Способ работы парогазовой установки Советский патент 1993 года по МПК F01K23/10 

Изобретение относится к теплоэнергетике и, в частности, к способам работы па- рогазовойустановки с котлами-утилизаторами.

Целью изобретения является повышение экономичности установки на нерасчетных режимах.

На чертеже изображена принципиальная схема установки.

Схема парогазовой установки включает газотурбинный агрегат 1, котел-утилизатор 2 двух давлений. В газовом тракте котла- утилизатора 2 размещены поверхности на; грева: пароперегреватель 3, испаритель А и экономайзер 5 высокого давления, пароперегреватель б, испаритель 7 и экономайзер 8 низкого давления, и газоводяной подогреватель низкого давления (ГВПНД) 9. Кроме того, в схему включены барабаны-сепараторы высокого 10 и низкого 11 давления, насосы принудительной циркуляции 12, 13, питательные насосы 14, 15, деаэратор 16, включенный в рассечку между экономайзером 8 и ГВПНД 9, магистрали свежего пара высокого и низкого давления 17,18, паровая турбина 19, конденсатор 20, конденсатный -насос 21. Паропровод питания деаэратора 22, регулирующий клапан 23, система регулирования 24, нагнетатели природного газа 25, 26. Газотурбинный агрегат включает компрессор 27, камеру сгорания 28, газовую турбину.29. Кроме того, в схеме предусмотрен датчик температуры 30.

Работа парогазовой установки осуществляется следующим образом.

Воздух из атмосферы с температурой 15°С поступает в компрессор 27 газотурбинного агрегата, где сжимается до давления около 1,0 МПа (здесь и далее приведены параметры проектируемой ПГУ на базе газотурбинного агрегата ГТН-16М УТМЗ). После сгорания топлива в камере сгорания 28 образующиеся продукты горения с температурой около 850°С поступают в газовую турбину 29. После расширения в газовой турбине 29 уходящие газы с температурой 370°С (430°С) поступают в котел-утилизатор 2. где в поверхностях нагрева 3-9 генерируется пар двух уровней давления высокого 4 МПа и низкого 0,6 МПа. Генерирование пара осуществляется следующим образом.

Конденсат из конденсатора 20 паровой турбины 19 конденеатным насосом 21 подается в ГВПНД 9, где нагревается до температуры ид « 140°С, затем нагретая вода поступает в деаэратор 16, где осуществляется нагрев воды до температуры 1д$ 150°С. Из деаэратора 16 вода питательным насосом 15 подается в контур низкого давления, состоящий из экономайзера 8, испарителя 7, барабана 11, насоса принудительной циркуляции 13 и пароперегревателя 6 низкого давления.

Из контура низкого давления питательным насосом 14 вода подается в контур высокого давления, состоящий из экономайзера 5, испарителя 4,барабана 10, насоса принудительной циркуляции 12 и пароперегревателя 3 высокого давления. В

контурах высокого и низкого давления вырабатывается пар указанных выше параметров. Охлажденные дымовые газы из котла-утилизатора 2 с температурой 110°С отводятся в атмосферу.

Полученный в котле-утилизаторе 2 пар по магистралям 17 и 18 поступает в паровую турбину 19. После расширения в паровой турбине 19 отработанный пар поступает в конденсатор 20, где конденсируется при

давлении 0,01 МПа и температуре 45°С.

Для деаэрации конденсата по паропроводу 22 с регулирующим клапаном 23 в деаэратор 16 поступает греющий пар из магистрали свежего пара низкого давления

18.

Датчик 30 измеряет температуру воды на выходе из ГВПНД (цд) и передает результаты измерения в систему регулирования 24. Система регулирования 24 обеспечивает

воздействием на регулирующий клапан 23 поддержание давления в деаэраторе 16 на уровне задаваемой уставки. Причем, если давление в деаэраторе 16 выше уставки, клапан 23 прикрывается, а если ниже - открывается. Значение указанной уставки вычисляется системой 24 по следующим соотношениям:

расчетная температура кипения в деаэраторе

гдз г1Д+ + 10 150°С, где Дгд-заданное значение недогрева воды до кипения в деаэраторе 16.

Давление в деаэраторе вычисляется как давление насыщения по полученной расчетной температуре кипения

Рд Р5(1500С) 0,5МПа. Вычисление производится с помощью табличной базы данных, либо аппроксимирующей функции.

