Добавил:
Благодарность, кошелек qiwi - 79648586382 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Шпоры (Автосохраненный)

.pdf
Скачиваний:
56
Добавлен:
06.06.2019
Размер:
4.52 Mб
Скачать

20. Способы повышения тепловой экономичности ПГУ-КЭС с КУ. Основные этапы расчета КУ в схемах ПГУ утилизационного типа.

Способы повышения тепловой экономичности ГТУ: 1) Регенерации тепла отработавших в турбине газов; 2) Ступенчатое сжатие воздуха с промежуточным его охлаждением; 3) Ступенчатого расширение с промежуточным подогревом рабочего тела; 4) Создание многовальных установок, что дает возможность повысить экономичность ГТУ при работе на частичных нагрузках.

Способы повышения экономичности ГТУ: 1) Повышение Пк (степень сжатия; степень повышения давления в компрессоре); 2) Повышение Тнт (t начала турбины); 3) Повышение экономичности компрессора (кпд); 4) Повышение кпд кс; 5) Повышение кпд гт; 6) Снижение внутренней мощности компрессора (Niк); 7) Снижение потерь давления на входе в компрессор ( Рвх, λ1-коэф потерь давления рабочего тела в ГТУ); 7) Снижение потерь давления на выходе из ГТ ( Рвых, λ2-потери всаса и выхлопа); 8) Совершенствование термодинамич. цикла: карнотизация (охлаждение воздуха в компрессоре, промежуточные КС); регенерация теплоты газов после ГТУ; 9) Подогрев топлива Способы повышения экономичности ПТУ: 1) Оптимизация зазоров в проточной части; 2) Меридиональное (сверху-вниз) профилирование ступеней ПТ; 3) Применение модернизир. конструкций лабиринтовых и концевых уплотнений; 4) Организация опт. схемы влагоудаления последних ступеней ПТ; 5) Переход к новому типу облопачивания с цельнофрезерованными бандажами.

Основные этапы расчета КУ в схемах ПГУ утилизационного типа: Исходные данные: Тепловая схема ПГУ; Число ГТУ и котлов-утилизаторов; Характеристики труб КУ; Плотность и теплота

сгорания топлива; для ГВТО (tпс/tос); рк; рпе; Недогрев на горячем конце пароперегревателя (Θпе); Температурный напор на холодном конце испарителя(Ɵ1); Температура конденсата на входе в КУ (Твх_ку).

1. Расчет КУ: 1) Определяем t-газов/пара, h, p, Q-тепловые мощности, D-расход пара для всех поверхностей нагрева КУ, с помощью уравнения теплового баланса. Qгпк = Gкт (h3 − h4) φ = (Dк + Dрец) (hгпк−вых − hгпк−вх) Уравнения материал. и теплового баланса для точки смешения перед ГПК

(Dк + Dрец = Dгпк; Dк hк + Dрец hгпк−вых = Dгпк hгпк−вх)

QГВТО = Gкт (h4 − hух) φ = Dгвто (hпс − hос) Уравнение материального и теплового баланса для

газо-водяного теплообменника при наличии линии рециркуляции: DрецГВТО = DГВТО − Dсеть DрецГВТО hпс + Dсеть hос = DГВТО hгвто−вх Составляется Q,T диаграмма теплообмена в котле-утилизаторе.

2. Конструкторский расчет КУ Задаем длину трубы lтр , кол-во труб nтр , кол-во блоков/секций mбл ,

 

монтажный зазор ΔB. Расчитываем каждую поверхность нагрева, основные формулы:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= ·

нр

·

мод

;

 

=

+ (

 

+

 

+

 

)

тр

 

; wПЕ = G

273+TПЕг−ср

 

 

1

 

 

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гл.тр

 

 

 

 

тр

 

гл.тр

 

 

реб

 

нар.реб

 

 

вн.реб

 

 

рб

 

г

 

кт

273

 

 

 

Fж.с ρг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

hреб δреб

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(T −t′′)−(T

−t

пе

)

 

 

F

ж.с

= l

(1 −

 

