Альбом схем, таблиц, рисунков для подготовки к экзамену по дисциплине "Парогазовые установки", страница 5

Количественные показатели термодинамических

циклов и тепловых схем бинарных

парогазовых установок

В настоящее время в теории бинарных парогазовых установок (ПГУ) широко используются объективные энергетические показатели, с помощью которых осуществляют количественную оценку наиболее важных характеристик бинарных установок, как степень совершенства термодинамического цикла, стадия развития тепловой схемы в процессе приближения к схеме идеальной бинарной ПГУ и некоторые другие.

Одним из таких показателей является доля теплоты топлива газотурбинной надстройки ПГУ:

                                  ,                               (1.1)

где  – количество теплоты выделенной при сжигании газотурбинного топлива;  – общее количество теплоты, выделенной в парогазовой установке;  – количество теплоты выделенной при сжигании паротурбинного топлива;   и   – соответственно коэффициент избытка воздуха в уходящих газах котла и в выхлопном газе на выходе из газовой турбины.

Рис. 45. Зависимость доли теплоты газотурбинного топлива  в тепловых схемах ПГУ от коэффициента избытка воздуха в уходящих газах котла  и коэффициента избытка воздуха в выхлопном газе ГТУ  

          Доля теплоты газотурбинного топлива  высокотемпературной надстройки ПГУ представляет собой отношение количества теплоты , выделенной при сжигании топлива в ГТУ к общему количеству теплоты , выделенной в ПГУ.

          На рис.45. представлен график зависимости доли теплоты газотурбинного топлива в тепловой схеме ПГУ от коэффициента избытка воздуха в уходящих газах котла при постоянном значении =1,5…4,5. На данном графике приведено семейство прямых =const с помощью приведенного выше выражения (1.1).

          Наибольший практический интерес представляют две крайние точки каждой прямой =const.

В крайней правой точке = и доля теплоты газотурбинного топлива =1, то есть сжигание топлива в паровой части ПГУ не производится. Это соответствует современным парогазовым установкам с котлом утилизатором (ПГУ-КУ), которые наиболее близки к идеальному бинарному циклу.

Крайняя левая точка соответствует тепловой схеме ПГУ со сбросом газа ГТУ в паровой котел (ПГУ-С). В этой точке топливо в паровой части сжигается до полного использования кислорода выхлопного газа ГТУ. Значение  близко к единице и доля теплоты газотурбинного топлива  принимает наименьшее значение.

Рис. 46. Зависимость коэффициента избытка воздуха в выхлопном газе простой и сложных схемах ГТУ от общей степени повышения давления воздуха в компрессоре и современных уровнях температуры газа на входе в газовую турбину 

Промежуточные точки соответствуют ПГУ-С с повышенным значением коэффициента избытка воздуха или ранним схемам ПГУ-КУ с дожиганием топлива в котле утилизаторе.

          Анализ графиков (см. рис.45) и выражения (1.1) показывает, что при заданном коэффициенте избытка воздуха в выхлопном газе ГТУ  и  коэффициенте избытка воздуха в уходящих газах  однозначно определяется  доля теплоты газотурбинного топлива. При этом уменьшение  за счет увеличения начальной температуры газа на входе в турбину или при переходе к сложным схемам ГТУ приводит к увеличению доли газотурбинного топлива, сжигаемого в высокотемпературной надстройке ПГУ.

          На рис.46. приведены зависимости коэффициента избытка воздуха в отработанном газе ГТУ  простой и сложных схемах пригодных для работы в составе ПГУ от общей степени повышения давления воздуха в компрессоре для трех значений =1250, 1350 и 1450⁰С.

В современных газотурбинных установках простой тепловой схемы при <3,3 (см. рис.46) сжигание паротурбинного топлива в выхлопном газе ГТУ затруднено низким содержанием в них кислорода воздуха. Однако это обстоятельство облегчает выбор параметров ГТУ под конкретный действующий на станции паровой котел и реализацию парогазовой установки со сбросом газа в котел (ПГУ-С).