Котла-утилизатора (КУ)

1. Выбор температурных напоров в пинч-пунктах и опорных параметров КУ.

Вода, пар.

1. Давление в барабане контура низкого давления (давление в интегрированном деаэрационном устройстве котла-утилизатора) задаётся: p_БНД = 7,26 бар.

2. Давление в барабане контура высокого давления задаётся: p_БВД = 75,41 бар.

3. Давление основного конденсата на стороне напора конденсатного электронасоса (КЭН) определяется по характеристикам (КЭН): p_КЭН = 24 бар.

4. Потеря давления основного конденсата в конденсаторе пара уплотнений (КПУ) паровой турбины: Δp_КПУ = 1 бар.

5. Давление питательной воды на выходе из узла смешения газового подогревателя конденсата (ГПК) (на входе в КУ):

p _{ПВ до ГПК} = p _КЭН – ∆ p_КПУ =24 -1 = 23 бар.

6. Температура основного конденсата за конденсатором паровой турбины:

t_ОК = 9 ^OC.

7. Величина подогрева основного конденсата в КПУ: ∆ t _КПУ = 4 ^OC.

8. Температура основного конденсата за КПУ: t _{за КПУ} = t_ОК + ∆ t _КПУ = 9 + 4 = 13 ^OC.

9. Температура питательной воды на входе в ГПК КУ: t _{до ГПК} = 65 ^OC.

10. Расход пара в коллектор СН из контура НД (не более 3 %): D_CH = 3 %.

11. Теплосодержание пит. воды на выходе из узла смешения ГПК определяется по таблицам воды и пара: h _{до ГПК} = hs(t_{до ГПК}, p _{ПВ до ГПК}) = 272,2 кДж/кг.

Температурные напоры в пинч-пунктах.

1. Температурный напор в пинч-пункте на выходе питательной воды из ГПК принимается: δt_ГПК = 12 ^OC (согласно требованиям).

2. Температурный напор в пинч-пункте на выходе пара контура НД из пароперегревателя НД принимается: δt_ППНД = 12 ^OC (согласно требованиям).

3. Температурный напор в пинч-пункте на входе питательной воды в экономайзер ВД принимается: δt_ЭВД = 12 ^OC (согласно требованиям).

4. Температурный напор в пинч-пункте на выходе пара контура ВД из пароперегревателя ВД принимается: δt_ППВД = 45 ^OC (по данным эксплуатации).

Газ на входе в котёл-утилизатор.

Из расчёта газотурбинного двигателя:

1. Массовый расход газов в котёл-утилизатор: G_{Г КУ} = 236,37 кг/с.

2. Плотность газов на входе в котёл-утилизатор: ρ _{Г КУ} = 0,4269 кг/м³.

3. Коэффициент избытка воздуха на входе в КУ: α₄ = 3,559.

4. Давление газов на входе в КУ: p₄ = 1,00685 бар.

5. Температура газов на входе в КУ: θ_{4 КУ} = t_{4 КУ} = 529,3 ^OC.

6. Энтальпия газов на входе в КУ (за диффузором): I_Д = h _{4 ОХЛ} = 998,26 кДж/кг.

7. Удельная изобарная теплоёмкость газов на входе в КУ:

Газ на выходе из котла-утилизатора.

1. Температура газов на выходе из КУ: θ _УХ = 100 ^OC.

2. Удельная изобарная теплоемкость газов на выходе из КУ:

c_{p УХ. Г} = f(θ _УХ) = 1,0546 кДж/(кг ∙ К).

3. Энтальпия газов на выходе из КУ при θ _УХ = 100 ^OC:

I_УХ = (θ _УХ +273,15) ∙ c_{p УХ. Г} = (100+273,15) ∙1,0546 = 393,52 кДж/кг.

4. Энтальпия газов на выходе из КУ при t_НВ:

I_{Г НВ}= t_НВ ∙ c_{p УХ. Г} = (0+273,15) ∙ 1,0546 = 288,06 кДж/кг.

5. Аэродинамическое сопротивление КУ принимаем согласно рекомендациям:

∆p_КУ = 0,0086 бар.

2. Расчёт контура высокого давления.

Расчёт питательного электронасоса (ПЭН).