 

 

 

(1 + 2

 

 

 

 

)) ;

Q

ПЕ

= k

ПЕ

F

ПЕ

∆t

ПЕ

; ∆t

ПЕ

=

1

б

 

 

кт

 

;

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

′′

 

 

 

 

пр тр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

 

d

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T1−t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нр

 

 

 

 

реб

нр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ln(

 

 

б

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

кт

−t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пе

 

 

 

 

 

Скорость газов, проходящих через поверхность (подбирается в пределах 9-12м/с) если необходимо увеличить скорость, то нужно уменьшить сопротивление в трубках котла путем уменьшения lтр, nтр, толщины ребер, mбл, ΔB, то есть уменьшения Fж_сеч или же увеличения шага между ребрами,

1

наружного диаметра труб. Коэффициент теплопередачи: = 1 тр 1 λ-коэф теплопроводности,

1+ пе+ 2

выбираем для выбранной стали, по температуре стенки трубы в данном случае перегревателя, α1коэф теплоотдачи со стороны газов, a2коэф теплоотдачи по пару, ( оба находится по номограмме).

Общая: пе = пе

Δtсрпе

Действит. площадь: F=Fряд∙z∙mбл, z- кол-во рядов в каждом блоке

kПГУ Схема тепловых потоков ПГУ с КУ

Qгс – теплота сжигаемого в ГТУ топлива; Qку – полезная тепловая нагрузка КУ; Qгк.т – теплота выходных газов ГТУ; Qгпот, QКУпот, QПпот – потери теплоты соответственно в ГТУ, в КУ, в ПТУ

 

 

 

 

ПГУ−ТЭЦ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПГУ−ТЭЦ

 

гвто

ПГУ−ТЭЦ

 

 

э−бр

 

 

 

ПГУ−ТЭЦ

 

122.8

 

ПГУ−ТЭЦ

 

142.8

 

Nэ−бр

+

 

т

э−бр

=

 

 

 

 

 

;

bэ−бр−у

=

 

;

bт−бр−у

=

 

 

; кит =

 

 

2

н

2 гвто

 

ηПГУ−ТЭЦ

т

гт нр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гт

р

т

 

 

 

 

э−бр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21. Выбор температурного напора на горячем и холодном конце пароперегревателя КУ. Привести цикл Брайтона-Ренкина, тепловую диаграмму Q-t КУ и обозначить на них температурный напор на горячем конце пароперегревателя.

Выбор температурного напора на горячем и холодном конце пароперегревателя КУ: Выбор θ на горяче и холодном конце ПЕ: θпе=υкт-tпе – эта величина определяется поверхностью ТО ПЕ и выбирают по: 1) из условия обеспечения необходимой t пара на входе в ПТУ с учётом потерь: а) при проектировке для работы в схеме ПГУ с тепловой ПТУ КУ до ПТ; б) при надстройке ПТУ.

2) из решения ТЭО при проектировании вновь созданной ПГУ θпе – 20-40 С

Цикл Брайтона-Ренкина, тепловая диаграмма Q-t КУ с обозначенным них температурным напором на горячем конце пароперегревателя Qпе:

 

 

 

 

 

 

Тэта1недогрев на горячем конце перегревателя, Тэта2 – на

холодном конце испарителя

 

 

 

 

500

470,21

 

 

 

 

 

 

 

недогрев на горячем конце пароперегревателя

 

450

475,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

424,3

 

 

 

 

 

400

 

 

 

 

 

 

 

350

 

 

 

 

 

 

 

,С°300

 

 

 

 

температурный на холодном конце испарителя

 

 

 

 

266

 

 

Продукты

250

 

254

 

254

 

 

сгорания

 

 

254

 

245

 

 

 

 

 

 

 

208,5

 

ПЕ

200

 

 

 

 

 

 

Температура

 

 

 

 

185

И

 

недогрев на выходе из экономайзера

 

150

 

 

 

 

 

 

 

 

 

100

 

 

 

 

110

 

95

 

 

 

 

93,883

 

 

 

 

 

 

 

50

 

 

 

 

60

 

60

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

0

10

20

30

40

50

60

 

 

 

 

Тепловой поток, МВт

 

 

22.Чем определяется оптимум давления пара, генерируемого в одноконтурном котлеутилизаторе? Какая зависимость связывает давление пара, генерируемого в котлеутилизаторе, с параметрами работы ГТУ? Привести соответствующие графики и зависимости.

