Промежуточный перегрев водяного пара в парогазовых установках с двухконтурным котлом-утилизатором

Единица измерения МВт % 0С 0С кг/с - кДж/кг кг/м3 % % %
Величина 81 36 1260 613 213,1 16 48191 0,65 88 86 99
Два двухконтурных котла-утилизатора КУП-110/15-8,0/0,7-540/200 и одна одно-цилиндровая паровая турбина Siemens SST-600 мощностью 60 МВт, имеющая два регулируемых отбора водяного пара на теплофикацию.
Двухконтурный котел-утилизатор КУП-110/15-8,0/0,7-540/200. Процессы генерации и перегрева водяного пара в котле-утилизаторе обеспечиваются за счет утилизации теплоты газов ГТУ без подвода дополнительного количества теплоты. Испарительные контуры циркуляции котла- утилизатора работают в режиме естественной циркуляции.
Каждый котел-утилизатор имеет в своем составе следующие поверхности нагрева: пароперегреватель высокого давления (ПЕВД), испаритель высокого давления (ИВД), водяной экономайзер высокого давления (ЭКВД), пароперегреватель низкого давления (ПЕНД), испаритель низкого давления (ИНД) и газовый подогреватель конденсата (ГПК).
В таблице 2 представлены основные параметры работы котла-утилизатора КУП, который питается газами от газотурбинной установки Siemens SST-600.
Таблица 2
Параметры перегретого пара, генерируемого двухконтурным
котлом-утилизатором КУП
Параметр Обозначение Единица
измерения Величина
Контур высокого давления
Паропроизводительность D0вд т/ч 110
Давление перегретого пара p0вд МПа 8
Температура перегретого пара t0вд 0С 540
Контур низкого давления
Паропроизводительность D0нд т/ч 15
Давление перегретого пара p0нд МПа 0,7
Температура перегретого пара t0нд 0С 200
Паровая турбина Siemens SST-60 сконструирована для работы в составе парогазовых установок и питается двумя потоками водяного пара высокого (8 МПа) и низкого (0,7 МПа) давления, генерируемыми в соответствующем контуре циркуляции котла-утилизатора КУП. В таблице 3 представлены номинальные параметры «свежего» пара паровой турбины Siemens SST-60.
Таблица 3
Параметры «свежего» пара паровой турбины Siemens SST-60
Параметр Обозначе-ние Ед.измерение Величина
Свежий пар высокого давления
Давление пара перед турбиной p0вд МПа 8
Температура пара перед турбиной t0вд 0С 540
Расход пара на турбину D0вд т/ч 220
Свежий пар низкого давления
Давление пара перед турбиной p0нд МПа 0,7
Температура пара перед турбиной t0нд 0С 200
Расход пара на турбину D0нд т/ч 30
Дополнительные характеристики
Давление в конденсаторе pк кПа 5
Давление в деаэраторе pд МПа 0,66
Механический КПД турбины ηм % 99
КПД генератора ηг % 98,5
Размещение промежуточного пароперегревателя в зоне высоких температур уходящих газов двухконтурного котла-утилизатора.
Рассмотрены три варианта размещения промежуточного пароперегревателя (ПП) в контуре высокого давления котла-утилизатора (рис

. 2): 1) ПП располагается параллельно основному пароперегревателю высокого давления (ПЕВД); 2) ПП располагается в рассечку ПЕВД; 3) ПП располагается после ПЕВД.
При первом варианте вторичный перегрев водяного пара осуществляется до начальной температуры парового цикла при давлении на 6862445227330
00
выходе из ЦВД паровой турбины. Начальная температура парового цикла 6520815259080
00
и, соответственно, температура повторного перегрева водяного пара определяется температурой газов после газовой турбины и заданным температурным напором на горячем конце пароперегревателей:
t0вд=tгт"-δt0вд, tпп1=tгт"-δt0вд(1)
Рис.1. Варианты размещения промежуточного пароперегревателя:
1 – в зоне высоких температур котла-утилизатора, 2 – в хвостовой части котла- утилизатора, 3 – в камере сгорания газотурбинной установки
2162810520700
00
При втором варианте расположения ПП температура вторично перегретого водяного пара определяется температурой газов после первой ступени ПЕВД:
tпп2=tпевд-1"-δt0вд-1(2)
В данном случае поддерживается более низкое значение температуры tпп2tпп1 по сравнению с первым вариантом.
С учетом третьего варианта размещения ПП температура вторично перегретого водяного пара определяется температурой газов после поверхности нагрева ПЕВД и, соответственно, в данном случае осуществляется меньший выигрыш в тепловой экономичности паровой турбины по сравнению с первыми двумя вариантами размещения промежуточного пароперегревателя:
tпп3=tпевд"-δtsвд(3)
1553297171150
Рис. 2. Варианты размещения промежуточного пароперегревателя в контуре высокого давления котла-утилизатора:
а) – ПП параллельно ПЕВД; б) – ПП в рассечку ПЕВД; в) – ПП после ПЕВД
В приведенных формулах (1) – (3): δt – температурный напор на «горячей» стороне промежуточного пароперегревателя