Разработка ПГУ-ТЭЦ на базе ГТУ SGT5-4000F
Целью работы является разработка парогазового энергоблока ТЭЦ на базе ГТУ. Проводится анализ режимов работы теплофикационных турбин в составе ПГУ, разрабатывается математическая модель поверочного расчета котла-утилизатора, проводится обоснование расчетного режима проектирования КУ, выполняется расчет режимов работы и годовых показателей ПГУ-ТЭЦ.
Введение ……………………………………………………………………………………………………… 13
1 Особенности расчета тепловой схемы ПГУ-ТЭЦ ………………………………………. 15
1.1 Влияние температуры наружного воздуха на годовые показатели ПГУ-
ТЭЦ………………………………………………………………………………………………………….. 18
2 Математическое моделирование теплового расчета поверхностей нагрева КУ
……………………………………………………………………………………………………………………. 20
3 Выбор режима проектирования КУ в составе ПГУ-ТЭЦ ……………………………. 28
4 Анализ вариантов парогазовой ТЭЦ на базе GST5-4000F…………………………… 36
4.1 Выбор КУ……………………………………………………………………………………………. 36
4.2 Паровая турбина ПТ-60-130 ………………………………………………………………… 37
4.3 Варианты работы паротурбинной установки в составе ПГУ ………………… 39
5 Расчет тепловой схемы в номинальном теплофикационном режиме ………….. 42
5.1 Расчет ПГУ-ТЭЦ с модернизацией турбины ПТ-60-130 на номинальный
теплофикационный режим ………………………………………………………………………… 43
5.1.1 Определение теплофизических характеристик выхлопных газов …….. 43
5.1.2 Расчет котла утилизатора ……………………………………………………………….. 48
5.1.3 Определение мощности паровой турбины с модернизацией ……………. 53
5.1.4 Расчет сетевой установки……………………………………………………………….. 57
5.1.5 Показатели тепловой экономичности ПГУ-ТЭЦ с модернизацией
турбины …………………………………………………………………………………………………. 58
5.2 Расчет ПГУ-ТЭЦ с дополнительной турбиной на номинальный
теплофикационный режим ………………………………………………………………………… 59
5.2.1 Выбор и обоснование давления контура низкого давления ……………… 59
5.2.2 Расчет котла утилизатора ……………………………………………………………….. 60
5.2.3 Расчет сетевой установки……………………………………………………………….. 65
5.2.4 Определение мощности паровой турбины ………………………………………. 68
5.2.5 Расчет дополнительной паровой турбины (ДТ) ………………………………. 70
5.2.6 Показатели тепловой экономичности ПГУ-ТЭЦ с дополнительной
турбиной ……………………………………………………………………………………………….. 72
6 Расчет показателей работы схемы ПГУ-ТЭЦ при изменении температуры
наружного воздуха ………………………………………………………………………………………. 75
6.1 Моделирование расчета схемы ПГУ-ТЭЦ при изменении температуры
наружного воздуха ……………………………………………………………………………………. 75
6.2 Общий алгоритм поверочного расчета контура ВД КУ ………………………… 78
6.3 Алгоритм поверочного расчета контура НД КУ в составе ПГУ-ТЭЦ с
модернизацией ПТ-60-130 ………………………………………………………………………… 82
6.4 Алгоритм поверочного расчета контура НД КУ в составе ПГУ-ТЭЦ с
дополнительной турбиной ………………………………………………………………………… 84
6.5 Сравнение годовых энергетических показателей …………………………………. 87
7 Конструкторский расчет ……………………………………………………………………………. 98
8 Выбор оборудования ПГУ-ТЭЦ ………………………………………………………………. 111
9 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ….. 117
9.1 Анализ конкурентных технических решений……………………………………… 117
9.2 Планирование работ ………………………………………………………………………….. 119
9.3 Бюджет научного исследования …………………………………………………………. 121
9.4 Смета материальных затрат ……………………………………………………………….. 122
9.5 Сырье, материалы, покупные изделия (за вычетом отходов) ………………. 122
9.6 Основная заработная плата ………………………………………………………………… 123
9.7 Дополнительная заработная плата ……………………………………………………… 127
9.8 Затраты на социальные отчисления ……………………………………………………. 128
9.9 Накладные расходы …………………………………………………………………………… 128
9.10 Оценка экономической эффективности разработки ………………………….. 129
10 Социальная ответственность …………………………………………………………………. 137
10.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …… 138
10.1.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства ……….. 138
10.1.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны
исследователя ………………………………………………………………………………………. 139
10.2 Производственная безопасность ………………………………………………………. 140
10.2.1 Анализ вредных и опасных факторов, создаваемых объектом
исследования в производственных условиях…………………………………………. 140
10.2.2 Расчет искусственного освещения ………………………………………………. 145
10.3 Экологическая безопасность ……………………………………………………………. 148
10.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………. 150
Заключение ……………………………………………………………………………………………….. 153
Список используемых источников ……………………………………………………………… 155
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 159
Приложение Б ……………………………………………………………………………………………. 180
Приложение В……………………………………………………………………………………………. 189
Графический материал:
ФЮРА.311160.001 ТЗ Принципиальная тепловая схема двухконтурной ПГУ-
ТЭЦ с дополнительной турбиной
Сегодня наиболее эффективными установками для производства
электроэнергии являются парогазовые установки (ПГУ) с котлами-
утилизаторами (КУ). При своей относительно невысокой удельной капитальной
стоимости и металлоемкости они термодинамически более эффективны –
современные ПГУ с КУ позволяют экономить до 30 % топлива по сравнению с
блоками сверхкритических параметров, а также оказывают меньшее вредное
воздействие на окружающую среду [1].