Параметры пара оптимизируются по отношению к электрической мощности ПТУ, т.е. max ηпгу-кэс на базе конкретного ПТУ будет соответствовать Nптmax.

 

 

 

э

= пе Нпт эг м

 

 

 

 

(э

 

) max соответствует (э

 

)

 

 

э

ПТУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПТУ

 

ПГУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пе

 

 

 

Нпе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пе

 

Нпе

 

ПТУ

 

= Нпт

 

 

 

 

+ пе

 

 

= 0

 

 

(э

) max имеет место когда

 

 

 

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПГУ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

опт

= (кт; пе) =

(( + кт + с Ткт2) + (пе + пе2 + пе3))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 + кт + пе + пе2 + пе3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оптимизация одноконтурного КУ: 1) при tкт=350-400С отн.

 

 

 

 

 

 

изменение Dпе при Δpпе=var гораздо сильнее, чем соотв.

 

 

 

 

 

 

изменение теплоперепада на всем рассматриваемом диапазоне

 

 

 

 

 

 

pпе. Поэтому ↑pпе ведёт к ↓Nпту и ↓ηпту. При дальнейшем

 

 

 

 

 

 

увеличении tкт идёт снижение изменения Dпе. |

пе

| и |

Нпе

|

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при pпе=var имеют разн. характер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) tкт>540С ↑ |

пе

| >↑

|

Нпе

| при pпе=1-4 Мпа => ↓ηпту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3)при 3.5-8 Мпа |

пе

| = |

Нпе

|: ропт существует, но размыт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Макс. тепловая экономичность ПГУ в целом, имеет место при

 

 

 

 

 

 

равенстве относит. изменений Dп и Hпт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4) pпе > 8 Мпа => рост влажности в ПТ => ↓ |

Нпе

 

| и ↓ηпту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Какая зависимость связывает давление пара, генерируемого в котле-утилизаторе, с параметрами работы ГТУ

По давлению и температуре генерируемого пара находим энтальпию. А уже энтальпия связана:

пе−вд =

кт (кт − 2)

 

 

Нпт = пе − эквых

 

пт = пе пт

певд эквыхвд

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

эПГУ

 

 

1)Электрическая мощность ПГУ

=

+

 

2) КПД брутто

 

э

=

 

 

 

бр

 

 

 

 

 

эПГУ

эПТ

 

эГТУ

 

 

 

 

нр гт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= э

 

3) КПД нетто: Доля собст. нужд Э

= 0.02, Э

дк

= 0.017 Э = Э

+ Э

дк

,

(1 − Э)

 

безДК

 

 

 

 

безДК

 

 

 

нетто

бр

 

Увеличение давления при той же температуре ведет к уменьшению энтальпии пара=>уменьшается теплоперепад, но увеличивается расход пара! И чтобы сказать, как поведет себя мощность и ,соответственно, КПД, нужно узнать, теплоперепад или расход больше влияют.

Для ПГУ-КЭС с одноконтурным КУ, при наличии ГТУ с конкретными характеристиками, тепловая эконом. ПГУ определяется, прежде всего, мощностью, вырабатываемой ПТ, а также коэф. снижения мощности ГТУ KN, влияние которого незначительно.

Параметры пара, генерируемые в КУ, следует оптимизировать по отношению к величине электр. мощности ПТУ. Таким образом, макс. экономичность ПГУ-КЭС с КУ на базе конкретной ШТУ будет соответстовать макс. мощности ПТ в составе ПГУ. Это утверждение имеет место для ПГУ-КЭС с КУ, независимо от кол-ва контуров давления.

