Файл: Т. Ю. Короткова, В. В. Барановский.docx

Укрупненный тепловой расчет котла-утилизатора

Паровой двухконтурный котел-утилизатор (КУ) П100 с вспомогательным оборудованием предназначен для получения перегретого пара высокого и низкого давлений и подогрева конденсата паровой турбины за счет использования теплоты горячих выхлопных газов ГТУ. В тракте конденсата предусмотрена установка водо-водяного теплообменника (ВВТО), нагревающего сетевую воду. КУ оснащается предохранительной, запорной и регулирующей арматурой, циркуляционными и питательными насосами, расширителями непрерывной и периодической продувок.

Рабочий диапазон регулирования нагрузки котла-утилизатора составляет 100 %…50 % от номинальной. Регулирование давления и температуры пара в котле не предусматривается, так как он работает при скользящих параметрах пара, определяемых расходом и температурой газов, поступающих в котел– утилизатор от ГТУ, и характеристиками паровой турбины. Характеристики котла–утилизатора при атмосферном давлении 98,5 кПа и разных температурах наружного воздуха в режиме 100% нагрузки ГТУ сведены в таблицу Приложения 2.

– котел утилизатор типа П-100 (Е-236/40,5-9,3/1,5-514/299-13,5вв (индексы в обозначении КУ представлены в таблице 2)

– одна паровая турбина типа Т-63/76-8,8 с электрогенератором ТЗФП-80-

2 УЗ.

Таблица 2 – Индексы в обозначении КУ

Индекс	Обозначение
Е	Тип циркуляции – естественная
236	Паропроизводительность тракта ВД, т/ч
40,5	Паропроизводительность тракта НД, т/ч
9,3	Давление перегретого пара ВД, МПа
1,5	Давление перегретого пара НД, МПа
514	Температура перегретого пара ВД, °С
299	Температура перегретого пара НД, °С
13,5 вв	Номинальная тепловая нагрузка водо–водяного теплообменного аппарата (ВВТО), МВт

---

В схеме ПГУ применяется двухконтурный котел-утилизатор П-100.

При расчете КУ любого типа необходимо учитывать, что тепло передается от горячих газов ГТУ к воде и пару и поэтому температура газов всегда выше, чем температура воды и пара. Вместе с тем, чем меньше разность этих температур (температурный напор), тем эффективнее передается тепло от газов в паротурбинный контур.

Котел-утилизатор П-100 имеет вертикальную компоновку и принудительную циркуляцию в контурах высокого и низкого давлений, осуществляемую циркуляционными насосами. При вертикальной компоновке газоходов котлов-утилизаторов происходит более интенсивный теплообмен между греющими газами и теплоносителем, что позволяет снизить металлоемкость при изготовлении. К недостаткам можно отнести возможное снижение надежности из-за наличия насосного оборудования, работающего под высоким избыточным давлением, вследствие чего ограничивается максимальное давление в контуре высокого давления, и что ведет к снижению начальных параметров пара высокого давления и используемого теплоперепада.

Котел-утилизатор имеет два контура генерации пара: высокого и низкого давлений. В состав первого входят экономайзер (ЭВД), испаритель (ИВД) и пароперегреватель (ППВД), а в состав второго – испаритель (ИНД) и пароперегреватель (ППНД)

Продукты сгорания после газовой турбины поступают в котел- утилизатор, последовательно проходят пароперегреватель высокого давления (ППВД), испаритель высокого давления (ИВД), экономайзер высоко давления ЭВД), пароперегреватель низкого давления (ППНД), испаритель низкого давления (ИНД),

---

газовый подогреватель конденсата (ГПК).

Пар высокого давления после ППВД направляется в ЧВД паровой турбины. Часть пара, генерируемого в контуре низкого давления КУ, после ППНД, направляется на общестанционный деаэратор, а часть пара идет в камеру смешения паровой турбины, где смешивается с потоком пара, отработавшим в ЧВД.

Подогрев воды перед деаэрацией происходит в газовом подогревателе конденсата (ГПК). В тепловую схему включен деаэратор для удаления растворенных газов из всего потока основного конденсата. Отбор греющего пара в деаэратор производят из ППНД.

Подача воды в контуры высокого и низкого давления КУ из бака деаэратора производится питательными насосами высокого и низкого давления (ПНВД, ПННД). Продувка барабанов высокого и низкого давлений направлена в соответствующие расширители продувки.

Для поддержания температуры основного конденсата перед ГПК на уровне 60 °С выполнена рециркуляция конденсата с выхода на вход ГПК. Это делается для того, что избежать низкотемпературной коррозии «хвостовых» поверхностей нагрева КУ. Тепловая схема КУ в составе ПГУ изображена на рисунке 4.



Рис. 4. Котел-утилизатор П-100 в схеме ПГУ-230

Целью теплового расчета КУ является определение количества пара, вырабатываемого в контурах высокого и низкого давления для теплофикационной паровой турбины.

Исходными данными для расчета являются:

• 
  электрическая мощность ГТУ – ????????_ГТУ, МВт;
  
• 
  электрический КПД ГТУ – ????????_ГТУ (определяется при расчете ГТУ);
  
• 
  температура дымовых газов на выходе из газовой турбины – ????????_4д , С (определяется при расчете ГТУ);
  
• 
  
  ПП
  давление перегретого пара контура высокого давления КУ – ????????^ВД, МПа
  

---

(определяется из технических характеристик КУ (Приложение 3);

• 
  
  ПП
  давление перегретого пара контура низкого давления КУ – ????????^НД, МПа
  

(определяется из технических характеристик КУ (Приложение 3).

Удельный расход топлива на выработку электрической энергии:

---

17




Рис. 5. Принципиальная схема ПГУ с котлом-утилизатором П-100.

Давление в барабане ИНД принимаем на 10 % больше давления перегретого пара:

????????^НД = 1,1 ⋅ ????????^НД, Мпа.

б ПП

Температура перегретого пара контура высокого давления:

????????^п = ????????^г − ∆????????_пп, °С;

5 5


5
????????^г = ????????_4д.

Теплосодержание перегретого пара высокого давления:

ℎ^п = ????????�????????^п, ????????^ВД�, кДж/кг.

^{5 5} ПП

Теплосодержание дымовых газов на входе в ППВД:

ℎ^г = С_р ⋅ ????????^г, кДж/кг.

5 5


5
Теплоемкость газов С_р определяется по температуре ????????^г и коэффициенту избытка воздуха в камере сгорания ????????_кс по номограмме Приложения 3.


б
По давлению ????????^ВД находим температуру насыщения в БВД:


н
????????^БВД, °С.

Принимая температурный напор в ИВД ∆????????_исп = 10 °С, получаем температуру газов за испарителем высокого давления:

????????^г = ????????^БВД + ∆????????_исп , °С.

7 н

Теплосодержание дымовых газов за испарителем высокого давления:

ℎ^г = ????????_р ⋅ ????????^г, кДж/кг.

7 7


7
Теплоемкость газов С_р определяется по температуре ????????^г и коэффициенту избытка воздуха в камере сгорания ????????_кс по номограмме Приложения 3.

Примем, что в барабан высокого давления (БВД) подается питательная

вода недогретая в экономайзере высокого давления (ЭВД) до температуры насыщения на 10 °С, тогда температура питательной

---