Реконструкция Омской ТЭЦ – 3

 

 

Таблица 1.3 - Техническая характеристика котла – утилизатора

 

Наименование	Нагрузка ГТУ
	100 %			50 %
Температура питательной воды, оC	104			104
Температура наружного воздуха, оC	-20/-30	0	+20	-20/30	0	+20

 

Температура газов на входе, оC	510	519	526	432	444	458
Расход газов на входе, кг/с	196	186	173	150	142	133
Паропроизводительность, т/ч	105	103	97,7	61,2	60,9	60,2
Температура пара на входе, оC	292	294	297	285	289	293
Давление пара за котлом, МПа	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Температура уходящих газов, оC	101	99	97	100	97	94
Аэродинамическое сопротивления, Па	1480	1340	1180	888	806	718
Температура газов на входе в ГВТО, оC	159	157	155	164	161	159
Расход воды через ГВТО, т/ч	199	199	199	199	199	199
Температуры на входе/выходе ГВТО, оC	70/121	70/118	70/115	70/126	70/121	70/117

 

1.10 Водоподготовка

 

Установка двухступенчатого Na-катионирования с предочисткой предназначена  для восполнения потерь пара и  конденсата в тепловой схеме ТЭЦ  с котлами-утилизаторами давлением 1,5 МПа. Проектная производительность установки подпитки котлов по умягченной  воде составляет 1500 м³/час. Установка была полностью введена в эксплуатацию в 1954-1956 гг.

Источником технического водоснабжения Омской ТЭЦ-3 является сырая вода из р. Иртыш.

Сырая вода от напорных коллекторов  насосной станции ОАО ”Сибнефть-ОНПЗ”  подается в турбинный цех станции, где во встроенных пучках конденсаторов  подогревается до температуры 40°С. Подогретая исходная вода насосами сырой воды производительностью 500 м³/ч и 1080 м³/ч и Н=33-35 м.в.ст. подается по трубопроводам сырой воды на осветлители типа МПС, где подвергается известкованию с коагуляцией. Как резерв, имеется подвод в химический цех холодной сырой воды из промводовода, циркуляционной воды через перемычку в турбинном цехе и воды из пожарного трубопровода. После осветлителей, известково-коагулированная вода поступает в промежуточные баки, откуда перекачивающими насосами подается на механические фильтры (МФ), на которых осуществляется ее полное осветление и поступает на установку Na-катионирования.

Существующая установка  выполнена по схеме двухступенчатого Na-катионирования с параллельным включением фильтров. После механических фильтров  осветленная вода направляется на Na-катионитовые фильтры I ступени, после чего попадает в баки умягченной воды. Из баков  умягченной воды (БУВ) насосами (НУВ) вода подается на Na-катионитовые фильтры II ступени, после которых направляется в турбинный цех на подпитку котлов-утилизаторов [22].

В качестве фильтрующего материала  механических фильтров предочистки  применяется  термоантрацит отечественного производства.

Na-катионитовые фильтры  I ступени установки загружены  отечественным катионитом КУ-1, а  фильтры II ступени катионитом  КУ-2 [22].

Отмывочные воды после  взрыхления механических фильтров и Na-катионитовых фильтров, и регенерационные воды Na-катионитовых фильтров установки  подпитки котлов I очереди имеют  прямой сброс в промливневую канализацию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ  ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ГТУ

 

 

Целью расчета  тепловой схемы ГТУ является определение  параметров рабочего тела, расхода  топлива и энергетических характеристик  установки.

Исходные данные расчета:

Основные  показатели работы ГТУ в расчетном  режиме:

1. Параметры  наружного воздуха:  К, =0,1013 МПа.

2.Основное топливо – природный газ, имеющий следующие характеристики:

- теплотворная  способность  =49193 кДж/кг [1];

- плотность  =0,723 кг/м³;

- теоретически  необходимое количество воздуха  для сжигания 1 кг топлива L_o=16,62 кг/кг [1];

- состав (% по  объему): CH₄=98,9; C₂H₆=0,13; C₃H₈=0,01; CO₂=0,08; N₂=0,87.

3. Физическая  частота вращения ротора ГТУ  =103,33 1/с [6];.

4. Физический  расход воздуха на входе в  компрессор  =177 кг/с [6];

Нерасчетный режим ГТУ:

1. Параметры  наружного воздуха:  К, =0,1013 МПа;

2. Начальная  температура газов на входе  в газовую турбину  =1373 К [6].

 

2.1 Определение параметров рабочего  тела в осевом компрессоре

 

1. Удельная  приведенная частота вращения  ротора ГТУ:

 

= =1,0366.

 

2. Приведенная  частота вращения ротора ГТУ, 1/с:

 

107,1

 

3. Приведенный  расход воздуха через компрессор, кг/с:

 

1,017·177=180

где =1,017 (из конструктивных характеристик).

 

4. Степень  повышения давления в компрессоре:

 

=15,7 (из  конструктивных характеристик).

5. Изоэнтропийный  КПД компрессора:  =0,853.

6. Давление  воздуха на входе в проточную  часть компрессора, МПа:

 

.

 

Величину  потери давления на входе в компрессор р_к.вх можно принять из интервала 0,0008 – 0,0013 МПа.

7. Физический  расход воздуха через компрессор  в нерасчетном режиме, кг/с:

 

177·1,017·1,0367·(0,1002/0,1003)=186,6.