В общем случае эл. мощность ПТ определяется расходом пара на турбину и величиной срабатываемого в ней теплоперепада Nпту=Dпе*Нпт*ηм*ηэг Максимум эл. мощности ПТУ, соответствующий макс. КПД ПГУ по выработке ЭЭ и является критерием оптимальности начальных параметров пара.

23. Простейшая тепловая схема ПГУ с КУ и с дожиганием топлива. Термодинамический цикл Брайтона-Ренкина Основные особенности и показатели тепловой экономичности ПГУ с КУ и дожиганием по физическому методу. Параметры дожигания, преимущества, недостатки.

В целях стабилизации параметров рабочих тел в ПГУ и увеличения ее мощности, применяют дожигание топлива в среде выходных газов ГТУ на входе КУ. Дополнительное ступени влажность пара окажется

столь значительной, что длительная работа ПТ без частой замены эродированных рабочих лопаток окажется невозможной.

Так же, при сезонном уменьшении электрической мощности ГТУ, температура перед ПТ снижается. Это автоматически увеличивает влажность пара за ПТ как по этой причине, так и из-за снижения давления в конденсаторе в результате уменьшения температуры охлаждающей воды.

Основные особенности: На входе в КУ устанавливается дожигающее устройство в виде определенного числа газовых горелок (диффузионно-стабилизаторных), к которым подается газ. Температура на входе в КУ не должна превышать 900. На входе в КУ подводится дополнительная тепловая мощность, после чего образовавшиеся газы омывают поверхности теплообмена котла, отдавая свою тепловую энергию рабочемутелу.

Подвод дополнительной энергии ведет к росту параметров и расхода рабочего тела, используемого в ПТУ. Поэтому он всегда приводит к повышению мощности ПСУ и всей ПГУ «+» и снижению экономичности «-» (если речь идет о получении электроэнергии сжигание доп.т-ва – доп.подвод теплоты в низкотемпературный цикл и ст.бинарности ПГУ с дж меньше единицы ß=Qкс/(Qкс+ Qдож). Однако небольшая степень дж может привести и к повышению экономичности, когда снижение потерь энергии от влажности в последних ступенях турбины превышает потери от уменьшения ß.

Электрический КПД ПГУ с дожиганием:

 

 

 

 

э + э

 

 

э

=

г

п

 

 

+

 

 

ПГУ

 

 

 

 

 

г

дж

расход топлива В =

кс

 

 

 

 

 

 

 

 

кс+ дж

 

 

 

Параметры дожигания При расчете ПГУ с дж паропроизводительность котла в результате дожигания топлива и повышения температуры газов на входе до 600С, возросла в среднем на 5-7% независимо от нагрузки. Температура перегретого пара за котлом увеличилась на 7-8 оС. Это увеличение происходит как с повышением температуры наружного воздуха, так и с уменьшением нагрузки. Применение дожигания топлива понижает температуру газов за экономайзером по сравнению с температурой газов в режиме без дожигания. Это объясняется увеличением теплосъема парогенерирующих поверхностей повышением паропроизводительности котла.Дожигание повышает электрическую и тепловую мощность ПГУ конденсационного типа, уменьшая их экономичность.

24. Цикл ПГУ-ТЭЦ с дожиганием топлива. Виды дожигания и их назначение. Влияние каждого вида на показатели тепловой экономичности ПГУ-ТЭЦ.

Часто дополнительное сжигание в КУ вводят в целях увеличения количества пара для производственных процессов и теплового потребителя или для нагрева сетевой воды и для регулирования тепловой мощности.

Дополнительное сжигание необходимо, например, если для утилизационной ПГУ используется ГТУ с малой температурой выхлопных газов, то температура на выходе из ПТ будет малой, и в результате на выходе из последней ступени влажность пара окажется столь значительной, что длительная работа ПТ без частой замены эродированных рабочих лопаток окажется невозможной.

Так же, при сезонном уменьшении температуры наружного воздуха и уменьшении электрической мощности ГТУ, температура перед ПТ снижается. Это автоматически увеличивает влажность пара за ПТ

как по этой причине, так и из-за снижения давления в конденсаторе в результате уменьшения температуры охлаждающей воды.

