Проект реконструкции ТЭЦ путем газотурбинной настройки (Конструкторский расчет газоводянного подогревателя)

5.   Конструкторский расчет газоводянного подогревателя

5.1.  Обоснование конструкции ГВП

5.1.1.  В ходе работы по проекту реконструкции ТЭЦ путем газотурбинной настройки принято конструкторское решение строительство дополнительной конвективной шахты котла, в которой расположим два газоводянных подогревателя.

5.1.2.  Такое решение дает возможность работы котла ТП-170 в двух режимах:

-  совместно с ГТУ, когда уходящие газы будут идти через проектируемую конвективную шахту;

-  при отключенном ГТУ и автономной работе котла ТП-170, используя уже имеющую конвективную шахту.

Это даст возможность работы котлоагрегата независимо от работающей газотурбинной установки.

5.1.3.  Газоводяной подогреватель состоит из двух ступеней:

-  в первой по ходу газа происходит нагрев питательной воды, поступающей из общего коллектора питательной воды, которая направляется после подогрева в барабан котла;

-  во второй происходит нагрев воды из деаэратора, до параметров питательной воды.

5.1.4.  Установка второго ГВП даст возможность решить несколько задач:

-  более полное использование теплоты уходящих газов;

-  снижение температуры уходящих газов позволит использовать существующую систему золоудаления;

-  повысить выработку электрической энергии на ПТ-30-8,8 за счет отключения отборов из турбины идущих на ПВД.

5.2.  Методика конструкторского расчета газоводянного подогревателя

5.2.1.  Нам необходимо выполнить конструкторский расчет газоводянного подогревателя. Все расчеты в данном разделе выполнены по формулам, представленными в [  ]. Ниже представлена методика расчета газоводянного подогревателя.

5.2.2.  Исходные данные включают:

·  Температура воды на входе в ГВП , ºС;

·  Температура воды на выходе из ГВП , ºС;

·  Температура газов на выходе из топки , ºС;

·  Температура уходящих газов из ГТУ , ºС;

·  Температура воздуха, присасываемого в топку , ºС;

·  Расход воды через ГВП , кг/с;

·  Давление воды на входе и выходе  и , кгс/м³;

·  Состав дымовых газов из топки;

·  Присос воздуха перед экономайзером ;

·  Состав уходящих газов из турбины;

·  Объем дымовых газов из топки ;

·  Объем дымовых газов из ГТУ .

5.2.3.  Для проведения расчета мы зададимся геометрическими характеристиками поверхности нагрева и конструктивными размерами трубных пучков:

·  Наружный диаметр труб , м;

·  Внутренний диаметр труб , м;

·   Поперечный шаг труб S₁, м;

·  Продольный шаг труб S₂, м;

·  Число труб в ряду ;

·  Число труб по ходу газов ;

·  Площадь живого сечения для прохода воды , м²;

·  Площадь живого сечения для прохода газов , м².

5.2.4.  Средняя температура воды в ГВП, ºС:

                                                      (5.1)

5.2.5.  Среднее давление воды в ГВП, кгс/м³:

                                                   (5.2)

5.2.6.  По известной средней температуре  и давлению воды в ГВП  определим при помощи [  ] теплоемкость воды , критерий Прандтля для воды Pr_W, коэффициент теплопроводности воды , средний удельный объем воды , кинематический коэффициент вязкости воды .

5.2.7.  Определим тепло, воспринятое водой, кВт:

,                                             (5.3)

где  - теплоемкость воды при  и , .

5.2.8.  Теперь определим скорость воды по трубкам , м/с:

,                                                     (5.4)

где  - средний удельный объем воды, м³/с;

 - площадь живого сечения для прохода воды, м².

5.2.9.  Критерий Рейнольдса для воды

,                                                   (5.5)

где  - скорость воды в трубках, м/с;

 - кинематический коэффициент вязкости воды, м²/с.

5.2.10.  Конвективный коэффициент теплоотдачи с водяной стороны, :

,                                      (5.6)

где  - критерий Рейнольдса для воды;

 - критерий Прандтля для воды;

 - коэффициент теплопроводности воды, .

5.2.11.  Определим дольный состав уходящих газов на выходе из топки:

а)  Объем дымовых газов, м³/кг:

                                   (5.7)

б)  Объемные доли продуктов сгорания из топки:

-  трехатомные газы

                                                        (5.8)

-  водяные пары

                                                        (5.9)

-  азот

                                                        (5.10)

-  воздух

                                                 (5.11)

5.2.12.  Объем воздуха, присасываемого перед 1 ступенью ГВП, м³/с:

                                             (5.12)

5.2.13.  Объем газов идущих через 1 ступень ГВП, м³/с:

                                           (5.13)