Мощность газотурбинного агрегата 1 при этом составляет 14 МВт и используется для привода нагнетателя 25. Мощность паровой турбины 19 в расчете на утилизацию тепла за одним газотурбинным агрегатом , ГТН-16М составляет 5 М Вт и может использоваться либо для привода нагнетателя 26, как показано на рис.1, либо электрогенератора.

Описанный выше режим является нерасчетным и характеризуется нагрузкой около 87% от номинала. Номинальный режим ПГУ характеризуется следующими параметрами:

начальная температура газов перед газовой турбиной 920°С;

температура газов на входе в котел-утилизатор 2 - 430°С;

худ- 122°С;

+ 10 132°C;

Рд 0,ЗМПа;

мощность газотурбинного агрегата 16 МВт;

мощность паровой турбины 8 МВт.

Как видно из приведенных данных, которые получены на численной модели ПГУ РАПАГУ (СЗО ВНИПИэнергопром - НПО ЦКТИ) нерасчетный частичный режим ПГУ характеризуется перегревом ГВПНД, в связи с чем температура воды после ГВПНД может повыситься на 10-20°С по сравнению с номинальным режимом.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с прототипом обеспечивает полезное использование этой повышенной температуры благодаря поступлению более горячей воды в экономайзер низкого давле- ния 8, и увеличения паропроизводительно- сти контура низкого давления, а, следовательно, и КПД ПГУ на величину до 0,5% отн. Более низкая экономичность прототипа при этом связана с поддержанием постоянного давления в деаэраторе на уровне, соответствующем расчетному номинальному режиму (0,3 МПа). Это требует сброса части горячей воды после ГВПНД в конденсатор. Таким образом, теряется часть тепла из котла-утилизатора, в экономайзер низкого давления поступает более холодная вода, что снижает паропроизводи- ельнрсть контура низкого давления и экономичность ПГУ.

Перегрузочные режимы ПГУ характеризуются недогрузкой ГВПНД по теплу, т.е. недогревом воды после ГВПНД до расчет0

5

0

5

0

5

0

5

ной температуры 122°С. При этом реализация предлагаемого способа приведет к снижению давления в деаэраторе при сохранении расхода пара на деаэратор. В прототипе при постоянном давлении в деаэраторе расход греющего пара будет больше, чем также определяет повышенную экономичность предлагаемого способа по сравнению с прототипом.

Формула изобретени я

Способ.работы парогазовой установки путем выработки мощности в газотурбинном агрегате, утилизации тепла уходящих газов1 азотурбинного агрегата в поверхностях нагрева котла-утилизатора с генерацией пара, получения мощности от выработанного пара в паровой турбине, конденсации отработанного пара в конденсаторе, а также деаэрации питательной воды в деаэраторе, включенном по тракту питательной воды в рассечку между поверхностями нагрева котла-утилизатора и подключенном к магистрали свежего пара через паропровод с регулирующим клапаном, и поддержания с помощью регулирующего клапана давления в деаэраторе tfa уровне заданной уставки, отличающий- с я тем, что, с целью повышения экономичности установки на нерасчетных режимах, измеряют температуру воды на входе в деаэратор, а уставку по давлению в деаэраторе определяют, исходя из следующих соотношений:

(гд8),

tfls tiA + Агд, где Рд- уставка по давлению в деаэраторе;

PsCtfls) - функциональная зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры;

ti д - температура воды на входе в деаэратор;

хдз - расчетная температура кипения в деаэраторе;

Лхд - заданный недогрев до кипения в деаэраторе.

Использование: теплоэнергетика и в частности в способы работы парогазовой установки с котлами-утилизаторами. Сущность изобретения: датчик 30 измеряет температуру воды на входе в деаэратор и передает результаты измерения в систему регулирования 24. Система регулирования поддерживает давление в деаэраторе 16 на уровне задаваемой установки. А уставку определяют исходя из соотношения: Рд Ps(tfls), где Рд -уставка подавлению в деаэраторе; t дз 11д -Д т,д - функциональная зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры; 11Д.- температура воды на входе в деаэратор; t дз - расчетная температура кипения в деаэраторе; Дт.д - заданный недогрев до кипения в деаэраторе. 1 ил.