Основные особенности: На входе в КУ или перед ГВТО устанавливается дожигающее устройство в виде определенного числа газовых горелок (диффузионно-стабилизаторных), к которым подается газ. На входе в КУ подводится дополнительная тепловая мощность, после чего образовавшиеся газы омывают поверхности теплообмена котла, отдавая свою тепловую энергию рабочему телу. Подвод дополнительной энергии ведет к росту параметров и расхода рабочего тела, используемого в ПТУ. Поэтому он всегда приводит к повышению мощности ПСУ и всей ПГУ «+» и снижению экономичности «-» (если речь идет о получении электроэнергии сжигание доп.т-ва – доп.подвод теплоты в низкотемпературный цикл и ст.бинарности ПГУ с дж меньше единицы ß=Qкс/(Qкс+ Qдож). Однако небольшая степень дж может привести и к повышению экономичности, когда снижение потерь энергии от влажности в последних ступенях турбины превышает потери от уменьшения ß.

Виды дожигания и их назначения: энергетический – дожиг в ГТУ и ПТ-ТЭС, направленный на повышение количества генерирующего пара, либо повышение мощности паросилового контура; параметрический - используется для достижения заданных параметров пара, необходимого промышленному потребителю (ПГУ-ТЭЦ), либо необходимого для подачи в ПТУ с заданными

параметрами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Влияние на показ-ли эконом.

 

Надо

знать

необходимое кол-во топлива для дожигания

 

 

 

дж +

дж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дож =

т

ух

,

 

дж = Гдж г (Гдж − теплота, утилизир в ГВТО)

 

 

 

 

 

 

 

 

кд нр

 

 

ух

т

т

т

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дж = дж − ух

дж − теплота, уходящая при ДЖ

 

 

 

 

 

ух

ух

ух

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кт кт = ктдж (кт + дож(1 + кт )) => ктдж =

 

 

 

 

 

 

бр

=

 

э

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(г + Вдж)

гвто

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

50

25. Как связана экономичность ПГУ при энергетическом дожигании топлива с выбором начального давления пара? Влияние использования энергетического дожигания топлива на расход электроэнергии на собственные нужды установки.Как связана экономичность ПГУ при энергетическом дожигании топлива с выбором начального давления пара?

26. Влияние начальных параметров пара на входе ПТУ на экономичность парогазовых блоков. Качественно привести процесс расширения пара в h-s диаграмме для нескольких комбинаций начальных параметров.

27. Схемы ГТУ и ПГУ с впрыском пара/воды. Основные технические решения. Цикл, основные процессы. Назначение впрыска. Как влияют параметры газотурбинной установки на показатели ПГУ с впрыском.

ПГУ с впрыском пара/воды в газовоздушный тракт ПГУ (ПГУ ВП) рассчитаны на совместное использование в ГТУ газов и пароводяного рабочего тела, которые в виде парогазовой смеси расширяются в ГТ. Эти ПГУ характеризуются относительной простотой технол.процесса и высокими показ-ми экономичности (↑КПД на3-4%).

Цели впрыска:

1.В КС ГТУ для ↓NOx и темп-ры в зоне горения (экологический), и энергетический впрыск для улучшения энергетических хар-к.

2.В компрессор для изменения плотности воздуха и уменьшения внутр мощности компр-ра

3.В проточную часть ГТ для охлаждения лопаток

4.Комбинация вышеуказанных мер

Впрыск оказывает влияние сечение проточной части ГТ (должно увеличиться),на устойчивость работы компр-ра (↑πк), ↑Gг, изм-ет режим работы КС.

Недостатки: может увеличиться СО (при чрезмерном снижении температуры горения), могут возникнуть пульсации, вибрационное горение, большие затраты на водоподготовку (на 2-3%).

При впрыске в КС вода/пар обладая большей теплоемкостью, чем у продуктов сгорания, подогревается до темп.газов, забирая часть теплоты. Для каждой КС существует предел значения объема впрыска, чтобы не разрушить систему сжигания т-ва и не повредить ГТ.

