Эффективность и параметры паропаровых энергоблоков ТЭС

• Автор: Квривишвили, Арсений Робертович
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 253 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СХЕМЫ, ПАРАМЕТРЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ГОТОВНОСТЬ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ ДВУХКОНТУРНЫХ УГОЛЬНЫХ ЭНЕРГОБЛОКОВ ТЭС.

1.1. Исходные предпосылки

1.2. ПГУ с внутрицикловой газификацией угля

1.3.ПГУсКС Д.

1.4. ПГУ с воздушным котлом

1.5. Паропаровой энергоблок

1.5.1. Схема и параметры

1.5.2. Технологическая готовность паропаровых энергоблоков

1.6. Выводы и задачи исследования

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.
2.1. Выбор тепловой схемы
2.2. Расчет агрегатов высокотемпературного контура.
2.2.1. Общие положения
2.2.2. Тепловой расчет и определение конструктивнокомпоновочных параметров пылеугольного котла. Особенности расчета
2.2.2.1. Тепловой баланс котла.
2.2.2.2. Тепловые балансы по поверхностям нагрева
2.2.2.3. Расчет топки
2.2.2.4. Расчет конвективных поверхностей нагрева
2.2.2.5. Методика гидравлического расчета
2.2.3. Методика теплового расчета и особенности определения конструктивнокомпоновочных параметров высокотемпературной паровой турбины
2.2.3.1 Методика теплового расчета.
2.2.3.2. Расчет на прочность рабочих лопаток.
2.2.4. Тепловой расчет и определение конструктивнокомпоновочных параметров парового компрессора
2.3. Выводы.
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1. Выбор схемы ЭПГ1 для термодинамического исследования.
3.2. Влияние параметров цикла на КПД ЭПП
3.3. Анализ тепловой экономичности ЭПП
3.4. Выводы.
ГЛАВА 4. КОНСТРУКТИВНОКОМПОНОВОЧНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ АГРЕГАТОВ ЭПП И ИХ АНАЛИЗ.
4.1. Исходные данные
4.2. Конструктивнокомпоновочные показатели пылеугольпого котла и их анализ
4.3. Анализ конструктивнокомпоновочных показателей высокотемпературной паровой турбины .
4.4. Конструктивнокомпоновочные показатели парового компрессора
4.5. Компоновка ЭПП.
4.6. Выводы.
ГЛАВА 5. ТЕХНИКОЭКОНОМ1РЕЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭПП.
5.1. Капиталовложения в высокотемпературное оборудование ЭПП
5.2. Оценка капиталовложений в котелутилизатор.
5.3. Оценка капиталовложений в технические системы и сопутствующее оборудование
5.4. Результаты расчета капиталовложений в агрегаты и ЭПП в целом.
5.5. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ


После дальнейшего перегрева пара утилизационного контура в пылеугольном котле последний с параметрами р()*-. О*=0. С поступает на утилизационную паровую турбину 3. Рис. Состояние пара высокотемпературного контура (х) перед компрессором достигается (в общем случае) дальнейшим охлаждением пара (в процессе Ух,х) охлаждающей водой. Работа утилизационного контура схожа с работой утилизационного контура бинарных ПГУ. Нго особенностью является отсутствие системы регенерации, а также то, что в котле-утилизаторе осуществляется лишь частичный перегрев пара утилизационного контура, дальнейший его перегрев производится в пылеугольном котле. Ближайшим аналогом такого энергоблока является ПГУ с внешним сжиганием (рис. Для конвективных поверхностей нагрева этот фактор тоже является существенным, так как коэффициент теплоотдачи продуктов сгорания топлива не превышает 0 Вт/(м2-К). В низконапорном высокотемпературном паротурбинном рабочем контуре ЭПП рабочем телом является пар с коэффициентом теплоотдачи на уровне 0 Вт/(м2*К), что повышает коэффициент теплопередачи от продуктов сгорания топлива к пару в пароперегревателе высокотемпературного пара, расположенном в пылеугольном энергетическом котле КА, до значений около 0 Вт/(м2К), если поверхность нагрева является радиационной, и до значений около Вт/(м2-К) для конвективной поверхности нагрева. Следовательно, использование в качестве рабочего тела пара вместо воздуха приводит по сравнению с аналогом к увеличению в 1,4. Замкнутость низконапорного высокотемпературного паротурбинного рабочего контура обусловливает независимость вырабатываемой мощности от температуры окружающей среды, что повышает эффективность регулирования режимов работы установки. Высокотемпературный цикл со сжатием пара вместо конденсации был предложен еще в -х годах XX века у нас в стране М. А. Барановским и Филь-дом за рубежом [1,3]. Следует отметить, что данная комбинация циклов Фильда-Барановского-Ренкина предлагается впервые [, , , ]. Состав оборудования, который мог бы реализовать предложенную комбинацию циклов до настоящего времени не в отечественной, не в мировой практике не разрабатывался. Вместе с тем КПД такой установки, как показывают расчеты, может составлять до - %, что находится на уровне самых лучших перспективных разрабатываемых в настоящее время энергоблоков, работающих на угле. Предложенная технология основана на низких давлениях рабочего тела (в отличие от блоков ультрасверхкритических параметров) и высоких температурах (как в современных Г1ГУ и ГТУ). КПД энергоблока за счет ввода перегрева как в высокотемпературном, так и в утилизационном контуре, использования промежуточного охлаждения в компрессоре, перехода к схемам 2-х и 3-х уровней давления в котле-утилизаторе, комбинированной выработки электрической и тепловой энергии. Технологическая готовность ЭПГ1 обеспечена уже накопившемся в энергетике опытом разработки и создания высокотемпературных установок. Так, например, выполнены проработки ГТУ с внешним сжиганием, работающие с температурой средьт . С [, , ]. В таких установках воздух подогревается до . С в керамических теплообменниках котла. Перспективной целью программы «Чистый уголь» является повышение температуры воздуха в котле до °С для прямой подачи его в турбину. В настоящее время конструкционные материалы могут выдерживать температуры . С. К ним относятся хромисто-никелиевые и хромисто-алюминиевые стали (Ст), дисперсионные композиционные материалы (ДКМ) на основе никеля, его сплавов и хрома, эвтектические композиционные материалы (ЭКМ) на основе ниобия, композиционная керамика (КК) [, , , , , ]. Некоторые характеристики таких материалов приведены в табл. Эти жаропрочные материалы могут применяться для изготовления поверхностей нагрева пылеугольного котла, а также лопаток газовых турбин, ка-мер сгорания, трубопроводов, работающих при высоких температурах (окислительной среде, среде перегретого водяного пара), имеющих высокую эрозионную стойкость под действием мощных тепловых потоков и хорошие технологические свойства.