ВВЕДЕНИЕ
Парогазовая установка с одноконтурной утилизацией может охлаждать дымовые газы до 160°C и получить не выше значения КПД выработки электроэнергии. При этом тепловая схема такой парогазовой установки имеет более простые и более низкие капитальные затраты в эксплуатации. Для повышения эффективности выработки электроэнергии приходится усложнять тепловую схему парогазовой установки, при этом с использованием двух и трехконтурных утилизационных котлов. В данной работе приведены методические расчеты тепловой схемы парогазовой установки с двумя контурными, утилизационными котлами.
Исходные данные
Тепловые схемы состоят из двух одинаковых ГТУ, двух одинаковых КУ, деаэраторов и паровых турбин с конденсацией. Деаэратор питается паром в коллекторе, к которому подключены трубопроводы двух УЗК низкого давления контуров.
Каждый из двух параллельно работающих ГТУ выбрасывает отработанные газы в собственные утилизационные котлы.
Пары смешиваются в коллекторе пара высокого давления общего потока и выхода нагретого, передается в контуры турбины. Потоки пара низкого давления перемешивается друг с другом и подается в камеру смешения, расположенные перед ЦНД.
ГТУ имеет следующие характеристики:
1. электрическая мощность Nэ= 170 МВт;
2. расход уходящих газов Gг =525 кг / с;
5. Газы, отходящие от ГТУ, являются смесью атмосферного воздуха и продуктов чистого сгорания;
6. Внешняя температура воздуха tатм.= 15°С, давление ратм.= 105 Па;
7. Давление конденсатора рк= 5 кПа; влажность 10%;
8. Давление в контуре КУ: p0вд= 5 МПа; р0нд= 0,5 МПа;
9. Давление деаэратора рд= 0,5 МПа.
Рисунок 1-технологическая схема парогазовой установки и диаграмма Q-T
Рисунок 2 – расчет друхконтурного ПГУ
Расчет утилизационной котельной
Опираясь на эту схему, можно создать уравнение теплового и материального баланса, которое соответствует различным элементам КУ. Уравнения материального баланса отражают стационарность потока среды.
Уравнение теплового баланса одного КУ для суммарных поверхностей пароперегревателя и испарителя высокого давления
, (1)
где Gг=935 кг/с – расход газов,уходящих из одного ПГУ; Id=595,5 кДж/кг - Энтальпия отходящих газов от ГПК, определяемая согласно таблице на рисунке А (приложение Б);p0вд=5 МПа; t0вд =520°С – при заданных параметрах энтальпия будет равна h0вд = 3480,2 кДж/кг; hэквд = 1154,6 кДж/кг энтальпия воды из экономайзера высокого давления (в условиях насыщения при давлении р0вд).
Паровая энтальпия высокого давления определяется по диаграмме H-s. Параметры определения температуры t0вд и давления р0вд определяются в соответствии с температурой насыщения t0вд энтальпии в экономайзере.
Выбираем температурный напор δt= 31°С и находим температуру газа
= ts + δtэк= 264+31 = 295°С, (2)
а по ней (приложение Б) энтальпия газа перед экономайзером высокого давления 
= 310 кДж/кг.
Из уравнения (1) определяем расход пара высокого давления, генерирующего один КУ, который:
Контур высокого давления для экономайзера имеет следующее соотношение:
где 
=640 кДж/кг - энтальпия питательной воды от деаэратора (приняв давление в деаэрторе рд=0,5 МПа); определим 
-энтальпию газов, отходящих от теплообменников контура ВД (энтальпию газов в экономайзере контура высокого давления):
= 235°С соответствует темпертуре газов.
Контур КУ низкого давления для совокупных поверхностей пароперегревателя и испарителя:
(4)
Энтальпия газов 
в этом отношении определяется по температуре на входе в ГТУ:
= ts+δt0нд= 152 + 20 = 172°С
где δt0нд= 20°С - выбранное температурное давление в пинч-точке. Выбираем 
=180 кДж/кг.
Энтальпия пара из контура низкого давления находится по давлению в контуре р0нд = 0,5 МПа и температуре t0нд = 
=235 - 30 = 205°С, где 
= 30°С- выбрнное температурное давление. Выбираем 
= 2866 кДж/кг. Энтальпия воды в барабане контур низкого давления (энтальпия воды в условиях насыщения при давлении) 
= 640 кДж/кг.
Из выражения (4) определим расход пара с помощью контура КУ низкого давления:
Принимаем температуру питательной воды, входящий в ГТУ, tгпк= 60°С. Тогда эта температура соответствует энтальпие hпв=251 кДж/кг.
Рассчитаем, что нагрев конденсата в ГТУ и деаэраторе осуществляется примерно равномерно. Энтальпию воды принимаем равной ГПК, 
= 460 кДж/кг, а температура соответствует 
=110°С.
Из выражения теплового баланса для деаэратора
(5)
находим расход пара в деаэраторе
Уравнение теплового баланса для точки смешивания потока конденсата от конденсатора и линии рециркуляции
(6)
где энтальпия конденсата в состоянии насыщения при, рециркуляция, позволяет найти расход при 
= 138 кДж/кг, рк = 5 кПа
Тепловой баланс для ГПК
(7)
из формулы (7) найдем энтальпию уходящих газов:
Температура уходящих газов (рисунок 2) 
= 120°С.
КПД КУ определим по формуле (8):
(8)
Тепло, отданное газами ГТУ в паротурбинный цикл
полученное паром,
Разница полученных величин не превышает 0,03%, что свидетельствует о правильности расчетов. В дальнейшем будем считать, что тепловая мощность одного КУ равна среднему значению 
=8 
/2=249344,23кВт.
Тепло, подводимое к воде (пару) в отдельных элементах одного КУ:
для ГПК
для испарителя низкого давления
где 
= 2108,4 кДж/кг – теплота испарения, определяемая по давлению ронд
где 
= 2748,5 кДж/кг – энтальпия насыщенного пара при двлении ровд.
для пароперегревателя высокого давления
где 
= 1638,2 кДж/кг – теплота испарения, определяемая по давлению ровд
где 
= 2792,8 кДж/кг – энтальпия насыщенного пара при давлении ровд.
Соответствующие относительные величины
Тепловая диаграмма КУ показана на рисунке 3
3 сурет-Тепловая диаграмма КУ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В расчетной работе произведен расчет двухконтурной утилизационной котельной на основе уравнений материальных балансов. Были взяты следующие значения: средняя тепловая мощность КУ 
=431121,5 кВт и соответствующие относительные величины 
, 
, 
, 
, 
, 
.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1 Тезисы докладов XLIV научно-технической сессии по проблемам газовых турбин М., 1997. С. 8-12.
2 Пичугин И.И., Цветков А.М., Симкии М.С. Особенности проектирования паровых турбин ЛМЗ// Теплоэнергетика. 1993, № 5. С. 10 - 21.
3 Шегляев A.B. Паровые турбины М.: Энергоатомиздат, 1993. 384 с.
4 Стационарные газотурбинные установки / Л.В. Арсеньев, В.Г. Ты- рышкин, И.А. Богов и др. Под ред. Л.В. Арсеньева и В.Г. Тырышкина. Л.: Машиностроение, 1989. 543 с.
5 Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980. 424 с.