Тех.решения: вода/пар проходит спец.фильтр, впрыскивается через топливные форсунки (топливо

– по внутр.каналу, пар – по наруж.кольц.каналу). Впрыск пара обычно не превышает 5% объема воздуха, засасываемого компрессором. Превышение допустимого уровня впрыска может уменьшить запас устойчивости компр-ра по помпажу.

Лучше впрыскивать пар, чем воду (лучше перемешивается с воздухом при поступлении в КС, слабее гасит пламя в циркулирующем потоке).

Схемы ГТУ и ПГУ с впрыском пара/воды

1. ПГУ ВП с открытой схемой Выходные газы ГТУ – в КУ,где очищенная в ХВО

вода нагревается газами и превращается в пер.пар. Он с темп. Тпе=Те → в ГТУ двумя потоками: 1)экологический пар → в КС и ↓Tгорения, ↓NOx, 2)энергетический пар – для формирования начальной температуры газов перед ГТ и для охлаждения ее первой ступени. В ГТ поток – в равновесном

состоянии в виде однородной смеси

воздуха,

прод.сгорания и вод.пара.

 

Цикл: Общее кол-во теплоты, подведенное в КС

делится на теплоты, подвод-ую к газам qг

и к пару

 

 

ут

q

п

. 3-4, f-g – расширения газов и

 

 

 

ут

 

пара, 3см-4см – расширение парогаз.смеси. Выходящая за ГТ газовая смесь охл в КУ (газы с Т4 до Т5, пар с Тg до Тm, парогаз. С Т4см до Т5см). Это обеспечивает нагрев воды и генерацию пара с Те. Имеют место пинч-поинты. В КУ исп-ся часть теплоты (пл 4-4’-5’-5) b (g-g’- m’-m). Газопаровая смесь с Т5см=Т5=Тm после КУ – в атмосферу. (потери раб тела, ухудшаются показатели установки)

53

2. ПГУ ВП STIG

Отработавшее тепло ГТ – для генерации и перегрева пара в КУ – последующий впрыск в КС. Оптимум КПД приходится на большие значения относительного расхода пара к кол-ву сжигаемого в КС т-ва. Иногда – дожигание в КУ для увеличения генерации пара в режимах пиковых нагрузок.

Увеличение расхода парогаз.смеси через ГТ требует повышенной πк. Вместе с тем повышение мощности ГТ компенсирует рост Nкомпр. Для ↑Тпп до нач.Тгазов требуется увеличить Вт в КС, но это также компенсируется ростом мощности ГТ. Присутствие пп в потоке газов за ГТ ↑ теплоемкость среды в КУ при том же перепаде температур в нем.

3. ПГУ ВП с-мы SPRINT

Промежуточное охлаждение впрыском, предусм.промеж.охл воздуха между ступенями компр-ра. (ГТУ на рис КПД=42%). С-ма понижает Твозд за компр-ром, а его охл ↓работу сжатия. С-ма осуществляет впрыс капельной влаги в об.воздухозаборников КВД и КНД, на 2 воздушных патрубка, патрубки впрыска воды и блоки распыл.насадок, где капли измельчаются перед впрыском в в обл.воздухзаборников.

Впрыск – не более 1,5% от Vвозд на входе в компрессор. Не ближе чем 5-6 ступеней от конца компрессора.

В отличие от большинства ГТУ, установка управляется возд-ем tвозд за КВД вместо нач.Тгазов перед ГТВД. Применение SPRINT

позволяет ↑Gвозд ч/з компр.на 23%, ↑NэГТУ на 28%, КПД ээ брутто до 40%.

Принцип: вода после Эк при 4-6МПа подогревается до t, несколько ниже tнас (250275), охлаждая сжатый воздух. В увлажнителе

этот воздух контактирует с с подогретой в

охладителях

и

переохлажденной водой

и

насыщается

вод.парами одновременно

повышая свою t.

