расчет цикла парогазовой установки

При этом температура и теплосодержание питательной воды на входе в ГП будут соответствовать точке 11 (рисунок 1.1).Запишем уравнение теплового баланса ГП.Теплосодержание в точке 13 определим по формуле. кДж/кг.Температуру питательной воды на выходе из ГП определим по формуле,С.Определим количество теплоты, затраченное в цикле паротурбинной установки по формуле, кДж/с.Суммарные затраты теплоты на ПГУ определим по формуле кДж/с.Так как расход пара в цикле ПТУ постоянный, то и ее мощность остается постоянной величиной кВт (раздел 2.7). Определим показатели энергетической эффективности ПГУ по формулам , , ..кг/ч.кг/(кВтч).3.2.2 Расчет с отключенным деаэратором и ПНДВ этом случае . При этом температура и теплосодержание питательной воды на входе в ГП будут соответствовать точке 10 (рисунок 1.1).Запишем уравнение теплового баланса ГП.Теплосодержание в точке 13 определим по формуле. кДж/кг.Температуру питательной воды на выходе из ГП определим по формуле С.Определим количество теплоты, затраченное в цикле паротурбинной установки по формуле кДж/с.Суммарные затраты теплоты на ПГУ определим по формуле кДж/с.Определим показатели энергетической эффективности ПГУ по формулам , , ..кг/ч.кг/(кВтч).3.2.3 Сопоставление полученных результатовЭффективность ПГУ, определяемая термическим КПД, составляет 34,8 %, что несколько ниже термического КПД ПГУ с включенной паровой регенерацией, который в этом случае равен 36,7 %. Если сравнивать эффективность ПГУ при условии переменного и постоянного расхода пара, то приходим к выводу, что в первом случае термический КПД выше на 4,9 %.Отключение паровой регенерации приводит к повышениютепловой мощности паровой турбины с 84474 кДж/с до 91124 кДж/с или на 5,4 %. При этом также увеличивается расход топлива, сжигаемого в ВПГ с 14829 кг/ч до 15636 кг/ч и удельный расход топлива с 0,33 кг/(кВтч) до 0,35 кг/(кВтч).3.3 Исследование эффективности ПГУ при многоступенчатом сжатии воздуха в компрессореИзотермический процесс является наиболее выгодным термодинамическим процессом сжатия воздуха в компрессоре. Одним из способов приближения реальных процессов сжатия, сопровождающихся значительным ростом температур к изотермическому является способ охлаждения сжимаемого воздуха в промежуточных охладителях компрессорной установки.Рассмотрим схему трехступенчатого сжатия воздуха с двумя промежуточными охладителями, представленную на рисунке 3.1. Воздух с параметрами в точке 1 поступает в компрессор низкого давления (КНД), где сжимается до давления . Затем он отводится в охладитель воздуха 1 (ОВ1), в котором охлаждается до первоначальной температуры, после чего подается в компрессор среднего давления и сжимается до давления . После этого воздух отводится в охладитель воздуха 2 (ОВ2), в котором опять охлаждается до первоначальной температуры, после чего подается в компрессор высокого давления и сжимается до конечного давления.Рисунок 3.1 – Схема трехступенчатой компрессорной установкиСтепень сжатия в каждой из ступеней компрессорной установки определяется по формуле,где – давление перед компрессором и за ним, Па; – количество ступеней сжатия, шт..Температуру воздуха на выходе из КНД в изоэнтропическом процессе, Сопределим по формуле,С.Действительную температуру воздуха на выходе из КНД , С определим по формуле,С.Распределение давления между ступенями сжатия приводит к равенству температур воздуха на входе и выходе из каждой ступени, а следовательно, к равенству действительных мощностей КНД, КСД, КВД, т.е..Определим действительную электрическую мощность компрессорной установки , кВт по формуле.Учитывая определим по формуле, кВт.Полезную мощность газотурбинной установки , кВт определим по формуле, кВт.Полезную мощность ПГУ определим по формуле, кВт.Определим количество теплоты, затраченное в цикле ГТУ , кДж/с по формуле, кДж/с.Определим количество теплоты, затраченное в цикле ПГУ по формуле кДж/с.Определим энергетические показатели установки.