности ПГУ со сбросной схемой работы по физическому методу.

    Особенности: нет воздухоподогревателя (зато есть в его роли т/о); весь поток дымовых газов скидывают в ТК ПК; ПК газоплотный, увеличенный, должен воспринять все потоки.

Технологическое преимущество данной схемы ПГУ- возможность обеспечить автономный режим работы газовой и паровой частей установки.

q – удельное количество отводимой/подводимой теплоты. 1-2 компрессор, 2-3 камера сгорания, 3-4 турбина; Та – температура факела в ядре сгорания топлива; ТО – теплообменник; рп – регенеративные подогреватели воды

Принцип работы: выходные газы ГТУ направляются в горелки энергетического котла, где они используются в качестве окислителя. Для охлаждения дымовых газов котла (их количество возрастает на 30-40%) до приемлемой температуры, в его хвостовой части, взамен воздухоподогревателя, устанавливают теплообменник, питаемый частью основного конденсата и питательной водой ПТУ. Т.е. газы в качестве топлива. Состав и назначение оборудования ГТУ: Компрессор-сжимает воздух; КС-нагрев воздуха с помощью подачи и сжигания топлива; ГТ-расширение газов=>вращение лопаток и ротора =>запуская генератор. Паровой Котел(ПК) – сжигает топливо(мы его подаем извне) + наши газы после ГТ. ЭК-нагревает питательную воду до(чуть ниже) температуры насыщения с помощью дым. газов ПК ТО-теплообменник,который также забирает тепло ух.газов ПК. ПТ-расширение газов=>вращение лопаток и ротора =>запуская генератор ЭГ-вырабатывает электроэнергию. РП-регенеративный подогрев питательной воды паром из турбины.

Технические ограничения: 1. Возможность работы сбросной ПГУ, определяется возможностью работы ГТУ, обеспечивающей воздухом энергетический котел. Отсутствие природного газа или неполадки в ГТУ, приводят к ее полной остановке, поэтому в сбросной ПГУ должна быть обеспечена возможность автономной работы ПСУ (пусть и при сниженной экономичности). А для этого требуются подача в топку энергетического котла атмосферного воздуха, с помощью дутьевых вентиляторов, его нагрев в калориферах, т.е. ПСУ сбросной ПГУ должна содержать в резерве все атрибуты традиционной ПСУ. 2. Чтобы использовать энергетические ГТУ для настройки энергетического паросилового блока по сбросной схеме надо близко размещать. 3. В схеме ПГУ приходится устанавливать несколько газовых шиберов большого диаметра для перераспределения потока выходных газов ГТУ при изменении режима работы и обеспечивать их надежную эксплуатацию. Они должны быть быстрозапорными, а из эксплуатация – автоматизированной в широком диапазоне нагрузок.

Технические ограничения мощности - снижение установленной мощности агрегата из-за: неудовлетворительного состояния агрегата, не устраняемого во время капитальных ремонтов; конструктивных дефектов или несоответствия производительности отдельного оборудования (сооружений) установленной мощности; отсутствия тепловых нагрузок (для паровых турбин типа Р, включения антиобледенительных систем ГТУ, загрязнения компрессора).

Для устранения технических ограничений мощности проводятся реконструкция, модернизация, замена оборудования, достройка отсутствующих сооружений.

Совершенствование систем охлаждения деталей проточной части ГТ, применение высококачественных материалов и термобарьерных защитных покрытий, модернизация технологии сжигания топлива в ГТУ позволяют приблизить начальную температуру газов к стихиометрической, а объемную концентрацию окислителя в выходных газах- к значениям, при которых невозможно создание ПГУ сбросного типа.

Показатели тепловой экономичности по физическому методу: Электрический КПД:

где N_г и N_п - электрические мощности газовой и паровой ступеней установки, Q_г и Q_п - теплота сгорания сжигаемого в камере сгорания газовой и паровой установки топлива, кВт.

Т4=450-600С; О2,4=13-16%; α4=2.5-5. Т3 ↑ →Т4↑→О2,4↓→ α4↓

Ввод в энергетический котел избыточного топлива по отношению к количеству кислорода, содержащегося в выхлопных газах ГТУ, не позволит топливу сгореть полностью. Сжигание этого топлива с избытком кислорода приведет к снижению КПД энергетического котла, т.к. при этом увеличивается потеря тепловой энергии с его уходящими газами. Таким образом, в энергетический котел должно подаваться такое количество топлива, чтобы обеспечить его сжигание с коэффициент избытка воздуха, близким к единице. К_ПГУ-коэффициент относительной мощности ПГУ

соотношение теплоты топлива, сжигаемых в ГТУ и в энергетическом паровом котле,

доля теплоты ГТУ, направляемой с выходными газами в энерг. котёл

КПД парового котла по прямому балансу: , где Qпк – полезная тепловая нагрузка котла с учётом особенностец его тепловой схемы, кВт

КПД транспорта теплоты:

КПД производства электроэнергии в ПТУ , где Qпту – полный расход теплоты на ПТУ с учётом особенностей тепловой схемы, кВт

Чтобы выявить связь экономичности ПГУ с показателями экономичности элементов схемы установки преобразуем формулу:

Способ А Так же можно записать В результате получаем выражение:

При работе паросилового блока в автономном режиме и остановленной ГТУ величины и КПД блока при производстве электроэнергии брутто определяют:

Способ Б В результате получаем выражение:

Энергетическая диаграмма