Обзор методов повышения эффективности парогазовых установок утилизационного типа с двумя уровнями давления путем внедрения контура промежуточного перегрева
Автор: Андреев К.Д., Рожко Р.Р.
Журнал: Международный журнал гуманитарных и естественных наук @intjournal
Рубрика: Технические науки
Статья в выпуске: 5-1 (44), 2020 года.
Бесплатный доступ
Развитие национальной энергетики в России предполагает перспективы разработки и введения в использование парогазовых установок утилизационного типа, которые применяются на тепловых электрических станциях. Основная цель модернизирования парогазовых установок с котлом-утилизатором заключается в увеличении показателя коэффициента полезного действия, относящегося к паровым турбинам, который изначально составляет 34-37%, по причине отсутствия регенерационной системы и невысоких первоначальных параметров водяного пара. Промежуточный перегрев водяного пара, не полностью отработавшего в текучей части турбины, способствует увеличению показателя тепловой экономичности ПГУ. Повышение значения коэффициента полезного действия газотурбинной установки, составляющего на начальном этапе 38-40%, является второй по значимости задачей, требующей решения. Низким показателям КПД способствует повышенные затраты энергии, уходящие на работу привода турбокомпрессора. В результате проведенных исследований, мы можем утверждать, что применение технологии промежуточного перегрева пара, не полностью отработавшего в паровой турбине парогазовой установки, является альтернативным способом повышения эффективности работы ТЭС.
Промежуточный перегрев, газовая турбина, котел-утилизатор, парогазовая установка
Короткий адрес: https://sciup.org/170187638
IDR: 170187638 | DOI: 10.24411/2500-1000-2020-10452
Review of methods of increasing efficiency of steam-gas plants of recycling type with two pressure levels by introduction of intermediate overheating duct
Development of national energy in Russia implies prospects of development and introduction into use of steam-gas plants of recycling type, which are used at thermal electric stations. The main objective of the modernization of steam-gas plants with a recovery boiler is to increase the efficiency of steam turbines, which is initially 34-37%, due to the absence of a regeneration system and low initial steam parameters. Intermediate overheating of water vapour not completely exhausted in the fluid part of the turbine increases the thermal efficiency of the SGP. Increasing the efficiency of the gas turbine plant at the initial stage of the 38 - 40% is the second most important task to be solved. Low efficiency indicators are facilitated by increased energy consumption, which is used for operation of turbocompressor drive. As a result of the studies carried out, we can argue that the use of the technology of intermediate steam overheating, which has not fully worked out in the steam turbine of the steam-gas plant, is an alternative way to increase the efficiency of the power plant.
Текст научной статьи Обзор методов повышения эффективности парогазовых установок утилизационного типа с двумя уровнями давления путем внедрения контура промежуточного перегрева
Целью работы является повышение эффективности работы парогазовой установки с котлом утилизатором двух уровней давлений путем использования промежуточного перегрева водяного пара.
Коэффициент полезного действия, а также мощность ПТ парогазовой установки повышаются за счет применения технологии промежуточного перегрева водяного пара, посредством повышения теплового перепада пара. К параметрам, улучшенным за счет этой технологии, относятся долговечность и надежность ПТ, так как уменьшается риск возникновения эрозии лопаток на конечном этапе [1].
Проведем анализ варианта применения промежуточного перегрева водяного пара на ПГУ с котлом-утилизатором двух уровней давлений в области высоких показателей температур котла-утилизатора на тепловых электростанциях (рис. 1).
Размещение промежуточного пароперегревателя в зоне высоких температур уходящих газов двухконтурного котла-утилизатора. Представлены три метода расположения промежуточного парового перегревателя (ПП) в контуре высокого давления котла-утилизатора (рис. 2):
1) ПП располагается параллельно основному пароперегревателю высокого давления (ПЕВД);
2) ПП располагается в рассечку ПЕВД;
3) ПП располагается после ПЕВД.
4.ВД температура парового цикла ' - и, соответственно, температура повторного пере- грева водяного пара • । определяется температурой газов после газовой турбины и заданным температурным напором на горячем конце пароперегревателей [2]:
При первом варианте вторичный перегрев водяного пара происходит до показателя первоначальной температуры парово-
ДТ) #-вд го цикла ।: । ' '': ■ при давлении на вы ходе из ЦВД паровой турбины. Начальная
г^ - г" - - г" -
Рис.1. Варианты размещения промежуточного пароперегревателя:
1 - в зоне высоких температур котла-утилизатора, 2 - в хвостовой части котла-утилизатора, 3 - в камере сгорания газотурбинной установки
При втором методе размещения парового перегревателя показатель температуры Л 2) повторно перегретого водяного пара ' । зависит от значения температуры газов после первой ступени ПЕВД:
-
(2) _ Л' _ кгвд-1
I.H ЛЛ.Л ; - л . (2)
В этом случае необходимо стабильное поддержание пониженного значения тем-
Д2) Л1)
пературы : ..i ■ ;п.. в отличии от перво го способа размещения.
При третьем варианте расположения пароперегревателя показатель температуры вторично перегретого водяного пара зависит от температуры газов после поверхности нагрева ПЕВД и, следовательно, в данном случае результирован наименьший выигрыш в тепловой экономичности паровой турбины на ряду с первыми двумя способами расположения промежуточного парового перегревателя:
.(3) пп
•
- ГПЕВД ors .
Рис. 2. Методы расположения промежуточного ПП в контуре высокого давления КУ: а) ПП параллельно ПЕВД; б) ПП в рассечку ПЕВД; в) ПП после ПЕВД
В представленных формулах (1) – (3): δt – температурный напор на «горячей» стороне промежуточного пароперегревателя [3]. Таким образом, наиболее выигрышным расположением парового перегревателя является параллельное относительно основного ПП высокого давления, этому свидетельствуют условия поддержания показателя температуры повторного перегрева водяного пара, который приравнива-
Вывод: в результате исследования методов повышения эффективности парогазовых установок утилизационного типа двух уровней давления путем внедрения контура с промежуточным перегревом в зоне высоких температур КУ выявлен предпочтительный метод расположения ПП (параллельно основному пароперегревателю).
ется к температуре «свежего» пара.
Список литературы Обзор методов повышения эффективности парогазовых установок утилизационного типа с двумя уровнями давления путем внедрения контура промежуточного перегрева
- Кудинов А.А., Хусанов Л.М. Влияние промежуточного перегрева пара на экономичность парогазовой установки на примере ПГУ-550 // Энергосбережение и водоподготовка. - 2015. - №2 (94). - С. 10-13.
- Sulliven R.E. The Timlen Company's Canton plant utilizes a condensing heat exchanger to recover boiler stack heat to preheat makeup water // ASHRAE J. 1985. 27. № 3. Р. 73-75.
- Энергетика России. Проблемы и перспективы. Труды Научной сессии Российской академии наук / под ред. Фортова В.Е., Леонова Ю.Г. - М.: Наука, 2006. - 499 с.
