Предыдущая страница реферата | 2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12 | Следующая страница реферата

Обычно одна такая электростанция придается крупному паротурбинному блоку. Считают, что главным достоинством пиковых электростанций такой мощности является низкая, по сравнению с паротурбинными электростанциями, стоимость их строительства.

Компоновочные решения газотурбогенераторов этих электростанций выполнены по вариантам б и в (рис. 2). Некоторой разновидностью компоновочного варианта в является ГТГ электростанции мощностью 56—60 МВт фирмы "Инглиш электрик" (Англия). Электрогенератор данного ГТГ приводится во вращение двумя силовыми турбинами, каждая из которых соединена с одним из концов его ротора. Работу каждой силовой турбины обеспечивают два ТРД.

В настоящее время за рубежом находится в эксплуатации тысячи ГТУ мощностью до 35 МВт, созданных на базе авиационных турбореактивных или турбовентиляторных двигателей. Они состоят из одного или двух компрессоров, приводимых во вращение связанными с ними турбинами, которые вместе с камерой сгорания, расположенной между компрессором и турбиной высокого давления, являются генератором горячих газов. Газы расширяются в турбине полезной мощности (силовой турбине). Показатели наиболее мощных и совершенных зарубежных ГТУ такого типа приведены в таблице 1 [Л. 5].

Наиболее широко (до 1000 однотипных агрегатов) распространены за рубежом установки, созданные на базе ГТД Avon, Olympus, FT4, которые выпускаются уже в течение 25-30 лет. Использование ГТД позволило перенести в промышленность передовой научно-технический опыт, накопленный в авиации, использовать подготовленную технологическую базу и преимущества крупносерийного производства, а также опыт эксплуатации авиационной техники
[Л. 5].
|Таблица 1 |
|Параметры и показатели энергетических ГТУ с промышленными вариантами |
|авиационных ГТД |
|Параметры и |Фирма-изготовитель и тип ГТД |
|показатели | |
| |Olympu|Olympu|RB211-|Avon |LM2500|LM5000|FT4C-3|
| |s B |s C |24 |1535 | | |F |
|Мощность ГТУ в |17,5 |28,1 |23,5 |14,7-1|19-22,|32,5-3|30,6 |
|базовом режиме, МВт | | | |6,0 |0 |5,4 | |
|КПД ГТУ в базовом |26,9 |30,7 |33,5 |28,2-2|34,2-3|35,5-3|31,3 |
|режиме, % | | | |8,9 |6,0 |7,7 | |
|Мощность ГТУ в |20,0 |29,6 |24,5 |16,3-1|23,9 |35-38 |33,0 |
|пиковом режиме, МВт | | | |8,2 | | | |
|КПД ГТУ в пиковом |27,8 |31,0 |33,9 |28,8-2|36,6 |35,9-3|32,2 |
|режиме, % | | | |9,6 | |8,2 | |
|Степень сжатия |10,3 |11,0 |19,2 |10,1 |18 |29-31 |14,5 |
|Расход воздуха, кг/с |108,5 |109,0 |94,0 |79,5-8|64-67 |123-12|142,5 |
| | | | |2,2 | |7 | |
|Температура газов за |490 |530 |490 |475-50|490 |435 |490 |
|турбиной, °С | | | |0 | | | |
|Число ступеней | | | | | | | |
| компрессора |5+7 |5+7 |7+6 |17 |16 |5+14 |8+8 |
| турбины ГТД |1+1 |1+1 |1+1 |3 |2 |2+1 |1+2 |
| силовой турбины |2 |2-3 |3 |2 |2-6 |2-3 |3 |
|Число пламенных труб |8 |8 |Кольце|8 |Кольце|Кольце|8 |
| | | |вая | |вая |вая | |
|Масса ГТД, т |2,2 |2,2 |2,6 |1,6 |— |3,9 |— |
|Масса ГТУ, т |23 |25,5 |23,0 |20,5 |21,5-3|28,5-4|19,5 |
| | | | | |5,5 |3 | |
|Длина ГТУ, м |9,2 |9,2 |6,5 |7,3 |5,5-6,|8,8-9,|8,8 |
| | | | | |4 |8 | |
|Ширина ГТУ, м |3,1 |3,4 |4,0 |3,4 |2,1-3,|3,4 |3,05 |
| | | | | |4 | | |
|Высота ГТУ, м |4,0 |3,4 |3,9 |3,1 |2,1-3,|3,1-3,|2,8 |
| | | | | |4 |4 | |

Специфическими качествами ГТУ, созданных на базе авиационных двигателей, являются очень малые масса и габариты, быстрота запуска (до 1,5 мин до полной нагрузки в установках мощностью 20-25 МВт) при небольшой пусковой мощности и полной автономности, возможность быстрого восстановления при неполадках путем простой замены ГТД-генератора газа или даже всего агрегата. Недостатки таких ГТУ — более жесткие требования к топливу и эксплуатационному обслуживанию, сложная технология капитальных ремонтов, возможных только в заводских условиях. Используемые в энергетических ГТУ двигатели выпускаются специально для промышленного применения. Для обеспечения эффективной работы в наземных условиях часть их деталей либо переконструирована по сравнению с авиационными прототипами, либо изготовлена по измененной технологии или из других материалов.
Параллельно осуществлялись мероприятия по повышению мощности и КПД путем совершенствования турбомашин, увеличения расхода воздуха, степени сжатия и начальной температуры газов и улучшению эксплуатационных качеств: увеличению ресурса деталей, длительности непрерывной работы, ремонтопригодности.

