Струйный инжектор для подачи воздуха в пиковый котел газотурбинной тепловой электростанции

 (ЮК)

ИНЖЕНЕРНЫЙ  ЦЕНТР  СИЛОВЫХ  АГРЕГАТОВ

ОТДЕЛ  ГАЗОТУРБИННЫХ  УСТАНОВОК

Утверждаю:

Генеральный конструктор -

Директор ИЦ СА и КП

 ______________ Ю.М.Ануров

            _____   _____________  2003г

ГТ ТЭЦ М

БЛОК СТРУЙНЫХ ИНЖЕКТОРОВ

подачи воздуха в пиковый котел

Эскизный проект

Газодинамические расчеты

№ 26 – 0090 – РР – 03 – 060

Главный конструктор ОГТ                          Федорченко Д.Г.

Вед. инж-расчетчик                                              Уфлянд Г.Б.

Инж-расчетчик                                                Михайлов А.В.

Ноябрь 2003г.

ВВЕДЕНИЕ

С целью исключения из комплектации ГТ ТЭЦ М дутьевого вентилятора пикового котла предложено использовать сжатый воздух, отбираемый за компрессором ГТ-009М, в качестве рабочего тела для инжектирования атмосферного воздуха на вход горелки котла.

Рабочий процесс смешения и повышения давления атмосферного воздуха организован в блоке струйных инжекторов (БСИ), расположенном непосредственно перед горелкой котла. Сжатый воздух к БСИ подводится по воздуховоду из коллектора, соединенного с воздуховодами обвязки рекуператоров двух соседних блоков ГТ-009М. Система подвода сжатого воздуха на каждый БСИ должна быть снабжена запорным и регулирующим клапанами.

Атмосферный воздух с улицы подводится в воздухозаборный отсек БСИ снизу через воздуховод, проходящий в отверстие плитного ростверка станции и снабженный шибером, а также непосредственно из машинного зала через отверстия в верхней панели воздухозаборного отсека.

1.  ОСНОВАНИЕ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА

1.1. Разработка БСИ для пикового котла ГТ ТЭЦ с блоками ГТ-009М выполняется по распоряжению Генерального Директора А.Ю.Степанова и в соответствии с протоколом (см. ПРИЛОЖЕНИЕ).

В качестве ТЗ по параметрам БСИ использован Режимный График параметров дутьевого воздуха (см. СЗ в ПРИЛОЖЕНИИ).

1.2.  В отчете представлена:

-  оценка возможности реализации проектных параметров БСИ и эскизная разработка указанной системы, включая проектировочный расчет элементов струйного инжектора;

-  определение основных геометрических размеров инжектора и эскизная проработка конструктивного исполнения;

-  описание и эскиз компоновки узлов инжектора в блоке;

-  постановка задачи проведения натурных испытаний головного инжектора;

-  расчет параметров воздуха, отбираемого за компрессором ГТ-009 при отрицательных температурах наружного воздуха и оценка параметров ГТУ в зависимости от расходом сжатого воздуха, отбираемого за компрессором;

-  расчет гидравлики системы отбора сжатого воздуха от компрессора к БСИ;

-  принципиальная пневмосхема и эскизная компоновка системы воздуховодов БСИ с оценкой потребных диаметров.

2. ОЦЕНКА РЕСУРСОВ ДЛЯ ИНЖЕКЦИИ МАКСИМАЛЬНОГО РАСХОДА ВОЗДУХА

2.1. В соответствии с Режимным Графиком максимальный массовый расход сжатого воздуха из БСИ на один пиковый котел составляет 10,8кг/с. При этом максимальное избыточное давление сжатого воздуха должно составлять 600мм.в.ст.

2.2. С целью сокращения продольного габарита используется система из нескольких параллельно включенных инжекторов, образующих БСИ. Количество инжекторов в блоке (из компоновочных соображений) принимается равным 6 с максимальным массовым расходом Gи=1,8 кг/с на каждый. Для оценки параметров инжектора принимается максимальное избыточное (над атмосферным) давление до котла равным 600мм.в.ст. Температура смеси на выходе – не ниже +5^оС.

2.3. В распоряжении имеется воздух из отбора за компрессором (при отрицательных температурах наружного воздуха минимальное давление составляет 6,5кг/см², температура ~210^оС). С учетом минимальных потерь при подводе к БСИ предварительно принимается полное давление рабочего воздуха Рр=6,20кг/см².

2.4. Для предварительной оценки параметров инжектора использованы диаграммы (см. Рис.4.1 из [1] в Приложении). При располагаемой степени расширения рабочей струи Рр/Рн=~5,7 требуемуму избыточному давлению на выходе в 600мм. в.ст. (относительному перепаду давления инжектируемой среды DРс/Рн=0,058) соответствует приведенный коэффициент инжекции не более U=~4,7. Предварительно принимаю коэффициент инжнекции U=4,5.

При минимальной температуре инжектируемого воздуха -40^оС и заборе воздуха с улицы температура на выходе из инжектора будет равна:  Тс=(483*1,0+233*4,5)/(1+4,5)=~279^оК=6^оC

Таким образом оценочные параметры воздуха за инжектором (максимальный расход, минимальная температура и избыточное давление) соответствуют требованиям ТЗ на параметры дутьевого воздуха, поэтому БСИ может быть использован для пикового котла
блока ГТ-ТЭЦ.

3.  ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ НОМИНАЛЬНОГО РЕЖИМА СТРУЙНОГО ИНЖЕКТОРА

3.1. Исходные данные для расчета.

Расчет инжектора производится для обеспечения максимального потребного расхода воздуха Gи=1,8 кг/с при минимальном располагаемом давлении рабочей струи 6,2кг/см2 (см. расчет гидравлических потерь воздухоподводящей системе) и средней температуре 200оС.

Степень расширения рабочей струи Рр/Рн=5,71 (обратная величина pр.н=Рн/Рр=0,175). Рабочая среда – сжатый воздух (k=1,4, R=287Дж/кг^оК, Тр=473^оК). Инжектируемая среда – атмосферный воздух с температурой Тн=273^оК.

Принимаем предварительно расчетный коэффициент инжекции U=4,5.

3.2. Для заданной величины Рн/Рр=0,175 определяем по таблице газодинамических функций величины lр.н= 1,54; eр.н= 0,284; qр.н= 0,691.

Температура среды на выходе: Тс=(473+4,5*273)/5,5=309^оК (36^оС).

Отношение удельных объемов уходящей среды и рабочей струи: