Диссертация (781919), страница 21
Текст из файла (страница 21)
Так, при начальномуровне температуры 700-720 °С снижение экономичности составляет порядка 0,5 %, при этомуровень температуры металла может быть снижен до 600 °С, что соответствует энергоблокам ссуперсверхкритическими параметрами пара. Указанный уровень рабочих температур металлапозволяет применять более дешевые конструкционные материалы, таким образом сокративстоимость создания оборудования, и наряду с этим способствует решению проблемы обеспечения надежности и длительности эксплуатации энергоустановки.1222.3 Применение водородно-кислородных пароперегревателей в высокотемпературныхэнергетических комплексахПрименение водородного перегрева пара в первую очередь дает возможность существенного повышения тепловой экономичности за счет увеличения начальной температуры цикла присохранении уже отработанных конструктивных решений, применяемых в котельной технике.Компактные размеры водородно-кислородных камер сгорания теоретически позволяют осуществлять повышение температуры пара в необходимых точках тепловых схем гибридныхэнергоустановок, что практически нереализуемо при осуществлении перегрева пара в котле.Таким образом, создание гибридного энергоблока позволит сократить длину высокотемпературных паропроводов острого пара за счет осуществления его перегрева в непосредственнойблизости от паровой турбины в водородно-кислородном пароперегревателе при сохранениитрадиционной конструкции котла, что положительно скажется на изменении стоимости энергоблока.Первым шагом при проектировании любого энергоблока, в том числе и гибридного, является выбор начальных параметров пара, а также параметров промежуточного перегрева, и разработка тепловой схемы энергоблока.
Именно этим вопросам и посвящен настоящий раздел диссертации, где были исследованы различные варианты тепловых схем гибридных энергоблоков сводородным перегревом, предполагающие различные схемы применения водорода для перегрева и различные уровни параметров острого пара и пара промежуточного перегрева.Применение водородного перегрева пара дает возможность исключить передачу теплотычерез стенку, что позволяет получить практически любую температуру свежего пара вплоть дотемпературы горения водорода с кислородом, не ограничиваясь возможностями работы металлатеплопередающей поверхности, тем самым достигнув уровня начальных температур ГТУ в паротурбинных установках и существенно увеличив их тепловую экономичность.Сжигание водородного топлива в смеси с кислородом производится в специальной водородно-кислородной камере сгорания.
Использование такой камеры сгорания возможно в качестве внешнего пароперегревателя для гибридной ТЭС. Ее установка осуществляется после пароперегревателя традиционного энергетического котельного агрегата. Для получения необходимой температуры острого пара высокотемпературный водяной пар, образовавшийся в результате реакции водорода и кислорода, смешивается с насыщенным паром, генерируемым в котле.В связи с тем, что продукты сгорания являются не только теплоносителем, как это происходит при сжигании топлив в паровых котлах, но и рабочим телом, оценка экономичностиэнергоустановок с водородным перегревом пара имеет определенные особенности.123Тепловой баланс водородно-кислородной камеры сгорания, из которого определяется расход водорода, выглядит следующим образом (формула (2.8)).пг∙пг∙вр∙ ηкспг∙9∙∙,(2.8)где Gпг – расход пара через пароперегреватель котла, поступающего в камеру сгорания, кг/с;hпг'' – энтальпия пара, генерируемого в котельной установке, кДж/кг;BН2 – расход водорода, кг/с;Qpв – высшая теплота сгорания водорода, включающая теплоту конденсации продуктов егосгорания с кислородом – водяного пара, кДж/кг;ηкс –КПД водородной камеры сгорания;h0 – энтальпия на выходе из водородной камеры сгорания, кДж/кг;9·BН2 – количество водяного пара, образующегося при сжигании BН2водорода с кислородом, кг/с.Использование для определения расхода водорода высшей теплоты сгорания объясняетсятем, что водяной пар, образовавшийся в результате реакции водорода и кислорода, используется в цикле в качестве рабочего тела и выводится из него в виде конденсата, т.е.
теплота конденсации используется в цикле.Очевидно, что наибольший эффект от любого способа перегрева пара может быть полученв случае увеличения начальной температуры цикла (температуры острого пара), а при наличиипромежуточного перегрева – и температуры пара после промежуточного перегревателя.Рассмотрим гибридный энергоблок с двукратным водородным перегревом пара как послепервичного пароперегревателя, так и после промежуточного. Принципиальная тепловая схематакого гибридного энергоблока представлена на рисунке 2.39.В данном случае генерация пара осуществляется в прямоточном угольном котельном агрегате с суперсверхкритическими параметрами пара.
После пароперегревателя котла пар направляется для перегрева в водородную камеру сгорания, где осуществляется сжигание водорода скислородом, в результате чего образуется водяной высокотемпературный водяной пар, который, смешиваясь с основным потоком пара, поступающим из котельной установки, повышаетобщую температуру пара на входе в турбину до заданной величины. Затем перегретый в водородной камере сгорания пар поступает в высокотемпературную часть высокого давления, послерасширения в которой до давления 6 МПа направляется в котел для промежуточного перегревадо 620 °С и с этой температурой поступает во второй водородно-кислородный пароперегреватель, где его температура вновь повышается до уровня температуры острого пара, после чегопар поступает в часть среднего давления, а затем в часть низкого давления, совершив работу в124которых, направляется в конденсатор.
Из конденсатора конденсат забирается конденсатнымнасосом первого подъема и направляется в систему регенерации низкого давления, которая состоит из пяти регенеративных подогревателей низкого давления.Рисунок 2.39 – Принципиальная тепловая схема гибридного энергоблока с двукратным водородным перегревом параПройдя первый по ходу конденсата подогреватель поверхностного типа, конденсат проходит два смешивающих подогревателя, включенных по гравитационной схеме, после чего забирается из второго смешивающего подогревателя конденсатным насосом второго подъема ипройдя два поверхностных подогревателя, поступает в деаэратор питательной воды.
После деаэратора питательная вода питательным насосом прокачивается через три регенеративных подогревателя высокого давления, где подогревается до 320 °С и с указанной температурой поступает в экономайзер котельной установки. Рабочее давление в деаэраторе составляет1,2 МПа.
Привод питательного насоса осуществляется приводной паровой турбиной с собственным конденсатором.125Рассмотрим, как изменяются показатели работы энергоустановки в зависимости от степениперегрева пара в водородно-кислородном пароперегревателе для рассматриваемой тепловойсхемы.На рисунке 2.40 приведены кривые, характеризующие изменение КПД энергоблока бруттоηбрутто в зависимости от температуры промежуточного перегрева пара tпп при различных уровнях температуры свежего пара t0. Диапазон изменения температур как свежего пара, так и парапромежуточного перегрева был принят от температуры за котельным агрегатом, равной 620 °С,до 1200 °С.Наибольший эффект достигается при максимальных температурах пара и при температурепара промперегрева, равной температуре свежего пара в 1200 °С, когда КПД энергоблока брутто превышает 71 %, что существенно (на 10 %) превосходит КПД лучших образцов ПГУ сначальной температурой газов перед газовой турбиной, равной 1500 °С.Зависимость изменения электрической мощности энергоблока Nэ от температуры перегреваtпп приведена на рисунке 2.41.
Приведенные зависимости показывают, что в случае реализациимаксимального в рассматриваемом случае перегрева пара до температуры 1200/1200 °С возможно увеличение электрической мощности энергоблока с 660 до 1665 МВт, т.е. в 2,5 раза.751645701445Мощность, МВтКПД брутто %656055124510458455045600700t0, °С:800 900tпп, °С6206451000 1100 12007208606009001000700800 900tпп, °С11001000 1100 12001200Рисунок 2.40 – КПД гибридного энергоблокаРисунок 2.41 – Электрическая мощность ги-с двукратным водородным перегревом парабридного энергоблока с двукратным водородным перегревом параСтоль высокие температуры свежего пара хотя и позволяют существенно увеличить мощность и КПД энергоблока, однако создают дополнительные трудности при проектировании126оборудования, в частности его узлов, работающих при высоких температурах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
