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:
Вт.г. =/ (·) = (157000 / (0,344 · 32353)) = 14,107 кг/c
Массовый расход уходящих газов ГТУ:
Gг = GВ + ρт.г. · Bт.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 = VВ факт / =GВ / (ρВ0 · Bт.г · V0) = 497 / (1,226 · 14,107 · 9,428) = 3,048
где ρВ0 = 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 + ζвд) · = (1 + 0,05) · 8,2 = 8,61 МПа,
где ζвд = 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 pпн = 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:
= [GГ · (‒)] / (‒ 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 pД = 0,6 МПа:
температура насыщения ts(pд) = 158,84 °С,
энтальпия насыщенной воды hд = (pд) = 670,4 кДж/кг.
И найдем энтальпию и температуру газов на выходе из контура ВД:
= ‒ [· (h1 ‒ hд)] / GГ =
= 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:
= ‒ [· (‒())] /GГ =
= 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:
QППВД = GГ · (‒) = 506,25 · (852,319 ‒ 777,07) = 38094,806 кВт;
QИВД = GГ · (‒) = 506,25 · (777,07 ‒ 616,72) = 81177,19 кВт;
QЭКНД = GГ · (‒) = 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 + ζНД) · = (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:
hД() =(pд) = 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:
= [GГ · (‒)] / (‒hд) =
= [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:
∆tД = 7 °С.
Температура и энтальпия недогретого конденсата, идущего в деаэратор:
= tS(pД) ‒ ∆tД = 159 ‒ 7 = 152 °С;
== 641,04 кДж/кг (при рКН = 1,25 · pД = 0,75 МПа)
17. Расход пара на деаэратор:
DД = [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 hК = 2561,2 кДж/кг;
и удельный объем конденсирующегося пара = 28,196 м/кг.
19. Расход рециркуляции (для одного КУ):
DР = [(+‒ 0,5DД) · (‒)] / (‒) =
= [(56,22 + 16,17 ‒ 0,9365) · (251,2 ‒ 137,77)] / (641,04 ‒ 251,2) =
= 20,79 кг/с.
20. Расход конденсата через ГПК:
Dгпк = +‒ 0,5DД + Dр =
= 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:
= ‒ [DГПК · (‒)] /GГ =
= 464,32 ‒ [92,24 · (641,04 ‒ 251,2)] / 506,25 = 393,29 кДж/кг;
= 398 К = 114 °С.
23. КПД котла-утилизатора:
ηку =(‒) / (‒HНВ)=(852,319 ‒ 393,29) / (852,319 ‒ 291,4)= 0,8183,
где ННВ = 291,4 кДж/кг ‒ энтальпия наружного воздуха при tНВ = 15 °С.
24. Энтальпия и температура газов за ПЕНД:
= ‒ [· (‒())] /GГ =
= 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:
QППНД = GГ · (‒) = 506,25 · (546,33 ‒ 539,5) = 3457,69 кВт;
QИНД = GГ · (‒) = 506,25 · (539,5 ‒ 464,32) = 32764,5 кВт;
QГПК = GГ · (‒) = 506,25 · (464,32 ‒ 403,75) = 35958,94 кВт.
26. Тепловая мощность, отданная газами ГТУ в паротурбинный цикл:
Qгаз = 2GГ · (‒) = 2 · 506,25 · (852,319 ‒ 403,75) = 454176,11 кВт.
27. Тепловая мощность, полученная паром двух КУ:
Qпар = 2 · ·+ (2‒Dд) · ‒ [2 · (+) ‒Dд] · =
= [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 · (Qгаз + Qпар) = 454179,56 кВт.