Расчет схем паротурбинных и парогазовых установок

В настоящее время широкое распространение получили теплофикационные теплоэнергетические установки, задачей которых является не только выработка электрической энергии, но и отпуск теплоты.

Для проведения термодинамического анализа с целью выявления наиболее эффективной теплофикационной установки предлагается сравнить три тепловые схемы:

• · паротурбинная ТЭС (рис.1);
• · парогазовой ТЭС со сбросом отработавших газов в котел-утилизатор (рис.2);
• · парогазовой ТЭС с высоконапорным парогенератором (рис.3)

Как видно из схемы паротурбинной ТЭЦ, острый пар из парогенератора с параметрами направляется в паровую турбину, где совершает полезную работу, вращаю ротор электрогенератора. Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор, в котором конденсируется за счет его охлаждения потоком циркуляционной воды. Образовавшийся конденсат питательным насосом возвращается в парогенератор.

Во всех рассматриваемых схемах имеется два теплопотребителя — потребитель пара и потребитель горячей воды. Отпуск пара паропотребителю осуществляется непосредственно из отбора паровой турбины (производственный отбор). Пар, направляемый паровому потребителю, не возвращается в цикл паросиловых установок. Поэтому, восполнение расхода питательной воды осуществляется химически очищенной водой, подводимой в конденсатор паровых турбин.

Подогрев воды до необходимой теплопотребителю температуры происходит в подогревателе сетевой воды (ПСВ). В качестве греющей среды используется пар, так же отбираемый из паровой турбины (теплофикационный отбор). Сконденсировавшийся пар из ПСВ отводится в конденсатор паровой турбины.

В цикле парогазовой установки со сбросом отработавшего газа в котел-утилизатор участвуют два рабочих тела — газообразные продукты сгорания топлива и водяной пар. В цикле газотурбинной установки (ГТУ) атмосферный воздух сжимается до необходимого давления в компрессоре и затем поступает в камеру сгорания, в которую так же поступает и топливо. Оттуда продукты сгорания направляются в газовую турбину, где совершают работу расширения. Отработавшие в турбине газы подаются в топку парового котла. При к работе рассматриваемой установки сделано допущение, заключаются в том, что дополнительного подвода теплоты за счет сжигания топлива в паровом котле, не происходит, т. е. паросиловая установка работает полностью на теплоте, отводимой из цикла ГТУ.

В цикле парогазовой установки с высоконапорным парогенератором (ПГУ с ВПГ) атмосферный воздух, сжатый в компрессоре, поступает в высоконапорный парогенератор, в котором процесс сжигания топлива происходит под давлением. Продукты сгорания после расширения в газовой турбине сбрасываются в газовый подогреватель, в котором отдав теплоту питательной воде паросиловой установки, затем выбрасываются в атмосферу. Газовый подогреватель в такой схеме является элементом, связующим цикл газотурбинной установки с паросиловой установкой. Применение такого подогревателя позволяет вытеснить паровую регенерацию паросиловой части и тем самым повысить эффективность использования затраченной теплоты во всей установке.

Рис. 3. Схема парогазовой ТЭС с высоконапорным парогенератором

Исходные данные:

Температура холодной воды на входе из подогревателя.

Параметры пара на входе в паровую турбину:

Давление в конденсаторе.

Внутренний относительный КПД паровой турбины.

Внутренний относительный КПД газовой турбины.

Внутренний относительный КПД компрессора.

Температура газа перед газовой турбиной.

Расход горячей воды.

Температура горячей воды.

Расход пара, отпущенного паровому потребителю.

Давление пара, отпущенного паровому потребителю.

Электрическая мощность, вырабатываемая турбиной.