1. Параметры питательной воды на входе в ПЭН по таблицам воды и пара, f(p_БНД):

t^’_БНД = 166,45 ^OC;

h^’_БНД = 703,65 кДж/кг;

υ^’_БНД = 0,0011098 м³/кг.

2. Плотность питательной воды:

ρ^’_БНД = 1/ υ^’_БНД = 1/ 0,0011098 = 901,06 м³/кг.

3. Высота столба воды на стороне всасывания задаётся: H_ПЭН = 22 м.

4. Кавитационный запас насоса принят по нормам: ∆ p_ВС = 10 кПа.

5. Давление ПЭН:

∆p_ПЭН = p_БВД - p_БНД = 75,41 – 7,26 = 68,15 бар.

6. Давление питательной воды на стороне всасывания насоса:

p_{ВС ПЭН} = p_БНД + (ρ^’_БНД ∙g∙H_ПЭН)∙10 ^{– 3} – ∆ p_ВC =

= 726 + (901,06 ∙9,81 ∙22)∙10 ^{– 3} – 10 = 910,467 кПа.

7. Температура питательной воды на стороне всасывания: t_{ВС ПЭН} = t^’_БНД = 166,45 ^OC.

8. Удельный объём воды на стороне всасывания насоса определяется по таблицам воды и пара: υ_ВС = hs(p_{ВС ПЭН}, s_БНД) = 0,0011097 м³/кг.

9. Энтропия на стороне всасывания насоса определяется по таблицам воды и пара:

s_ВС = hs(p_{ВС ПЭН}, t_{ВС ПЭН}) = 2,0068 кДж/(кг ∙ К).

10. Давление питательной воды на стороне напора питательного насоса:

p_{Н ПЭН} = p_ПЭН = p_БВД = p_БНД + ∆p_ПЭН = 726 + 6815 = 7541 кПа.

11. Температура питательной воды на стороне напора питательного насоса определяется по таблицам воды и пара: t_ПЭН = t_{Н ПЭН} = hs(s_ВС, p_{Н ПЭН}) = 167,3 ^OC.

12. Удельный объём на стороне напора насоса определяется по таблицам воды и пара: υ_Н = hs(p_{Н ПЭН}, t_{Н ПЭН}) = 0,0011057 м³/кг.

13. Средний удельный объём воды в насосе:

υ_ПЭН = (υ_ВС + υ_Н)/2 = (0,0011097+0,0011057)/2 = 0,0011077 м³/кг.

14. По справочным (паспортным) данным определяем КПД питательного насоса:

η _е^ПЭН = 0,84.

15. Повышение энтальпии воды в насосе:

16. Теплосодержание питательной воды на стороне напора:

h_ПЭН = h^’ _БНД + ∆h_ПЭН = 703,65 + 8,49 = 712,14 кДж/кг.

Расчёт расхода и параметров пара, генерируемого контуром ВД.

1. Температура газов за поверхностью экономайзера высокого давления (ЭВД):

Θ_ЭВД = t_ПЭН + δt_ЭВД = 167,3 + 12 = 179,3 ^OC.

2. Энтальпия газов за поверхностью ЭВД:

I _{за ЭВД} = c_{pг 4} ∙ θ_ЭВД = 1,244 ∙ (179,3+273,15) = 562,85 кДж/кг.

3. Температура пара контура ВД (за пароперегревателем высокого давления):

t_{КУ ВД} = θ_{4 КУ} + δt_ППВД = 529,3 + 45 = 574,3 ^OC.

4. Теплосодержание пара контура ВД (за ППВД) определяется по таблицам воды и пара: h_{КУ ВД} = hs(p_БВД, t_{КУ ВД}) = 3584,66 кДж/кг.

5. Расход пара контура высокого давления:

Параметры пара перед стопорным клапаном паровой турбины.

1. Давление: p_{О ВД} = p_ППВД = 68,6 бар.

2. Температура вследствие тепловых потерь в паропроводах от котла-утилизатора до паровой турбины будет несколько ниже температуры пара контура высокого давления: t_{О ВД} = t_{4 КУ} – 10 ^OC = 529,3 – 10 = 519,3 ^OC.

3. Теплосодержание определяется по таблицам воды и пара:

h_{О ВД} = hs(p_ППВД, t_{О ВД}) = 3459,43 кДж/кг.

Оценка расхода питательной воды в котёл-утилизатор.