Одним из приоритетных направлений развития энергетики считается
реконструкция существующего теплоэнергетического оборудования. Наряду
с наиболее эффективным, но и более затратным вариантом сооружения
современных блоков ПГУ на площадке старой ТЭС, имеет место переход на ПГУ
с использованием оборудования действующих станций. Актуальным становится
внедрение газотурбинных установок (ГТУ) с КУ [2]. Использование
газотурбинных надстроек (ГТ-надстроек) позволяет снизить удельные расходы
топлива на выработку электроэнергии и наиболее простым средством
модернизировать энергетику на данном этапе [3]. Принципиально различают два
варианта: установка ГТУ и КУ в существующем здании с демонтажем
имеющегося парового котла, интеграция ГТУ в тепловую схему паросилового
блока (на пылеугольных электростанциях, где природный газ используется как
второе топливо). Во многих случаях второй вариант является более
предпочтительным, так как позволяет полностью использовать инфраструктуру
существующей станции и уменьшить инвестиционные расходы.
Известны три принципиальные возможности интеграции ГТУ в тепловую
схему:
1. Использование отработавшего в ГТУ газа в качестве окислителя для
сжигания топлива в паровом котле;
2. Включение ГТУ по параллельной схеме для производства пара в КУ с
дальнейшей подачей его в паропровод острого пара наряду с рабочим телом
паровых котлов;
3. Использование тепла уходящих газов ГТУ для подогрева питательной
воды и основного конденсата.
Схемы с подогревом питательной воды и основного конденсата в КУ
имеют наибольшее распространение и получили название ГТ-надстройки с
вытеснением регенерации [4–6]. Недостатком такого варианта модернизации
ТЭС является существенное ухудшение показателей тепловой экономичности
паротурбинной установки (ПТУ): растет доля потерь теплоты в конденсаторе,
снижается расход острого пара по сравнению с номинальным из-за ограничения
пропуска пара в конденсатор с соответствующим падением электрической
мощности ПТУ.
В данной работе предлагается разработка парогазовой ТЭЦ с
использованием ГТ-надстройки на базе ГТ SGT5-4000F с вытеснением
регенерации в КУ. При этом предполагается надстройка дополнительной
теплофикационной турбины и перевод на двухступенчатый подогрев сетевой
воды.
Таким образом, целью работы является проектирование парогазовой
установки: разработка тепловой схемы и нахождение оптимальных параметров,
оптимизация конструктивных характеристик котла-утилизатора.
1 Особенности расчета тепловой схемы ПГУ-ТЭЦ
В данном разделе были рассмотрены основные требования,
предъявляемые к рабочему месту, выполнение которых необходимо для
обеспечения безвредного и безопасного рабочего процесса.
Были выявлены вредные и опасные факторы, возникающие при работе.
Проанализированы нормативные показатели, было проведено сравнение
требуемых значений с текущими.
Приведены рекомендации по минимизации влияния производственных
факторов.
Проанализировано воздействия на экологию и обозначены проблемы
утилизации отходов.
Из проведенного анализа можно сделать вывод, что рабочее место
соответствует всем требованиям нормативных документов производственной
безопасности и охраны труда.
Заключение
Внедрение газотурбинных установок с котлами-утилизаторами на
действующих станциях позволяет снизить удельные расходы топлива на
выработку электроэнергии и наиболее простым способом модернизировать
энергетику.
По результатам выпускной квалификационной работы можно сделать
следующие выводы:
Предложена методика определения показателей тепловой
экономичности ПГУ-ТЭЦ.
Разработана математическая модель и алгоритм расчета ПГУ-ТЭЦ, на
основании которых написана программа определения показателей
эффективности.
Проведен анализ по влиянию проектной температуры наружного воздуха
на годовые характеристики и экономическую эффективность внедрения котла-
утилизатора. На основании полученных результатов исследований выработаны
рекомендации по выбору проектного режима котла-утилизатора.
Представлен анализ влияния температуры наружного воздуха на годовые
и технико-экономические показатели работы ГПУ-ТЭЦ.
Выработаны рекомендации по выбору оптимальных параметров пара.
На основании проведенных исследований определены технико-
экономические показатели эффективности ПГУ-ТЭЦ с дополнительной
турбиной на базе ГТУ SGT5-4000F при различных температурных условиях.
Разработана схемное решение ПГУ-ТЭЦ для комбинированной
выработки тепловой и электрической энергии. Стоит обратить внимание на
годовой отпуск тепловой энергии. Разработанная схема ПГУ-ТЭЦ с
дополнительной турбиной прирост годового отпуска тепловой энергии на
14,59% от нагрузки сетевых подогревателей в одноступенчатом исполнении (с
557,79 до 639,14 тыс. Гкал).
Предложенная математической модель и алгоритм расчета тепловой
схемы ПГУ-ТЭЦ может послужить основой для дальнейшего анализа работы
ПГУ-ТЭЦ.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
4.9 (343 отзыва)
4.8 (373 отзыва)
4.9 (5 отзывов)
4 (15 отзывов)
4.4 (59 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
5 (20 отзывов)
4.3 (248 отзывов)
5 (18 отзывов)