 

8. В дальнейшем  определяем удельную работу сжатия  воздуха в компрессоре и температуру  этого воздуха за компрессором. Расчет этих величин можно  провести методом последовательных  приближений по среднеарифметической  величине теплоемкости:

В первом приближении  принимаем  =655,6 К.

9. Среднеинтегральная  теплоемкость воздуха определяется  по формуле, кДж/(кг·К):

 

=0,9956+92,99·10^-6·(Т-273)

 

Теплоемкость  воздуха при  равна 0,9951 кДж/(кг·К).

Теплоемкость  воздуха при  равна с_{ph вых}=1,031 кДж/(кг·К).

 

10. Среднеарифметическая  величина теплоемкости в интервале  температур  ÷ :

 

с_pm= (с_{ph вх}+с_{ph вых} ) /2

 

с_pm=1,013 кДж/(кг·К).

 

11. Удельная работа сжатия воздуха в компрессоре, кДж/к:

 

,

 

где R_В - газовая постоянная воздуха R_В=0,287 кДж/(кг·К).

 

12. Температура воздуха за компрессором, К:

 

Т_КК=Т_НВ·

.

13. Давление воздуха за компрессором, МПа:

 

0,1002·15,7=1,573.

 

14. В тепловой  схеме ГТУ предусмотрено охлаждение  большинства горячих деталей  газовой турбины воздухом, отбираемым  из проточной части компрессора.  Охлаждаются как сопловые, так  и рабочие лопатки проточной  части газовой турбины, элементы  ротора и статора. Для этой  цели выполняются  теплогидравлические  расчеты всех элементов системы  охлаждения, в результате чего  определяют:

- необходимые  количества охлаждающего воздуха;

- требуемые  давления воздуха, отбираемого  для охлаждения из проточной  части компрессора и направляемого  в соответствующие элементы газовой  турбины.

В расчете  тепловой схемы GT8C, на основании заводских  данных, принимается, что отборы воздуха  на охлаждение осуществляются после  пятой, девятой и последней 12–й ступени  компрессора.

Пользуясь этими  данными, рассчитываем параметры воздуха  в точках отбора его из компрессора.

А) за пятой  ступенью ОК:

G_ОХЛ.5=2,35 кг/с;

=7,6 –  заводские данные.

Методом последовательных приближений, по аналогии с расчетом всего компрессора, определяем температуру за пятой ступенью ОК и удельную работу сжатия воздуха:

Принимаем в  первом приближении:

Т₅=514,9 К,

с_ph5=1,018 кДж/(кг·К)

15.Среднеарифметическая величина теплоемкости в интервале температур Т_НВ ÷Т₅, кДж/(кг·К):

 

с_{pm 5}= (с_{ph вх}+с_{ph 5} ) /2,

 

с_{ph 5}=1,007.

 

16. Удельная работа сжатия воздуха, кДж/кг:

210,2.

 

17.  Температура воздуха за пятой ступенью компрессора, К:

 

Т₅=Т_НВ·

513,7.

 

Б) за девятой ступенью ОК:

G_ОХЛ.9=5 кг/с;

=10,1 – заводские данные.

 

18. Методом последовательных приближений, по аналогии с расчетом всего компрессора, определяем температуру за девятой ступенью ОК и удельную работу сжатия воздуха:

Принимаем в  первом приближении: Т₉=562,39К,  с_{ph 9}=1,022 кДж/(кг·К).

19. Среднеарифметическая  величина теплоемкости в интервале  температур 

Т_НВ ÷Т₉, кДж/(кг·К):

с_{pm 9}= (с_{ph вх}+с_{ph 9} ) /2,

 

с_{ph 9}=1,009.

 

20. Удельная  работа сжатия воздуха, кДж/кг:

 

  250,3.

 

21. Температура  воздуха за девятой ступенью компрессора, К:

 

Т₉=Т_НВ· 560,5.

 

В) за компрессором:

G_ОХЛ.12=20,5 кг/с – заводские данные.

Ранее были определены величины: =16,7; H_К=327,4 кДж/к; Т_КК=650,7 К.

Продолжим определение  параметров рабочего тела в осевом компрессоре ГТУ.

22. Расход  воздуха за компрессором, поступающий  в камеру сгорания ГТУ, кг/с:

 

G_КС=G_К – (G_УТ + G_ОХЛ.5+ G_ОХЛ.9 + G_ОХЛ.12),

 

G_КС=157,8.

 

23.  Величину  утечек воздуха из уплотнений  ротора и другие принимаем  из интервала 0,3 0,5 % от G_К, кг/с:

 

G_УТ=0,005·G_к=0,95.

 

24. Дополнительно  определяем:

- долю  воздуха, поступающего в камеру  сгорания ГТУ:

 

g_КС=

= 0,845

 

- долю охлаждающего  воздуха:

 

g_ОХЛ=

= 0,149

 

25. Внутренняя  мощность, потребляемая компрессором  ГТУ, кВт:

 

= ,

 

N_ik=70481.

 

26. По температуре  воздуха за компрессом определяем  энтальпию этого воздуха (Т_КК=650,7 К):

 

h_КК=389 кДж/кг.

  2.2 Тепловой расчет основных  параметров камеры сгорания ГТУ

 

Тепловой  расчет камеры сгорания предполагает определение необходимого расхода  топлива В_гт, расчетного значения избытка воздуха и энтальпии газов на входе в газовую турбину. Эти величины связаны тепловым балансом камеры сгорания. Применительно к 1 кг сжигаемого топлива можем записать: