Диссертация (Выбор оптимальных параметров, схемы и режимов работы дубль-блочной ПГУ с целью максимального расширения ее регулировочного диапазона (применительно к ПГУ-450Т)), страница 7

При этом из-заувеличения температуры острого пара при подаче в КУ дополнительного объемадымовых газов в соответствии с материальным и тепловым балансами контурапара высокого давления КУ расход пара высокого давления также увеличивается,что приводит к естественному увеличению мощности ПТ на 28%. Для обеспеченияусловия поддержания мощности ПГУ на постоянном уровне при этом потребуетсяснижение мощности газовых турбин (ГТ), что приводит к дальнейшему снижениютемпературы газов на выходе из ГТ.

Следовательно, для поддержания температурыострого пара, при которой достигается допустимая влажность за ЦНД, необходимодальнейшее увеличение расхода дополнительного топлива. Кроме того, сбросдополнительного объема дымовых газов в КУ изменяет тепловой и материальныйбаланс поверхностей нагрева КУ и приводит к росту температуры уходящих газовза КУ. В конечном итоге это приводит к растягиванию процесса стабилизациипараметров и значительному снижению экономичности работы ПГУ.Кроме того, необходимо проведение конструктивных и схемных измененийв тепловой схеме паровой турбины, а также решать проблему автоматизированногоплавного перевода ПГУ в режим работы с камерой сгорания низкого давления иобратно, в нормальный режим работы без скачков нагрузки.2.2.Тепловая схема дополнительного котлаУчитывая взаимосвязь между температурой острого пара и его расхода, имежду мощностями ГТ и ПТ, предлагается использовать схему регулированиятемпературы пара высокого давления после выхода его из КУ, в дополнительном44котле небольшой тепловой мощности (ДК).

Преимуществом такого решенияявляется возможность получения необходимой температурыпара высокогодавления без изменения его расхода, что не приведет к заметному увеличениюмощности паровой турбины. Кроме того, при этом режим работы и параметрытеплоносителей ГТУ и КУ остаются также без изменений. Принципиальная схемавключения дополнительного котла приведена на рисунке 2.2.Как видно на рисунке 2.2, для обеспечения возможности регулированиятемпературы пара высокого давления часть этого пара от КУ направляется впароперегреватель дополнительного котла, а остальная часть – в обходпароперегревателя.

Такое разделение потока пара, а также применение подогревавоздуха, необходимого для организации процессов горения топлива в камересгорания ДК и обеспечения требуемого уровня температур дымовых газов на входев пароперегреватель позволяют сократить размеры дополнительного котла.Наличие парового байпаса пароперегревателя позволит, совместно с изменениемрасхода топлива на ДК, применить схемы регулирования температуры паравысокого давления перед ПТ как изменением расхода топлива, так ииспользованием байпасного регулирования.2.11.02.21.31.91.81.11.62.31.72.41.21.52.5КУ-11.4Рисунок 2.2 – Принципиальная схема включения дополнительного котла1.0 – подогретый пар к ПТ; 1.1 – КУ; 1.2 – пароперегреватель КУ; 1.3 – выхлопные газыГТУ; 1.4 – уходящие газы КУ; 1.5 –пар из БВД КУ; 1.6 – пар из КУ; 1.7 – пар, идущий надополнительный подогрев; 1.8 – регулирующий клапан; 1.9 - пар, не идущий на дополнительный45подогрев; 2.1 – подача газа и воздуха в дополнительный котел; 2.2 – шибер; 2.3 –пароперегреватель дополнительного котла; 2.4 – дополнительный котел; 2.5 – уходящие газыдополнительного котла.ПГУ-450Т состоит издвух газотурбинных установок, двух котлов-утилизаторов и одной паровой турбины, пар к которой подходит двумя потокамиот котлов-утилизаторов, предварительно не смешиваясь.

Исходя из возможностинепараллельной работы ГТУ и с целью уменьшения габаритных размеров,представляется разумным сделать дополнительный котел однопоточным. Этопозволит расширить регулировочный диапазон не только при работе двух ГТУ, нои при одной работающей ГТУ.Для оценки влияния наличия ДК на КПД ПГУ запишем выражения длярасчета КПД ПГУ:- в исходном состоянии, т.е. при отсутствии подогрева пара высокогодавления ПГУ 0N N ПТ 0 ГТУ0;B ГТУ0 QНР(2.1)- в варианте с дополнительным подогревом ПГУ N ГТУ 0  N ПТ 0  N ПТ.( B ГТУ0  B ДК )QНР(2.2)В выражениях (2.1) и (2.2): ПГУ 0 , ПГУ - КПД ПГУ в исходном состоянии ипосле подогрева пара; BГТУ0 , N ГТУ0 - расход топлива и мощность ГТУ в исходномсостоянии; N ПТ 0 , N ПТ мощность ПТ в исходном состоянии и ее изменение приналичииподогревапаравысокогодавления;B ДК -расходтопливадополнительном котле; QНР -теплотворная способность топлива.После несложных преобразований получим: ПГУ ПГУ 011N ПТN ПГУ 0.B ДКB ГТУ 0(2.3)в46Анализполученноговыраженияпоказывает,чтоэффективностьдополнительного подогрева пара высокого давления зависит от соотношенияотносительных изменений расхода топлива и мощности ПТ в варианте сподогревом пара по отношению к варианту отсутствия подогрева.

Оценочныерасчеты показали, что относительное изменение мощности ПТ значительноменьше (не более 3,3%), чем изменение при этом расхода топлива (не более 24%)и это означает, что справедливо соотношение: ПГУ 1,0. ПГУ 0(2.4)В связи с этим, в качестве критерия энергетической эффективности присравнении различных вариантов организации дополнительного подогрева паравысокого давления рассматривается максимум указанного отношения, то есть: ПГУ max . ПГУ 0(2.5)В качестве ограничения в исследованиях принята допустимая влажность параза последней ступенью ЦНД паровой турбины на уровне 89%.2.3.Выбор схемыНиже (Рисунок 2.3) приведена принципиальная схема дополнительногоустройства для ПГУ-450Т, позволяющего обеспечить необходимую температуруострого пара высокого давления перед паровой турбиной при нагрузке,соответствующей технологическому разрыву регулировочного диапазона ПГУ450Т.

Условно дополнительный котел может быть разделен на две части: первая,обеспечивающая необходимую температуру пара и вторая, утилизирующая теплогреющего теплоносителя за пароперегревателем.472.3.1. Схема включения дополнительного пароперегревателя(Вариант схемы 1)21345768910121113141516Рисунок 2.3 - Принципиальная схема включения дополнительного пароперегревателя1 – камера сгорания дополнительного котла; 2 – дополнительный котел; 3 – линия подачитоплива в камеру сгорания дополнительного котла; 4 - шибер; 5 – пароперегревательдополнительного котла; 6- линия подачи топлива в камеру сгорания дополнительного котла; 7 –уходящие газы дополнительного котла; 8 – линия подачи пара на дополнительный перегрев; 9– дросселирующее устройство для выравнивания давления пара; 10 – линия подачи пара на ПТ;11 – пар после пароперегревателя КУ; 12 – пар из барабана ВД КУ; 13 – КУ; 14 –пароперегреватель КУ; 15 – газы от ГТУ; 16 – уходящие газы КУ.Температура газов на выходе из камеры сгорания дополнительного котла (1)прикоэффициентеизбыткавоздуха2составляетоколо1200°С.Дляпароперегревателей обычно применяют материалы, способные выдерживатьтемпературу до 570-590°С.

Поэтому, чтобы ограничить температуру газов передпароперегревателем (5), в камеру сгорания кроме воздуха, участвующего в горениитоплива, следует подавать, так называемый, охлаждающий воздух.2.3.2. Схема включения дополнительного пароперегревателя своздухоподогревателем (Вариант схемы 2)Расчетыпоказали,чтоуходящиегазызадополнительнымпароперегревателем имеют высокую температуру: для рассматриваемых режимов48– более 400°С.

Для повышения эффективности схема может быть дополненатеплообменником для подогрева воздуха перед камерой сгорания дополнительногокотла (Рисунок 2.4), утилизируя тепло за пароперегревателем.21435679811101312151416181719Рисунок 2.4 - Принципиальная схема включения дополнительного котла1 – камера сгорания дополнительного котла; 2 – дополнительный котел; 3 – линия подачитоплива и воздуха в камеру сгорания дополнительного котла; 4 - шибер; 5 – пароперегревательдополнительного котла; 6- воздухоподогреватель дополнительного котла; 7 – уходящие газыдополнительного котла; 8 – линия подачи подогретого воздуха в смеситель камеры сгораниядополнительного котла; 9 – дутьевой вентилятор; 10 - линия подачи воздуха; 11 – линия подачипара на дополнительный перегрев; 12 – дросселирующее устройство для выравниваниядавления пара; 13 – линия подачи пара на ПТ; 14 – пар после пароперегревателя КУ; 15 – пар избарабана ВД КУ; 16 – КУ; 17 – пароперегреватель КУ; 18 – газы от ГТУ; 19 – уходящие газыКУ.Приведенная схема отличается от предыдущей схемы наличием еще одноготеплообменника для подогрева воздуха, подаваемого в камеру сгорания котла, икомпрессора для прокачки воздуха через этот теплообменник.