Оптимизация структуры и параметров тепловых схем конденсационных парогазовых установок с котлами-утилизаторами трех давлений

• Автор: Сигидов, Ярослав Юрьевич
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 209 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ВЫПОЛНЕННЫХ РАБОТ ПО ОПТИМИЗАЦИИ СТРУКТУРЫ И ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ ПГУКЭССКУ

1.1. Актуальность развития энергетики на базе парогазовых технологий.1

1.2. Термодинамические основы парогазовых циклов.

1.3. Обзор существующих тепловых схем парогазовых установок

с котломутилизатором трх давлений

1.4. Обзор работ по исследованию и оптимизации энергетических показателей ПГУКЭС с КУ

1.5. Постановка задачи и цели исследования.

ГЛАВА 2. МЕТОДИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ РАСЧТА ТЕПЛОВЫХ СХЕМ ПГУКЭС С КОТЛАМИУТИЛИЗАТОРАМИ ТРХ ДАВЛЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ.

2.1. Варианты тепловых схем ПГУКЭС с котламиутилизаторами трх давлений.

2.2. Основные положения методики расчтов схем и определения показателей тепловой экономичности ПГУКЭС с КУ трх давлений
2.2.1. Расчт газотурбинной установки
2.2.2. Расчт котлаутилизатора
2.2.3. Расчт паротурбинной установки
2.2.4. Определение показателей тепловой экономичности ПГУ с котламиутилизаторами.
2.2.5. Особенности определения показателей тепловой экономичности ПГУКЭС с КУ с учетом затрат электроэнергии на собственные нужды.
2.2.6. Алгоритм расчта тепловой схемы ПГУ с КУ трх давлений
2.3. Описание программного продукта
2.3.1. Ввод исходных данных.
2.3.2. Вывод результатов расчетов.
2.4. Определение показателей тепловой экономичности и выбор оптимальной структуры тепловой схемы трехкоитурной ПГУ
2.5. Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ПГУКЭС С ТРХКОНТУРНЫМИ КОТЛАМИУТИЛИЗАТОРАМИ.
3.1. Методика оптимизации начальных параметров пара ПГУКЭС с КУ трх давлений. Критерий оптимизации
3.2. Условия расчета. Ограничения и допущения
3.3. Оптимизация начальных параметров ПГУКЭС с трхконтурными котламиутилизаторами
3.3.1. Давления в контурах котлаутилизатора
3.3.2. Температура перегретого пара на выходе из котлаутилизатора.
3.4. Исследование влияния различных характеристик схемы ПГУ
КЭС на оптимизацию начальных параметров пара.
3.4.1. Влияние выбора температурного напора на горячем конце
перегревателя высокого давления на оптимальные
начальные параметры пара
3.4.2. Влияние температуры дымовых газов на входе в котел
9 утилизатор на оптимальные начальные параметры пара
3.4.3. Влияние выбора давления в конденсаторе паротурбинной
установки на оптимальные начальные параметры пара.
3.4.4. Влияние внутреннего относительного КПД ПТУ на оптимальные начальные параметры пара.
3.5. Зависимости оптимальных параметров пара.
3.6. Оптимизация начальных параметров ПГУКЭС с
трехконтурными КУ на базе различных типов ГТУ.
3.6.1. Характеристика ГТУ.
3.6.2. Оптимизация начальных параметров пара ПГУ на базе рассматриваемых ГТУ.
3.7. Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. ТЕХНИКО ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ
НАЧАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПАРА ПГУКЭС С КОТЛАМИУТИЛИЗАТОРАМИ ТРХ ДАВЛЕНИЙ НА БАЗЕ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ ГТУ.
V 4.1. Основные положения методики определения экономической
эффективности.
4.2. Оценка стоимости строительства различных вариантов ПГУ
КЭС с КУ трх давлений
4.2.1. Оценка стоимости газотурбинной установки.
4.2.2. Оценка стоимости котлаутилизагора.
4.2.3. Оценка стоимости паротурбинной установки.
4.2.4. Оценка изменения капитальных вложений в строительство трехконтурной ПГУКЭС от начальных параметров пара
4.3. Экономическая эффективность увеличения начального давления пара в трехконтурной ПГУКЭС.
4.4. Вывод по главе 4.
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