Основная часть теплоты испарения – это накопленная теплота подогретой воды, т.е.имеет место регенерация теплоты сжатого воздуха и передача ее влажному воздуху. Он доп-но нагревается в газовоздушном т/о КУ и вводится в КС.

+: 1) ↑Уд.полезная мощность по сравнению с обычной ГТУ вследствие уменьшения затрат

на привод компр-ра. Влажный пар в ГТ замещает часть сжимаемого воздуха. 2)Как в STIG нет турбины (↓капиталовложения)

3)КИТТ близок к 1.

-: большое кол-во влаги, уходящее в атм – нужна постоянная подпитка.

54

28. Перечислить виды впрыска воды или пара в газовый тракт ГТУ. Цели и задачи впрыска. Особенности организации впрыска на ГТУ. Основные недостатки схем с впрыском.

ПГУ с впрыском пара/воды в газовоздушный тракт ПГУ (ПГУ ВП) рассчитаны на совместное использование в ГТУ газов и пароводяного рабочего тела, которые в виде парогазовой смеси расширяются в ГТ. Эти ПГУ характеризуются относительной простотой технол.процесса и высокими показ-ми экономичности (↑КПД на 3-4%). Цели и виды впрыска:

1.В КС ГТУ для ↓NOx и темп-ры в зоне горения (экологический), и энергетический впрыск для улучшения энергетических хар-к.

2.В компрессор для изменения плотности воздуха и уменьшения внутр мощности компр-ра

3.В проточную часть ГТ для охлаждения лопаток

4.Комбинация вышеуказанных мер

Впрыск оказывает влияние сечение проточной части ГТ (должно увеличиться),на устойчивость работы компр-ра (↑πк), ↑Gг, изм-ет режим работы КС.

Недостатки: может увеличиться СО (при чрезмерном снижении температуры горения), могут возникнуть пульсации, вибрационное горение, большие затраты на водоподготовку (на 2-3%).

При впрыске в КС вода/пар обладая большей теплоемкостью, чем у продуктов сгорания, подогревается до темп.газов, забирая часть теплоты. Для каждой КС существует предел значения объема впрыска, чтобы не разрушить систему сжигания т-ва и не повредить ГТ.

Тех.решения: вода/пар проходит спец.фильтр, впрыскивается через топливные форсунки (топливо – по внутр.каналу, пар – по наруж.кольц.каналу). Впрыск пара обычно не превышает 5% объема воздуха, засасываемого компрессором. Превышение допустимого уровня впрыска может уменьшить запас устойчивости компр-ра по помпажу.

Лучше впрыскивать пар, чем воду (лучше перемешивается с воздухом при поступлении в КС, слабее гасит пламя в циркулирующем потоке).

1. ПГУ ВП с открытой схемой Выходные газы ГТУ – в КУ,где очищенная в ХВО

вода нагревается газами и превращается в пер.пар. Он с темп. Тпе=Те → в ГТУ двумя потоками: 1)экологический пар → в КС и ↓Tгорения, ↓NOx, 2)энергетический пар – для формирования начальной температуры газов перед ГТ и для охлаждения ее первой ступени. В ГТ поток – в равновесном состоянии в виде однородной смеси воздуха, прод.сгорания и вод.пара.

2. ПГУ ВП STIG

Отработавшее тепло ГТ – для генерации и перегрева пара в КУ – последующий впрыск в КС. Оптимум КПД приходится на большие значения относительного расхода пара к кол-ву сжигаемого в КС т-ва. Иногда – дожигание в КУ для увеличения генерации пара в режимах пиковых нагрузок.

Увеличение расхода парогаз.смеси через ГТ требует повышенной πк. Вместе с тем повышение мощности ГТ компенсирует рост Nкомпр. Для ↑Тпп до нач.Тгазов требуется увеличить Вт в КС, но это также компенсируется ростом мощности ГТ. Присутствие пп в потоке газов за ГТ ↑ теплоемкость среды в КУ при том же перепаде температур в нем.

55

Соседние файлы в предмете Энергетические установки высокой эффективности