1. Долю непрерывной продувки из барабана высокого и низкого давления принимаем:

α _{ПР БВД} = α _{ПР БНД} = 1%

2. Долю производительности контура низкого давления от производительности контура высокого давления принимаем по рекомендациям: α_{КУ НД} = 31,9 %.

3. Расход пара контура низкого давления:

D_{КУ НД} = (α _{КУ НД} / 100) ∙ D_{КУ ВД} = (31,9/100) ∙ 36,187 = 11,544 кг/с.

4. Расход питательной воды на котёл-утилизатор:

W_ПВ = 1,01∙ D_{КУ ВД} + 1,01∙ D_{КУ НД} = 1,01∙ 36,187+ 1,01∙ 11,544 = 48,208 кг/с.

Расчёт расширителя непрерывной продувки высокого

давления (РНП ВД).

1. Расход продувочной воды из барабана высокого давления (БВД):

W_{ПР БВД} = (α _{пр БВД} / 100) ∙ D_{КУ ВД} = (1/100) ∙ 36,187=0,362 кг/с.

2. Теплосодержание продувочной воды из БВД определяется по таблицам воды и пара: h^’_БВД = hs(p_БВД) = 1294,7 кДж/кг.

3. Теплосодержания насыщенного пара (h^’’_РВД) и воды в состоянии насыщения (h^’_РВД) в РНП определяются по таблицам воды и пара (по давлению в расширителе p_БВД = 7,5 бар):

h _РВД = h^’_БВД = 1294,7 кДж/кг;

h^’_РВД = hs(p_БВД) = 709,4 кДж/кг:

h^’’_РВД = hs(p_БВД) = 2765,7 кДж/кг.

4. Степень сухости пара до сепарации в РНП:

5. Расход воды в РНП из БВД:

W^’_РВД = (1 – x _РВД) ∙ W_{ПР БВД} = (1- 0,285) ∙ 0,362 = 0,259 кг/с.

6. Расход пара в РНП из БВД:

D^’’_РВД = x _РВД ∙ W_{ПР БВД} = 0,285 ∙ 0,362 = 0,103 кг/с.

7. Степень сухости пара, поступающего из РНП в БНД после дросселирования и сепарации продувочной воды, принимаем по рекомендациям: x _НД = 0,95.

8. Теплосодержание влажного пара, направляемого в БНД:

h_НД = x _НД ∙ h^’’_РВД + (1 – x _НД)∙ h^’_РВД = 0,95 ∙ 2765,7 + (1 – 0,95)∙ 709,4 = 2662,89 кДж/кг.

9. Расход влажного пара, направляемого в БНД:

D _НД = D^’’_РВД + (1 – x _НД) ∙ W^’_РВД = 0,103 + (1 – 0,95) ∙ 0,259 = 0,116 кг/с.

10. Расход сепарата из РНП ВД в РНП НД:

W_РВД = W^’_РВД – (1 – x _НД) ∙ W^’_РВД = x _НД ∙ W^’_РВД = 0,95 ∙ 0,259 = 0,246 кг/с.

3. Расчёт пароводяного тракта контура низкого давления (НД) двухконтурного котла-утилизатора (КУ).

1. Температура газов за поверхностью испарителя низкого давления (ИНД):

θ_ИНД = t^’_БНД + δt_ГПК = 166,45 + 12 = 178,45 ^OC.

2. Энтальпия газов за поверхностью ИНД:

I _{за ИНД} = c_{pг 4} ∙ θ_ИНД = 1,244 ∙ (178,45 + 273,15) = 561,79 кДж/кг.

3. Температура перегретого пара на выходе из контура НД (ППНД):

t_{ПП НД} = θ_ЭВД – δt_ЭВД = 179,3 – 12 =167,3 ^OC.

4. Теплосодержание перегретого пара на выходе из ППНД определяется по таблицам воды и пара: h_{ПП НД} = hs(p_БНД, t_{ПП НД}) = 2766,5 кДж/кг.

5. Энтальпия газов на выходе из котла:

I _{за ГПК} = (θ _УХ +273,15) ∙ c_{p УХ. Г} = (100+273,15) ∙1,0546 = 393,52 кДж/кг.

6. Теплосодержание питательной воды на выходе из узла смешения ГПК определяется по таблицам воды и пара:

h _{до ГПК} = hs(t_{до ГПК}, p _{ПВ до ГПК}) = 273,9 кДж/кг.

