ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОГО ЗНАЧЕНИЯ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ТУРБИНЫ В СОСТАВЕ ПГУ Сафронова Я.А.

Калужский филиал Московского государственного технического университета имени Н.Э. Баумана


Номер: 11-4
Год: 2016
Страницы: 36-41
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

парогазовая установка, тепловая нагрузка, турбина, combined cycle plant, heat load, turbine

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Статья посвящена разработке метода рационального проектирования проточных частей низкого давления (ЧНД) энергетических турбин с теплофикационным отбором пара. Изложен первый этап этой разработки. Материал может представлять интерес для студентов групп ТСД технического университета, изучающих курс "Турбины".

Текст научной статьи

Перспективный путь развития энергетики связан с парогазовыми установками (ПГУ), на которых основным элементом являются газотурбинные установки. В настоящее время в энергетике России принят курс на обновление ТЭС с помощью парогазовых технологий. Переход на профиль ПГУ пропагандируется давно, однако в последние годы это стало более актуально в связи с реальным и планируемым строительством новых энергетических объектов и возможностью значительного увеличения экономичности и экологичности выработки электро - и теплоэнергии. Это реализуется на базе мощных высокотемпературных газовых турбин, работа которых надежна и практична. Внедрение в энергетику современных парогазовых технологий кардинально улучшило технико-экономические показатели строительства и эксплуатации электростанций. Классическая ПГУ состоит из одной-двух газовых турбин (ГТ), одного-двух котлов-утилизаторов (КУ), паровой турбины (ПТ) и соответствующего количества генераторов. Основанная на принципе совместной работы газотурбинной и паротурбинной установок, парогазовая установка в ее классическом варианте работает следующим образом. Воздух из атмосферы поступает на вход воздушного компрессора ГТУ, который представляет собой осевую турбомашину. Ротор компрессора приводится в движение газовой турбиной. Поток сжатого воздуха подается в камеру сгорания, куда так же подается топливо. Топливом газотурбинной установки является природный газ. При сжигании топлива образуются продукты сгорания, имеющие температуру свыше 1000 °С. Рабочие газы, подаются в проточную часть газовой турбины, где расширяются практически до атмосферного давления, в результате чего вырабатывается механическая энергия. Большая часть этой энергии затрачивается на привод компрессора, а оставшаяся - на привод электрогенератора. Это, так называемый первый, или газотурбинный цикл работы электростанции, КПД на данном этапе составляет 35-39%. Отработавшие в ГТУ газы, имеющие высокую температуру, направляются в специальный котел- утилизатор, и здесь вступает в действие второй или паротурбинный цикл установки. Водяной пар с температурой 500-600 С и высоким давлением поступает в паровую турбину, к валу которой присоединен второй электрогенератор. Благодаря этому, ПТУ вырабатывает дополнительно около 20% электроэнергии. Таким образом, общий КПД электростанции на базе парогазовых установок достигает почти 60%. Обзор расчетной парогазовой установки. Расчетная парогазовая установка расположена на Адлерской ТЭС. Адлерская ТЭС - современная парогазовая электростанция, состоящая из двух автономных энергоблоков ПГУ-180. Каждый из энергоблоков включает в себя две газовые турбины производства Ansaldo Energia (Италия) и паровую турбину российского производителя ОАО «Калужский турбинный завод». Технология парогазового цикла, на основе которой функционирует основное оборудование Адлерской ТЭС, обеспечивает высокий КПД (52%), низкий расход топлива и снижение уровня выбросов в атмосферу в среднем на 30% в сравнении с традиционными паросиловыми установками. Основным и резервным топливом Адлерской ТЭС является природный газ - самый экологически чистый энергетический ресурс. Система охлаждения станции - это закрытая система оборотного водоснабжения с сухими вентиляторными градирнями. Охлаждаемая вода циркулирует по закрытому контуру, что не приводит к повышению влажности воздуха и загрязнению окружающей среды. Электростанция спроектирована и построена в конфигурации, позволяющей обеспечить все основные требования, предъявляемые как в части выработки электрической и тепловой энергии, так и по обеспечению экологических