В настоящее время трехконтурная ПГУ представляет собой наиболее сложную и эффективную установку по производству электроэнергии . В году Карно впервые высказал идею создания парогазовых установок. По мере развития паровых и газовых турбин стала возможной практическая реализация его идей, и первая парогазовая установка была реализована по проекту Хольцварта в году 3. Таким образом, прошло почти сто лет с момента создания первой ПГУ. Основными составляющими элементами парогазовой установки являются газотурбинная установка, теплообменный аппарат, где утилизируется часть теплоты уходящих газов и паротурбинная установка. В газотурбинных установках температура подвода тепла к рабочему телу, которым являются продукты сгорания топлива, совпадает с температурой горячего источника Г, ГГ0Р, а в случае многоступенчатого подвода тепла с числом ступеней оо приближается к постоянной. Если пренебречь разностью температур в процессах теплообмена и работой питательного насоса, то получится идеальный цикл двух рабочих тел, соответствующий обратимому циклу Карно. Идеальный парогазовый цикл в координатах ТБ показан на рис. Ьсс1а, а паровая часть контуром . Рис. Термический КПД такого цикла равен термическому КПД обратимого цикла Карно, и зависит только от значений температур подвода тепла в газовой части и отвода тепла в паровой. По этой причине приходится производить промежуточный перегрев пара. Рис. На рис. ТБ изображен идеальный цикл ПГУ с котломутилизатором одного давления. Подогрев питательной воды , парообразование и перегрев пара осуществляется в котлеутилизаторе только за счт теплоты газов ГТУ. Таким образом, на термодинамическую эффективность ПГУ с КУ наиболее сильное влияние, помимо параметров газового цикла, оказывают начальные параметры пара давление и температура. Рис. Величины температурного напора в перегревателе и на холодном конце испарителя должны выбираться на основании техникоэкономических расчтов. Возможный интервал изменения начальных параметров парового цикла зависит от температуры отработавших в газовой турбине продуктов сгорания и допустимой конечной влажности пара на выходе из паровой турбины. Кроме того, существуют ограничения, определяемые условиями прочности используемых материалов. На рис. ПГУКЭС с трхконтурным котломутилизатором. Увеличение количества ступеней давлений в паровой части приводит к росту КПД всего цикла. Одновременно, соответствующая максимуму КПД температура уходящих газов Оук снижается. Таким образом, ввод каждой дополнительной ступени давления в паровом цикле эквидистантно приближает среднюю изобару пароводяного рабочего тела к изобаре охлаждения выхлопных газов газовой турбины . Изменение эффективности цикла от увеличения количество ступеней давления в паровой части наглядно проиллюстрировано на рис. Следует отметить, что изменение температуры уходящих газов в широком интервале происходит только в паровом цикле одного давления. Для парового цикла двух, а тем более трх давлений ее изменение незначительно. Рис. Успехи во внедрении ПГУ в электроэнергетику промышленно развитых стран явились результатом целенаправленной технической политики ряда ведущих энергомашиностроительных фирм, уделяющих большое внимание совершенствованию конструкций агрегатов ГТУ, технологии их изготовления. В первую очередь это i, i, iii, и др. Некоторые основные показатели ГТУ при I нового поколения приведены в табл. Таблица 1. Тип ГТУ V. Высокие показатели ГТУ достигнуты путем совершенствования проточной части компрессоров и турбин, применения более эффективных систем охлаждения деталей турбин и камеры сгорания, использования отлитых с направленной кристаллизацией или монокристаллических лопаток, термобарьерных покрытий и керамических узлов и других мероприятий. Фирмы активно работают над созданием ГТУ следующего поколения, которые будут работать с начальной температурой газов более С и проектированием на их основе ПГУ с КПД более на природном газе . В настоящее время в мире действует достаточно большое количество ПГУ с трхконтурными котламиутилизаторами. Основные характеристики по ряду ТЭС приведены в Приложении 1, согласно ,, , .