7. Теплосодержание питательной воды на выходе из КПУ ПТ определяется по таблицам воды и пара:

h _{за КПУ} = hs(t_{за КПУ}, p _{ПВ до ГПК}) = 54,6 кДж/кг.

8. Расход питательной воды на КУ:

9. Расход питательной воды рециркуляции, подаваемой рециркуляционным электронасосом (РЭН) в узел смешения перед ГПК:

Расчёт расширителя непрерывной продувки

низкого давления (РНП НД).

1. Расход непрерывной продувки из БНД:

W_{ПР БНД} = (α _{ПР БНД} / 100) ∙ D_{КУ НД} = (1 / 100) ∙ 11,544 = 0,115 кг/с.

2. Теплосодержание смеси в РНП:

3. Давление в расширителе непрерывной продувки задано: p_БНД= 1,013 бар.

4. Теплосодержания насыщенного пара (h^’’_РНД) и воды в состоянии насыщения (h^’_РНД) в РНП определяются по таблицам воды и пара (по давлению в расширителе p_БНД = 1,013 бар):

h^’_РНД = hs(p_РНД) = 418,9 кДж/кг;

h^’’_РНД = hs(p_РНД) = 2675,5 кДж/кг.

5. Степень сухости пара до сепарации в РНП:

6. Суммарный приход среды в РНП ВД до сепарации:

W _РНД = W_{ПР БНД} + W_РВД = 0,115 + 0,246 = 0,361 кг/с.

7. Расход влаги в РНП до сепарации:

W^’_РНД = (1 - x _РНД) ∙ W _РНД = (1 – 0,123) ∙ 0,361 = 0,317 кг/с.

8. Расход пара в РНП до сепарации:

D^’’_РНД = x _РНД ∙ W _РНД = 0,123 ∙ 0,361 = 0,044 кг/с.

9. Степень сухости выпара РНП НД принимаем: x _ВЫПАР = 0,95.

10. Теплосодержание выпара РНП НД:

h_ВЫПАР = x _ВЫПАР ∙h^’’_РНД+(1–x _ВЫПАР)∙h^’_РНД =0,95∙2675,5+(1 – 0,95)∙418,9 = 2562,67 кДж/кг.

11. Расход выпара РНП НД в атмосферу:

D _ВЫПАР = D^’’_РНД + (1 - x _ВЫПАР) ∙ W^’_РНД= 0,044 + (1 – 0,95) ∙ 0,317 = 0,06 кг/с.

12. Расход отсепарированной воды в РНП НД и сбрасываемой в канализацию (с теплосодержанием h^’_РНД):

W_РНД = W^’_РНД - (1 - x _ВЫПАР) ∙ W^’_РНД = x _ВЫПАР ∙ W^’_РНД = 0,95 ∙ 0,317 = 0,301 кг/с.

4. Расчёт потерь пара и конденсата в паросиловом цикле.

1. Расход пара через стопорный клапан (СК) высокого давления цилиндра высокого давления (ЦВД):

D_{О ВД} = 2 ∙ D_{КУ ВД} / 1,03 = 2 ∙ 36,187 / 1,03 = 70,266 кг/с.

2. Нормированная величина потерь пара в паросиловом цикле:

D_УТ = 0,02 ∙ D_{О ВД} = 0,02 ∙ 70,266 = 1,405 кг/с.

3. Расход пара на концевые уплотнения паровой турбины и эжекторы:

D _УПЛ + D_ЭЖ = 0,01 ∙ D_{О ВД} = 0,01 ∙ 70,266 = 0,703 кг/с.

4. Расход добавочной воды в паротурбинный цикл:

W_ДОБ = D_УТ + 2∙ (W_{ПР БНД} + W_{ПР БВД}) = 1,405 +2∙ (0,115 + 0,362) = 2,359 кг/с.

5. Расчёт экономических показателей котла-утилизатора.

1. Количество теплоты, переданное газами в котле-утилизаторе:

Q_КУ = G_{Г КУ} ∙ (I_Д – I _{за ГПК}) = 236,37 ∙ (998,26 – 393,52) = 142942,4 кВт.

2. КПД котла-утилизатора (коэффициент утилизации тепла уходящих газов ГТУ):

Поиск по сайту: