Проверка расчёта КПД ПГУ по обратному методу

Проверка ведётся аналогично предыдущему пункту, с учётом потерь на продувку из двух контуров.

Q_ух = 2(G_ухI_ух–G_вI_в–10–G_топh_топ)=2·(226,47·382,3–222,02·225,63–4,46·1579,7) =
= 41 173 кДж/с;

Q_к=2ΣG₀(h_к–h_к´)=2·35,64·(2330,31–142,16) = 155 924 кДж/с;

ΔN_пт = N_г(1/(η_мη_г)–1) = 74025·(1/(0,995·0,985)–1) = 1504 кДж/с;

прямым методом получалось 0,522; причины расхождения аналогичны предыдущему пункту.

Таблица 5. Параметры поверхностей теплообмена двухконтурного КУ

Элемент	Qi0, кВт	ki0,	<Δt>i0, град.	Fi, тыс. м²	ki,
ГПК	6450	80	115,7	2,37	81,99
Экономайзеры: первый ВД второй ВД низкого давления	1310 22875,92 62	80 80 80	17,91 44,48 12,24	0,91 6,43 0,06	81,99 81,99 81,99
Испарители: Высокого давления Низкого давления	43810,07 17164,88	80 80	60,8 34,68	9,01 6,19	81,99 81,99
Пароперегреватели: Высокого давления Низкого давления	21594,08 1847,51	50 50	89,03 54,69	4,85 4,5	51,24 51,24

Таблица 6. Организация расчёта на сходимость: циклы и переменные

Уровень цикла	Наименование величины	Обозна­чение	ЕИ	Критерий сходимости	Новое значение	Число шагов
1	Начальное давление пара ВД	p0в	МПа		по (2)	16
	Температура в конденсаторе	tк	град.
2	Относительное давление смеси	pсм/p0в	–			26
2	Расход свежего пара ВД	G0в	кг/с			82
3	Относительный расход свежего пара НД	g0н	–			56
4	Энтальпия на выходе из ГПК					63
5	Энтальпия на выходе из экономайзера ВД					63
5	Тепловая мощность второй ступени экономайзера ВД	Qэкв2				63

Таблица 7. Результаты итеративного расчёта двухконтурной ПГУ

Наименование величины	Обозна­чение	ЕИ	Значение	Расхождение с ном. режимом
Температура в конденсаторе		°C	34,12	-2,9
Давление там же		кПа	5,4	-15%
Энтальпия насы­щенной воды там же		кДж/кг	142,97	-12,04
Энтальпия насы­щенного пара там же		кДж/кг	2563,0	-5,17
Температура пара перед турбиной		°C	525	-10
Давление там же		МПа	7,11	1,52%
Энтальпия там же		кДж/кг	3470,67	-0,71%
Давление в барабане ВД		МПа	8,07	1,52%
Температура там же		°C	296	0,36%
Энтальпия насы­щенной воды там же		кДж/кг	1320,21	0,44%
Энтальпия насы­щенного пара там же		кДж/кг	2757,64	-0,07%
Энтальпия на выходе из ЭкВ		кДж/кг	1272,51	1,01%
Объём воды в цирк. насосе ВД		м³/кг	1,39E-03	0,29%
Приращение энтальпии там же		кДж/кг	1,86	1,81%
Температура газов на выходе из испарителя ВД		°C	305,53	0,33%
Энтальпия газов там же		кДж/кг	610,42	0,20%
Давление свежего пара НД		МПа	0,164	3,92%
Давление в барабане НД		МПа	0,19	3,92%
Температура там же		°C	117,88	1,03%
Энтальпия насы­щенной воды там же		кДж/кг	494,78	1,04%
Энтальпия насы­щенного пара там же		кДж/кг	2702,84	0,07%
Удельный расход пара ВД		кг/кг	0,130	-3,72%
Расход свежего пара ВД		кг/с	29,37	0,10%
		т/ч	8,16
Энтальпия воды на выходе из ГПК		кДж/кг	335,62	0,45%
Энтальпия воды на выходе из ЭкН		кДж/кг	450,67	0,74%
Температура там же		°C	107,47	0,73%
Энтальпия воды на выходе из ЭкВ1		кДж/кг	450,67	0,74%
Удельный объём воды в циркуляционном насосе НД		м3/кг	0,00106	0,10%
Приращение энтальпии в циркуляционном насосе НД		кДж/кг	0,03	4,03%
Температура газов за ИН		°C	128	1,31%
Энтальпия газов там же		кДж/кг	418,73	0,44%
Тепловая мощность ЭкВ2		кДж/с	23450,58	2,51%
Тепловая мощность ПеН		кДж/с	1939,31	4,97%
Относительный расход пара НД		–	0,214	6,55%
Температура свежего пара НД		°C	270	-1,52
Энтальпия свежего пара НД		кДж/кг	3011,79	-0,11%
Расход свежего пара НД		кг/с	6,28	6,66%
		т/ч	1,74
Энтальпия на выходе из ГПК		кДж/кг	335,62	0,45%
Соотношение начальных давлений	p0н/p0в	–	0,0230	2,37%
Расход конденсата		кг/с	36,44	1,20%
"–" греющего пара		кг/с	1,72	-0,29%
"–" питательной воды ВД		кг/с	29,95	0,10%
"–" питательной воды НД		кг/с	8,16	5,56%
Тепловая мощность ЭкВ1		кДж/с	1137	-13,23%
Тепловая мощность ЭкН		кДж/с	92	49,05%
Приращение энтальпии в питательном насосе ВД		кДж/кг	12,35	1,54%
"–"–"–"–"–" НД		кДж/кг	0,12	9,92%
Тепловая мощность ГПК		кДж/с	7021	8,86%
Энтальпия газов на входе в ГПК		кДж/кг	413,3	0,66%
Энтальпия уходящих газов		кДж/кг	382,3	0,35%
Температура уходящих газов		°C	94	1,2
Энтальпия газов на входе в ИВ		кДж/кг	802,15	-1,01%
Температура там же		°C	476	-1,50%
Энтальпия газов на входе в ИН		кДж/кг	498,31	0,53%
Температура там же		°C	203	1,17%
Температура на выходе из ЭкВ2		°C	287	2,4
Температура на выходе из ЭкВ1		°C	115	0,0
Давление пара ВД за клапанами		МПа	6,76	1,52%
Энтропия свежего пара ВД			6,8683	-0,54%
Энтропия пара ВД за клапанами			6,8908	-0,54%
Давление пара НД за клапанами		МПа	0,156	3,92%
Энтропия свежего пара НД			7,8777	-0,30%
Энтропия пара НД за клапанами			7,9013	-0,30%
Теоретическая энтальпия пара ВД перед камерой смешения		кДж/кг	2571,43	-0,32%
Энтальпия пара ВД перед камерой смешения		кДж/кг	2688,33	-0,38%
Давление в камере смешения		МПа	0,151	0,81%
Энтальпия там же		кДж/кг	2745,3	-0,23%
Энтропия там же			7,3516	-0,26%
Температура там же		°C	136,48	-2,15%
Давление конца расширения сухой смеси пара		МПа	0,094	6,98%
Энтальпия в той же точке		кДж/кг	2672,02	0,11%
Энтропия в той же точке			7,3811	-0,31%
Энтальпия конца адиабатного процесса расширения от той же точки		кДж/кг	2259,41	-1,17%
Энтальпия конца процесса расширения от той же точки с «сухим» КПД		кДж/кг	2313,05	-0,98%
Влажность пара на выхлопе		–	0,096154	6,84%
Энтальпия в конденсаторе		кДж/кг	2330,31	-0,88%
Энтропия там же			7,6119	-0,01%
Внутренняя мощность паровой турбины		МВт	75530	-0,65%
Электрическая мощность ПСУ		МВт	74025	-0,65%
Электрическая мощность ПГУ		МВт	232882	3,07%
КПД ПГУ		–	0,522	-0,08
Температура питательной воды ВД		°C	106	0,18%
Температура газов на входе в ГПК		°C	123	2,06%
Энтропия пара ВД перед камерой смешения			7,19	-0,61%
Относительный внутрен­ний КПД нижнего отсека		–	0,84	-0,43%
Тепловая мощность ПеВ		кДж/с	20938,55	-3,04%
"–"–" ИВ		кДж/с	43421	-0,89%
"–"–" ИН		кДж/с	18024	5,01%
Относительное давление смешения	pсм/p0в	–	0,0212	-0,71%
Мин. темпера­турный напор на ИВ		град.	9,96	-0,04
Недогрев до кипения в ЭкВ		град.	8,67	-1,33
Мин. темпера­турный напор на ИН		град.	10,46	0,46
Недогрев до кипения в ЭкН		град.	10,41	0,41

Вывод

Итоги расчёта параметров ПГУ и их изменения по сравнению с номинальными при снижении темпера­туры окружающего воздуха на  приведены в следующей таблице.

Таблица 8. Итоги расчёта (величины и их приращения от номинальных)

При снижении темпера­туры окружающего воздуха растёт расход газов и снижается их темпера­тура. Хотя в конвективных поверхностях нагрева при росте расхода усиливается теплообмен, для пароперегре­вателя влияние темпера­туры сильнее, и t₀ падает. Аналогичным образом снижается удельное тепловосприятие испарителя, а значит, удельный расход пара. Однако для испарителя низкого давления из-за повышения энтальпии уходящих газов и снижения отбора от них тепла эффект получается уже противоположный; в любом случае растёт темпера­тура уходящих газов, и, следовательно, снижается КПД ПГУ. Снижение КПД менее выражено на одноконтурной установке, где рост абсолютного расхода пара компенсирует для паровой турбины снижение его параметров, но всё равно на двухконтурной он остаётся выше. При этом мощность всей ПГУ в зоне работы ГТУ при T₄ = const. растёт при снижении температуры перед компрессорами.

Список использованной литературы

1. Тепловые и атомные электрические станции: Справочник / Под общ. ред. В. А. Григорьева, В. М. Зорина. М., 1989.

2. Ривкин С. Л. Термодинамические свойства газов: Справочник. М., 1987.

3. Загорученко В. А., Журавлев А. М. Теплофизические свойства газообразного и жидкого метана. М., 1969.

4. Ромахова Г. А. Газотурбинные установки электростанций. СПб., 2008.

5. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология.

6. Gas Turbines: Ansaldo Energia: A Finnmeccanica Company. Recco, 2008. (загружено по ссылке http://www.ansaldoenergia.com/PDF/Gas_Turbines.pdf)

Рис. 2. Графики поправочных коэффициентов для ГТУ

Рис. 5. T – H диаграммы одноконтурного котла-утилизатора

Рис. 6. Процессы расширения в паровой турбине одного давления

Рис. 8. T – H диаграммы двухконтурного котла-утилизатора

Рис. 9. Процессы расширения в паровой турбине двух давлений