в зоне высоких температур двухконтурного котла-утилизатора

Проведен анализ работы двухконтурной парогазовой установки с промежуточным перегревом водяного пара в контуре высокого давления котла- утилизатора. Согласно рассматриваемому принципу работы ПГУ осуществляется отбор водяного пара, отработавшего в ЦВД паровой турбины, в промежуточный пароперегреватель, который располагается в контуре высокого давления котла-утилизатора и где происходит вторичный перегрев пара за счет полезного использования теплоты уходящих газов ГТУ. В результате происходит одновременное повышение КПД как паровой турбины за счет подвода к пару дополнительной теплоты, так и двухконтурного котла-утилизатора за счет более глубокого охлаждения газов ГТУ. Кроме того, увеличивается конечная степень сухости водяного пара, что повышает надежность работы лопаточного аппарата паровой турбины.
На рис. 8 представлена схема ПГУ, работающей по указан- ному принципу.
Рис. 8. Схема ПГУ с промежуточным перегревом водяного пара в зоне высоких температур двухконтурного котла-утилизатора
29864052163445
00
Очищенный от посторонних примесей атмосферный воздух поступает в турбокомпрессор (ТК), где он сжимается до необходимого давления. На выходе из ТК общий поток сжатого воздуха разделяется на две части. Первый поток G1 поступает в камеру сгорания (КС) и смешивается с газообразным топливом с образованием высокореакционной топливовоздушной смеси, сгорание которой происходит при высокой температуре и достаточно быстро. Второй поток воздуха G2 направляется в зону смешения для формирования заданной начальной температуры t’гт газов перед проточной частью турбины.
Отработавшие газы поступают в паровой котел-утилизатор (КУ) двух давлений, последовательно проходят его поверхности нагрева, охлаждаются, после чего отводятся через дымовую трубу (на рисунке не показана) в атмосферу. В первой по ходу движения газов поверхности нагрева КУ – основном пароперегревателе высокого давления (ПЕВД) насыщенный водяной пар, поступающий из барабана высокого давления (БВД), перегревается до начальной температуры и поступает в проточную часть цилиндра высокого давления (ЦВД) паровой турбины, где, расширяясь, совершает полезную работу. После этого отработавший в ЦВД турбины водяной пар возвращается в КУ, перегревается до температуры «свежего» пара в промежуточном пароперегревателе (ПП) при давлении, соответствующем давлению на выходе из ЦВД паровой турбины, и поступает в камеру смешения цилиндра низкого давления (ЦНД) паровой турбины

. К нему подмешивается перегретый водяной пар низкого давления, после чего суммарный поток водяного пара направляется в проточную часть ЦНД, где в процессе расширения совершает полезную работу, затрачиваемую на привод электрогенератора. Отработавший в паровой турбине водяной пар отводится в конденсатор (К).
Из уравнения теплового баланса для ПЕВД-ПП определяется энтальпия газов ГТУ и вторично перегреваемого водяного пара:
Gг*∙hгт"-hпевд-пп"=D0вд∙h0вд-hивд"+D0вд∙hпар2-hпар1.(31)
hпевд-пп"=hгт"-D0вд∙h0вд-hивд"+D0вд∙hпар2-hпар1Gг*.(32)
hпевд-пп"=3451,67-30,5∙3495-2838,6+30,5∙2115-1471213,1=3265,5 кДж/кг
hпар2=D0вд∙hпар1+Gг*∙hгт"-hпевд-пп"-D0вд∙h0вд-hивд"D0вд.(33)
hпар2=30,5∙1471+213,1∙3451,6-3265-30,5∙3495-2838,630,5=2275 кДж/кг
На рис. 9 представлен комбинированный цикл ПГУ с вторичным перегревом водяного пара в котле-утилизаторе в T, s – координатах со следующими обозначениями процессов: 1'–2' ― сжатие воздуха в турбокомпрессоре; 2'–3' ― подвод теплоты в камеру сгорания ГТУ; 3'–4' ― расширение продуктов сгорания в газовой турбине; 4'–1' ― отвод уходящих газов; 1–2 ― повышение давления питательной воды; 2–3 ― нагрев питательной воды; 3–4 ― процесс парообразования; 4–5 ― перегрев пара; 5 – а ― расширение пара в ЦВД; а–b ― промежуточный перегрев пара; 6–1 ― процесс конденсации пара в конденсаторе. На приведенном цикле Брайтона-Ренкина заштрихованной площадью показана прибавка в работе паротурбинной части цикла Брайтона-Ренкина за счет осуществления вторичного перегрева водяного пара по сравнению с обычным комбинированным циклом.
Таким образом, за счет подвода к вторично перегреваемому водяному пару дополнительного количества теплоты возрастает его теплоперепад в цилиндре низкого давления паровой турбины, что приводит к увеличению термического КПД цикла парогазовой установки (рис. 10). Кроме того, возрастает конечная степень сухости водяного пара, благодаря чему снижается эрозионный износ лопаток последней ступени турбины и повышается надежность ее работы.
Рис