Термический КПД определим по формуле,.Расход топлива и Удельный расход топлива на выработку электроэнергии определим по формулам , .кг/ч,кг/(кВтч).Выполненные расчеты цикла ПГУ с трехступенчатым сжатием воздуха в компрессорной установке и его сопоставление с исходным циклом позволяют сделать следующие выводы:– мощность, потребляемая компрессорной установкой, снижается с 15370 кВт до 12834 кВт, соответственно полезная мощность ГТУ возрастает с 10000 кВт до 12536 кВт;– снижение температуры воздуха на выходе из компрессора приводит к увеличению количества теплоты, затраченной в цикле ГТУ с 37869 кДж/с до 48960 кДж/с;– в целом эффективность ПГУ снижается, о чем свидетельствует уменьшение термического КПД цикла с 36,7 % до 35,5 %.Таким образом, применение сжатия в цикле ПГУ с промежуточным охлаждением нецелесообразно.3.4 Влияние температуры газа перед ГТУ на эффективность ПГУИсследуем эффективность ПГУ при следующих значениях температуры газа перед газовой турбиной : 700С, 900 С, 1000 С и 1100 С. Для этого необходимо выполнить тепловой расчет, представленный в разделе 2 для каждого из значений указанной температуры. Так как расчет аналогичен, приведем лишь его результаты, которые представлены в таблице 3.1.Таблица 3.1Температура на входе в ГТУ , СТермический КПД ПГУ 7000,3588000,3679000,37410000,38111000,389Для наглядного представления зависимость представим в виде графика, который показан на рисунке 3.2.Рисунок 3.2ЗаключениеВ работе выполнен тепловой расчет парогазовой установки. Определены параметры цикла ГТУ, получены значения температур для характерных точек. Определены расходы газа на ГТУ и ПТУ, которые при условии исходных данных составили 67,5 кг/с и 32,0 кг/с соответственно.Для упрощения дальнейших расчетов определены параметры для построения теплового процесса расширения пара в турбине. Для построения процессов расширения пара в турбине и определения энтальпий использовалось программное обеспечение «Диаграмма HS для воды и пара».В результате расчета регенеративной системы паровой турбины определены расходы пара на деаэратор и ПНД, которые составили 1,3 кг/с и 1,2 кг/с соответственно. Мощность, развиваемая ПТУ составила 34857 кВт. Расход охлаждающей воды на конденсатор при этом составил 1120 кг/с. Основным показателем эффективности работы ПГУ является термический КПД, который согласно результатам расчета составил 36,7 %.В исследовательском разделе изучено влияние различных параметров на работу ПГУ. Получены результаты паровой регенерации на эффективность ПГУ при переменном и постоянном расходе пара в цикле паротурбинной установки. Исследована эффективность ПГУ при трехступенчатом сжатии воздуха в компрессоре, а также произведены расчеты, оценивающие влияние температуры газа перед ГТУ. По каждой задаче исследования сделаны выводы, приведенные в соответствующих разделах.Выполнение данной работы позволило овладеть навыками расчета наиболее сложных циклов парогазовых установок с высоконапорным парогенератором. Применение специализированного программного обеспечения способствовало более быстрому определению различных теплофизических параметров и повторяющимся расчетам при изучении влияния различных параметров на эффективность парогазовой установки.Список литературы1 Зарянкин А.Е. Парогазовая установка с регенеративным подогревом питательной воды / А.Е. Зарянкин, Рогалев А.Н., Григорьев Е.Ю., Магер А.С. // Вестник ИГЭУ. вып. 2. – 2013. – С. 1-5.2 Рабенко В.С. Надежность эксплуатации современных парогазовых установок // В.С. Рабенко, А.И. Карачев, И.В. Будаков. - Вестник ИГЭУ. вып. 2. – 2008. – С. 1-8.3 Трубаев П.А. Проектирование систем воздухоснабжения промышленных предприятий // П.А. Трубаев, П.В. Беседин, Б.М. Гришко. – Белгород: Изд-во БелГТАСМ. – 2001. – 122 с.4 Теплотехнические этюды с Excel, MathCad и Интернет / В.Ф. Очков, А.А. Александров, В.А. Волощук, Е.П. Богомолова. - М.: Изд-во BHV, 2015. – 336 c.5 NeuroThermal. – Электрон.дан. – Режим доступа: http://neurothermal.ru/.