требований. Технологические решения и материалы, использованные при строительстве Адлерской ТЭС, соответствуют самым высоким российским и международным экологическим стандартам. Рис.1- Принципиальная тепловая схема блока ПГУ-180 Адлерской ТЭС: БВД, ВНД - барабаны высокого и низкого давлений; ГПК - газовый подогреватель конденсата; ЭГ - электрогенератор; РН - насос рециркуляции; К - компрессор; КС - камера сгорания; ДТ - дымовая труба; ИВД, ИНД - испарители высокого и низкого давлений; ЧВД, ЧНД - части высокого и низкого давлений; ЭК ВД - экономайзер высокого давления; ПЭН ВД - питательный насос высокого давления; ПСГ- сетевой подогреватель; ПП ВД, ПП НД - пароперегреватели высокого и низкого давлений. Определение тепловой нагрузки паровой турбины Т-48/62-7.4/0.12. Тепловая нагрузка ТЭС, как и электрическая, изменяется во времени. Отопительно-вентиляционное тепловое потребление имеет суточную равномерность и годовую неравномерность, так как является сезонным. Летом отопительная нагрузка отсутствует. Рис.2- График отопительно-вентиляционной нагрузки Бытовая тепловая нагрузка принимается постоянной летом и зимой (рис.2). Однако, летом тепловая нагрузка на бытовое потребление ниже, чем зимой, что обусловливается повышением температуры исходной (сырой) воды. На рисунке 2 изображен график годовой отопительной нагрузки, принятый в настоящей работе для расчета турбины. Следует отметить, что в опубликованной литературе [2, 9] можно найти и другие варианты тепловой нагрузки турбины. Отопительная тепловая нагрузка, расход теплоты на вентиляцию и кондиционирование воздуха зависят от температуры наружного воздуха и имеют сезонный характер. Расход теплоты на отопление и вентиляцию наибольший зимой и полностью отсутствует в летние месяцы; на кондиционирование воздуха теплота расходуется только летом. Наличие круглогодовой бытовой тепловой нагрузки улучшает энергетические и технико-экономические показатели ТЭС, так как увеличивает энергетически выгодную выработку электроэнергии на тепловом потреблении. Графиками тепловых нагрузок необходимо располагать как при проектировании ТЭЦ, так и во время ее эксплуатации. В эксплуатационных условиях по ним выбирается режим работы электростанции. Электрическая нагрузка при этом устанавливается с учетом необходимой общей электрической нагрузки района, возможностей рассматриваемой ТЭС и ряда других факторов; теплофикационная нагрузка в крупных городах также может распределяться между рядом ТЭС района; промышленная тепловая нагрузка должна быть обеспечена данной ТЭЦ и может распределяться только между агрегатами этой электростанции, так как потребители получают пар обычно от одной электростанции. Режимы работы паровой турбины с теплофикационным отбором Рис.3- Конденсационный режим работы турбины Рис.4- Работа турбины с полным отбором пара по схеме «зима» Рис.5- Работа турбины с частичным отбором пара по схеме «лето» Для определения максимального значения тепловой нагрузки в течение года воспользуемся схемой с полным отбором пара (рис.4). С помощью формул, приведенных ниже, можно найти максимальное значение тепловой нагрузки: , (1) где расчетная тепловая нагрузка ; расход пара в регулируемом теплофикационном отборе, ; удельная теплоемкость водяного пара, ; температура в отборе, ; температура конденсата греющего пара, ; энтальпия пара в регулируемом теплофикационном отборе, ; энтальпия конденсата греющего пара, . По полученным данным строим график тепловой нагрузки. Рис. 6- Графики тепловой нагрузки теплофикационной турбины Построенный график максимальной тепловой нагрузки в дальнейшем будет использован и при расчете турбины, и для оптимизации геометрии ступеней ЧНД турбины. Далее рассмотрен вариант определения расчетного пропуска через ЧНД турбины с помощью построенного графика. 1. Количество тепловой энергии на теплофикацию по схеме «лето»: , (2) где энтальпия пара в регулируемом теплофикационном отборе, ; энтальпия конденсата греющего пара, ; расчетная тепловая нагрузка по графику ; расход пара в регулируемом теплофикационном отборе, . Отсюда . 2. Полный конденсационный пропуск пара в ЧНД (расчетный): , (3) где максимальный расход через турбину; расход пара в ЧНД. , (4) где электрическая мощность турбины, ; располагаемый теплоперепад турбины, ; теплоперепад части низкого давления, ; относительный электрический КПД; относительный электрический КПД ЧНД.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.