Введение к работе
Актуальность работы. В последние годы парогазовые установки утилизационного типа (ПГУ-У) получают широкое распространение в качестве основных источников электроэнергии во многих странах. Это стало возможным благодаря созданию мощных высокоэкономичных ГТУ с температурой газов на выходе 520 - 580 С. Уже сейчас КПД нетто таких ПГУ достиг 52-54% и в перспективе он превысит 60Х. Поэтому в настоящее время развитие теплоэнергетики, использующей природный газ, должно осуществляться строительством ПГУ-У. Это позволяет не только экономить топливо, но и сократить втрое (при той же мощности) расход охлаждающей воды, улучшить экологическую обстановку и обеспечить нормальное покрытие графиков электрической нагрузки.
Важным потенциальным преимуществом ПГУ-У является высокая маневренность, обеспечиваемая в первую очередь ГТУ. Однако даже поверхностный анализ условий работы ПГУ при частичных нагрузках (переменном режиме) показывает, что, даже при высоких показателях маневренности ГТУ, условия работы других элементов ПГУ-У (котла-утилизатора и паровой турбины), могут измениться так, что по условиям надежности, не говоря уже об экономичности, работа ПГУ в полном составе оборудования станет невозможной или нерентабельной.
Сложность изучения переменного режима ПГУ-У прежде всего обусловлена тесным взаимным влиянием отдельных элементов ПГУ: изменение условий работы любого из них существенно изменяет условия работы остальных элементов. Эти новые условия работы могут быть определены только с помощью трудоемких итерационных расчетов, в конечном итоге обеспечивающих выполнение уравнении тепло- массового и энергетического балансов.
Несмотря на важность проблемы переменного режима и на широкое освещение преимуществ ПГУ-У в рекламных проспектах западных фирм, методики расчета переменного режима в доступной нам иностранной и отечественной литературе отсутствуют, хотя нам известно, что в ряде организации, например, во Всероссийском теплотехническом институте (П.А.Бере-зинец) такие методики имеются. Практическое отсутствие в доступных нам публикациях рассмотрения переменного режима работы ПГУ-У побудило нас к ее разработке с использованием современных представлении о переменном режиме работы отдельных элементов ПГУ-У и выполнению с ее помощью ряда наиболее актуальных исследовании.
- * -
Цель и задачи работы. Основная цель диссертационной работы - разработка методики расчета параметров рабочего тела по газовому и пароводяному трактам ПГУ-У, показателей надежности и экономичности одноконтурных и дгухконтурных ПГУ-У при частичных нагрузках и исследование влияния различных факторов, перечисленных ниже, на эти показатели. Для достижения поставленной цели ставились и решалпсв оледуїоцке садачп.
-
Разработать математические модели отдельных элементов ПГУ-У: экономайзерных, испарительных и пароперегревательных поверхностей котла-утилизатора (КУ), групп турбинных ступеней различного типа и конденсатора, с тем чтобы с их помощью можно было выполнить расчет любой тепловой схемы ПГУ-У и исследовать ее переменный режим.
-
Разработать эффективные программы расчета переменного режима одноконтурной и двухконтурнои ПГУ для ПЭВМ, обеспечивающие исследование переменного режима.
3. Выполнить исследования переменных режимов одноконтурной и
двухконтурнои ПГУ, включающие изменение последовательности раагружения
ГТУ, способа регулирования расхода воздуха через компрессоры ГТУ, спо
соба изменения начального давления перед паровой турбиной (переменное
или постоянное начальное давление), включая различные типы парораспре
деления (сопловое и дроссельное).
-
Выполнить исследования переменных режимов ПГУ-У при различных температурах наружного воздуха.
-
Рассмотреть особенности работы при переменном режиме паровой турбины ПГУ-У и дать рекомендации по их проектированию.
Научная новизна выполненной работы состоит в разработке метода расчета параметров рабочих сред по газовому и паровому трактам ПГУ-У, показателей надежности и экономичности ПГУ-У при переменном режиме, создании программного обеспечения для выполнения расчетов, а также результаты исследования влияния таких важных факторов как способы обеспечения начального давления перед турбиной (скольаящее и постоянное давление), тип парораспределения, последовательность разгружения отдельных ГТУ, регулирование расхода воздуха через компрессор и изменение температуры наружного воздуха.
Достоверность разработанных методов и полученных результатов обеспечивается использованием общепризнанных методов расчета переменного режима теплообменников, паровых турбин и конденсаторов, а также результатов экспериментальных исследовании конвективного теплообмена,
- в -
теплообмена при кипении и конденсации, теории переменного режима турбинных решеток, ступеней и групп ступеней.
Апробация работы и публикации. Результаты исследования доложены на X Всероссийской межзвузовской научно-технической конференции "Тазо-турбинные и комбинированные установки и двигатели", МГТУ, ноябрь 1996. По результатам выполненной работы выпущены две публикации.
Личный вклад автора. Все представленные в диссертации исследования выполнены лично автором.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 14* страницах. Она включает 85 страниц машинописного текста, 109 иллюстаций, 18 таблиц и состоитиа введения, пяти глав, выводов по диссертации и списка литературы иэ47 наименований.