В промышленных ГТУ на базе ГТД третьего поколения "Спей", RB211, TF39 и CF6, выполненных с более высокими степенями сжатия и экономичными системами охлаждения, достигнута существенно более высокая экономичность
(см. таблицу 1). Наиболее мощной из этих ГТУ является установка с генератором газа типа LM5000, созданным фирмой General Electric c использованием до 70% деталей турбовентиляторного ГТД CF6. На его конструкции остановимся подробнее.

Вентиляторная ступень ГТД снята и заменена двумя первыми ступенями пятиступенчатого КНД со степенью сжатия 2,5. Далее идет одновальный КВД (14 ступеней), который сжимает воздух до давления 3 МПа.

Камера сгорания — кольцевая с 30 устанавливаемыми извне регистровыми горелками. Зона горения спроектирована с повышенными избытками воздуха, для того чтобы снизить дымление, сократить длину факела и уменьшить количество воздуха, необходимого для охлаждения пламенной трубы. Начальная температура газов составляет 1150-1180 °С.

КВД приводится во вращение двухступенчатой ТВД, все лопатки которой охлаждаются отборным воздухом из КВД. Ротор КВД — ТВД выполнен трехопорным; как обычно, в ГТД используются подшипники качения.

Блок КВД — камера сгорания — ТВД использован в таком же виде в ГТУ
LM2500, несколько сотен которых уже выпущено для морского флота и промышленности, некоторые из которых проработали свыше 40 — 50 тыс. ч.

Одноступенчатая ТНД, вращающая вал КНД через соединительный вал, проходящий внутри вала КВД — ТВД, специально спроектирована для ГТУ
LM5000. общая длина генератора газа (без силовой турбины) 4,47 м, масса 3,9 т.

Энергетические ГТУ с агрегатом LM5000 спроектированы и выпускаются несколькими фирмами. Они оснащаются трехступенчатой силовой турбиной, ротор и статор которой выполняются охлаждаемыми. Продолжительность нормального пуска до включения электрогенератора в сеть составляет 7, ускоренного — 3 мин.

Глава 2. Тепловой расчет газотурбинной теплоэлектроцентрали на базе АГТД

2.1. Описание газотурбинной ТЭЦ на базе АГТД и ее принципиальная тепловая схема

Газотурбинная теплоэлектроцентраль ГТТЭЦ-7500Т/6,3 с установленной электрической мощностью 7500 кВт состоит из трех газотурбогенераторов с турбовинтовыми двигателями АИ-20 номинальной электрической мощностью 2500 кВт каждый. Принципиальная тепловая схема ГТТЭЦ-7500Т/6,3 показана на рис.
7.

Тепловая мощность ГТТЭЦ 15,7 МВт (13,53 Гкал/ч). За каждым газотурбогенератором установлен газовый подогреватель сетевой воды (ГПСВ) с оребренными трубами для подогрева воды отработавшими газами на нужды отопления, вентиляции и горячего водоснабжения поселка. Через каждый экономайзер проходят отработавшие в авиационном двигателе газы в количестве
18,16 кг/с с температурой 388,7 °С на входе в экономайзер. В ГПСВ газы охлаждаются до температуры 116,6 °С и подаются в дымовую трубу. Для режимов с пониженными тепловыми нагрузками введено байпасирование потока выхлопных газов с выводом в дымовую трубу.

Расход воды через один экономайзер составляет 75 т/ч.

Сетевая вода нагревается от температуры 60 °С до 120 °С и подается потребителям для нужд отопления, вентиляции и горячего водоснабжения под давлением 2,5 МПа.

Часть воды, нагреваемой в ГПСВ из коллектора прямой сетевой воды поступает в горизонтальный вакуумный деаэратор, который работает при абсолютном давлении 0,01 МПа и деаэрирует химически очищенную воду, поступающую с химводоочистки для нужд горячего водоснабжения и для восполнения потерь сетевой воды от утечек к потребителей в количестве 30 т/ч.

Оборудование станции размещено в здании из сборных железобетонных панелей. Размеры здания 30Ч18 м. Машинный зал разделен звукоизолирующими перегородками на два отсека. Один из них размером 12Ч18 м — отсек для ГТД и
ГПСВ, второй — генераторное помещение площадью 6Ч18 м.

К машинному залу примыкают вспомогательные помещения. В одном площадью
5Ч6 м размещается щит управления, в двух других площадью по 3Ч6 м душевая с раздевалкой и мастерская, в четвертом — площадью 10Ч12 м — оборудование химводоочистки, а также подпиточные насосы, насосы прямой и обратной сетевой воды, вакуумный деаэратор, шкаф аккумуляторной батареи.

В помещении двигателей установлены масляные блоки, включающие в себя расходные баки масла с соответствующим оборудованием и насосами, а также масляные радиаторы с вентиляторами, всасывающими наружный воздух и выбрасывающими его после прохождения через радиатор за пределы помещения.

Забор воздуха и выброс отработавших газов осуществляется по специальным воздухо- и газопроводам, выведенным выше кровли здания электростанции. На воздухозаборе предусматривается установка глушителей из асбосиликатных плит, снижающих уровень шума до нормы. На всасывающем патрубке предусматривается также установка противопыльных фильтров.

За авиационными двигателями размещены тормозящие решетки, которые снижают скорость газов и создают равномерный поток газов на входе в котел- утилизатор.

Турбовинтовой двигатель АИ-20 закреплен на специальной фундаментной раме, расположенной на жестком основании (платформе).

Крепление двигателя к подмоторной раме при помощи четырех стоек с шарнирами обеспечивает центровку валов и компенсирует температурные напряжения. Подмоторная рама двигателя и генератор жестко крепятся к платформе. Соединение двигателя с электрогенератором СГС-14-100-6УЗ осуществлено при помощи специального вала и соединительной муфты. Длина соединительного вала позволяет установить перегородку между двигателем и электрогенератором, для снижения шума в генераторном отсеке. Конструкция муфты позволяет производить монтаж и демонтаж каждого из агрегатов в отдельности.

На двигателе расположены агрегаты, которые обеспечивают автоматизацию его запуска, подачу и масла, а также защиту двигателя в аварийных режимах.

Масса газотурбогенератора со всеми системами и устройствами в сухом состоянии около 10 т. Общая длина газотурбогенератора составляет 6,4 м, ширина платформы 1,7 м, высота 2,6 м.

На станции установлены синхронные электрические генераторы СГС-14-100-
6УЗ переменного тока, трехфазные, с воздушным охлаждением, мощностью 2500 кВт. Напряжение генерируемого тока 6,3 кВ, частота 50 гц. Воздух для охлаждения генератора поступает в помещение электростанции через специальную шахту. С вращающимся возбудителем генератор связан жестко.

Распределительное устройство на 6 кВ комплектуется из девяти шкафов типа КРУН6 наружной установки.

В шкафах размещаются: ввод генератора, трансформатор собственных нужд, разрядники, два отходящих фидера с масляными выключателями, трансформатор напряжения.

Комплектное распределительное устройство оборудовано также блоком автоматической синхронизации с энергосистемой, энергоустановками.

2.2. Тепловой расчет ГТУ на базе двигателя АИ-20

Основные показатели мощность, МВт 2,5

Рис. 7. Принципиальная тепловая схема ГТТЭЦ-7500Т/6,3.

КС — КАМЕРА СГОРАНИя; ГТ — ГАЗОВАя ТУРБИНА; ГПСВ — ГАЗОВЫЙ

ПОДОГРЕВАТЕЛЬ СЕТЕВОЙ ВОДЫ; ВД – ВАКУУМНЫЙ ДЕАЭРАТОР

СТЕПЕНЬ ПОВЫШЕНИя ДАВЛЕНИя 7,2 температура газов в турбине,(С( на входе 750 на выходе 388,69 расход газов, кг/с 18,21 количество валов, шт 1 температура воздуха перед компрессором, (С 15

Расчет компрессора

Найдем теоретическое значение энтропии воздуха на выходе из компрессора. При заданных значениях температуры воздуха на входе в компрессор t1 = 15 °C и степени повышения давления воздуха в компрессоре ?k
= 7,2 оно составит:

[pic]0,0536 + 0,287 ln7,2 = 0,6201 [pic], здесь R = 0,287 [pic] – газовая постоянная воздуха.

Тогда теоретическая температура воздуха на выходе из компрессора составит [pic](C

КПД компрессора принят равным [pic]. Тогда действительная работа сжатия в компрессоре составит:

Hk = (i2t – i1)/?k = (234,06 – 15,04)/0,87 = 251,75 [pic], где i2t = 234,06 [pic] – энтальпия воздуха при температуре t2t = 231

°C; i1 = 15,04 [pic] – энтальпия воздуха при температуре t1 = 15

°С.

Тогда действительная энтальпия воздуха на выходе из компрессора будет иметь значение: i2 = i1 + Hk = 15,04 + 251,75 = 266,79 [pic].

По найденному значению энтальпии на выходе из компрессора найдем действительную температуру воздуха на выходе из компрессора: t2 = f(i2) = 262,88 (С.

Расчет камеры сгорания

Топливо — природный газ Шуртанского месторождения.

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: скачати реферат, выборы реферат.



Предыдущая страница реферата | 2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  12 | Следующая страница реферата

Поделитесь этой записью или добавьте в закладки