Котлы-утилизаторы

КВД —ТВД выполнен трехопорным; как обычно, в ГТД используются

подшипники качения.

Энергетические ГТУ с агрегатом LM.5000 спроектированы и выпускаются несколькими фирмами. Они оснащаются трехступенчатой силовой турбиной, ротор и статор которой, выполняются охлаждаемыми (температура газов на входе в силовую турбину 938—973 К, давление — до 420 кПа). На корпусе силовой турбины имеется горизонтальный разъем. Для запуска ГТУ используется воздушная турбина, развивающая мощность 100 кВт, которая вращает вал КВД — ТВД. Продолжительность нормального пуска до включения электрического генератора в сеть составляет 7, ускоренного — 3 мин; нагружение в обоих случаях производится за 1 мин.

 

КОТЛЫ-УТИЛИЗАТОРЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ГТУ

 

Котёл-утилизатор, паровой котёл, не имеющий собственной топки и использующий тепло отходящих газов каких-либо промышленной или энергетической установки. Температура газов, поступающих в Котел-утилизатор, колеблется от 350-400°С до 900-1500°С (за отражательными, рафинировочными и цементными печами). Крупные котлы- утилизаторы имеют все элементы котлоагрегата, за исключением топочных и др. устройств, связанных с сжиганием топлива. Для малых производительностей и низких давлений применяются котлы-утилизаторы газотрубные либо с многократной принудительной циркуляцией, реже - прямоточные сепараторные и барабанные с естественной циркуляцией. Водогрейные Котлы-утилизаторы обычно называются утилизационными экономайзерами, или подогреватели

 

ПАРОГАЗОВЫЕ УСТАНОВКИ С КОТЛОМ-УТИЛИЗАТОРОМ

 

Парогазовая установка с котлом-утилизатором (ПГУ с КУ)-наиболее перспективная и широко распространенная в энергетике парогазовая установка, отличающаяся простотой и высокой эффективностью производства электрической энергии. Эти ПГУ-единственные в мире энергетические установки, которые при работе в конденсационном режиме отпускают потребителям электроэнергию с КПД 55-60 %.

Эксплуатационные издержки мощной современной ПГУ вдвое ниже по сравнению с издержками на пылеугольной ТЭС. Сроки строительства ПГУ с КУ, в особенности при поэтапном вводе в эксплуатацию, намного короче, чем сроки строительства мощных тепловых электростанций других типов.

Одной из главных причин перспективности ПГУ является использование природного газа-топлива, мировые запасы которого очень велики. Газ-это лучшее топливо для энергетических ГТУ-основного элемента установки. Природный газ хорошо транспортируется на дальние расстояния по магистральным газопроводам. Его можно поставлять и в жидком виде, как сжиженный природный газ (LNG-Liquefied Natural Gas). Таким топливом, например, пользуются для ПГУ в Японии и Южной Корее.

Парогазовые установки могут также работать при использовании в ГТУ тяжелого нефтяного топлива, сырой нефти, побочных продуктов переработки нефти, синтетического газа, получаемого при газификации углей.

Простейшая тепловая схема ПГУ представлена на рисунке 1, а термодинамический цикл Брайтона-Ренкина изображен на рисунке 1. Выходные газы энергетической ГТУ поступают в КУ, где большая часть их теплоты передается пароводяному рабочему телу. Генерируемый в КУ пар направляется в паротурбинную установку (ПТУ), где вырабатывается дополнительное количество электроэнергии. Отработавший в паровой турбине (ПТ) пар конденсируется в конденсаторе ПТУ, конденсат с помощью насоса подается в КУ.

 

Тепловая схема генерации пара в КУ с использованием теплового потенциала выходных газов ГТУ представлена на рисунке 2 вместе с Q, Г-диаграммой передачи теплоты от газов к пароводяному рабочему телу. Для КУ принимают минимальные значения температурного напора в (pinch point-«пинч пойнт») на холодном конце испарителя, используют в качестве поверхностей нагрева трубы с наружным оребрением и обеспечивают глубокое охлаждение выходных газов ГТУ до уровня 80-130°С, что значительно повышает экономичность ПГУ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В действительности, степень бинарности ПГУ с одноконтурным КУ составляет около 0,90, так как в такой установке не удается охладить выходные

газы ГТУ до температуры ниже 150 °С. Относительно невелики и количества генерируемого пара и вырабатываемой в ПТУ электроэнергии.

На рисунке 3 приведена тепловая схема ПГУ с одноконтурным КУ. Газовый подогреватель конденсата (ГПК) заменяет отсутствующие в ПТУ подогреватели низкого давления. Нагрев основного конденсата в нем вызывает понижение температуры газов до конечного значения f_yx. В схеме предусмотрен деаэратор питательной воды, питаемый отборным паром паровой турбины. Парогенерирующий контур одного давления состоит из экономайзера, испарителя и пароперегревателя. Минимальный температурный напор имеет место на конце испарительных поверхностей нагрева: Т_исп = 8-10 °С, а соответствующая разница температур-на горячем конце пароперегревателя T~ 20-40 °С. Во избежание коррозионного износа температуру конденсата на входе в КУ поддерживают на уровне 50-60 °С при сжигании природного газа и не ниже 110 °С при переходе на жидкое газотурбинное топливо в ГТУ.

 

 

 

Котел-утилизатор КВ 25-150

 

Водогрейный котел-утилизатор предназначен для  производства горячей воды за счет утилизации тепла выхлопных газов газотурбинной установки SGT-600 мощностью 25 МВт. Отбор тепла осуществляется путем нагрева воды в замкнутом контуре с передачей тепла сетевой воде в пластинчатых теплообменниках. 
Водогрейный котел-утилизатор имеет горизонтальную компановку. 
В состав котла-утилизатора входят:

·  блок-модуль поверхности нагрева;

·  основной и байпасный газоходы;

·  опорные конструкции котла-утилизатора;

·  газорегулирующие клапаны;

·  внешняя теплозвукоизоляция;

·  компенсаторы на газоходах;

·декоративная_обшивка. 
Поверхность нагрева выполнена в виде законченного блок-модуля, полностью_собранного_на_заводе-изготовителе. 
Собственно поверхность нагрева состоит из горизонтально расположенных оребренных труб, объединенных раздающим и собирающим коллекторами, и является полностью дренируемой. Оребренные трубы опираются и дистанционируются с помощью трубных досок, закрепленных в блок-модуле. 
На выходе из котла-утилизатора установлен блок шумоглушителя производства фирмы-изготовителя газовой турбины SGT-600. 
Котел-утилизатор изготавливается газоплотным и рассчитан на работу под наддувом.

Котел-утилизатор_имеет_самоопорную_конструкцию._Процессы_работы котла-утилизатора автоматизированы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1. ТТХ ТКУ-15

 

 

Рисунок 7.1 Котел-утилизатор КВ 25-150

 Котел-утилизатор К-38

 

Паровой котел-утилизатор с многократной принудительной циркуляцией предназначен для получения  перегретого пара, а также подогрева  сетевой воды за счет утилизации тепла  выхлопных газов газотурбинной  установки (ГТУ)_GT-10B2_мощностью_25_МВт. 
Паровой котел-утилизатор состоит из одного корпуса П-образного профиля. 
В состав котла-утилизатора входят:

·  газовый подогреватель сетевой воды;

·  водяной экономайзер;

·  испаритель;

·  пароперегреватель;

·  барабан с внутрибарабанными устройствами;

·  трубопроводы с арматурой;

·  циркуляционные насосы;

·  каркас;

·  изоляция;

·_шумоглушитель. 
Поверхности нагрева выполнены в виде законченных блок-модулей, полностью собранных на заводе изготовителе. 
В состав блок-модулей входят:

·  несущий каркас (обшивка);

· внутренняя изоляция;

·_поверхности_нагрева. 
Собственно поверхности нагрева состоят из горизонтально расположенных оребренных труб, объединенных раздающими и собирающими коллекторами. Оребренные трубы опираются и дистанционируются с помощью трубных досок, закрепленных в блок-модули. 
Котел-утилизатор имеет испарительный контур с многократной принудительной_циркуляцией._Котел-утилизатор_изготавливается газоплотным_и_рассчитан_на_работу_под_наддувом. 
Котел-утилизатор_имеет_самоопорную_конструкцию. 
Процессы работы котла-утилизатора автоматизированы.

 

Таблица 2. ТТХ ТКУ-14

 

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТКУ-14
Кол-во котлов, год поставки	1 (2005)
Тип котла	Паровой без дожигания
Объект	ТЭЦ Чепецкого мехзавода
Тип газовой турбины (мощность, МВт)	GT-10B2 (25)
Расход газов за турбиной, кг/с	80,72
Температура газов после ГТУ/дожигания, оС	547
Расход среды, т/ч	38/41
Температура среды на выходе из котла, оС	440/400
Давление среды на выходе из котла, кгс/см2	40/32
Теплопроизводительность ГПСВ, Гкал/ч	8,97/8,47
Температура уходящих газов, оС	100
Аэродинамическое сопротивление котла, Па	2500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 7.2 Котел-утилизатор К-38

Котел-утилизатор для ГТУ 110 МВт

 

Паровой котел-утилизатор с двумя уровнями давлений и многократной принудительной циркуляцией в испарительных контурах предназначен для производства перегретого пара и подогрева конденсата за счет теплоты выхлопных газов газотурбинной установки мощностью 110 МВт. 
Котел-утилизатор имеет вертикальный корпус, в котором расположены поверхности_нагрева. 
В состав котла-утилизатора входят:

·  газовый подогреватель конденсата (сетевой воды);

·  испаритель и пароперегреватель низкого давления;

·  водяной экономайзер;

·  испаритель и пароперегреватель высокого давления;

·  барабаны высокого и низкого давления;

·  трубопроводы с арматурой;

·  циркуляционные насосы;

·  каркас;

·  изоляция;

·  шумоглушитель;

·  шибер-дождевая заслонка;

·  дымовая труба;

·компенсаторы_на_газоходах. 
Дымовая труба опирается на каркас котла-утилизатора. Поверхности нагрева состоят из горизонтально расположенных оребренных труб, объединенных раздающими и собирающими коллекторами.  
Поверхности нагрева подвешиваются за трубные доски гирляндой к горизонтальным_балкам. 
Котел-утилизатор изготавливается газоплотным и рассчитан на работу под наддувом. 
Котел-утилизатор имеет подвесную конструкцию. Процессы работы котла-утилизатора автоматизированы

Таблица 3. ТТХ ГТУ 110 МВт

 

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГТУ 110 МВт
Кол-во котлов, год поставки	1 (1996)
Тип котла	Паровой без дожигания
Тип газовой турбины (мощность, МВт)	GT 8C (50)
Расход газов за турбиной, кг/с	189
Температура газов после ГТУ/дожигания, оС	518
Расход среды, т/ч	102,3
Температура среды на выходе из котла, оС	290
Давление среды на выходе из котла, кгс/см2	15
Теплопроизводительность ГПК, Гкал/ч	9,86
Температура уходящих газов, оС	104
Аэродинамическое сопротивление котла, Па	2500

 

 

Рисунок 7.3 Котел-утилизатор ГТУ 110 МВт

 

 

Заключение

 

            В результате выполнения учебно-исследовательской  работы студентов по дисциплине: « Паровые котлы », предусмотренной  планом, были закреплены и расширены теоретические и практические знания, полученные во время обучения. Ознакомлены с  вспомогательным оборудованием котельного цеха, с перспективами развития котлостороительной отрасли. Проведена интенсивная работа с журналами из научно-технической библиотеки. Кроме того, были изучены котлы-утилизаторы, микроустановки. В России котельные завод обладающие огромным опытом создания и производства традиционной котельной продукции, занимаются проектированием и производством котлов-утилизаторов для ПГУ и ГТУ с 1990 года. До этого времени предприятия участвовали в проектировании и производстве котельного оборудования для ПГУ со сбросом газов из газовой турбины в энергетический котел.

 

Подводя итог первой учебно-исследовательской работы студентов, можно с уверенностью сказать, что были получены первые теоретические навыки в будущей профессиональной деятельности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников:

 

1.  Котельное оборудование. - КИЕВ.: ТЕХНИКА, 1983-1992
2. Теплоэнергетика./. Под ред. А.В.Клименко и В.М.Зорина – М.: Издательство МЭИ, 1999, 2000,2002,2005.
3. Лезин В.И. ,Липов Ю.М. /Котлы-утилизаторы - М.: ТЕПЛОТЕХНИКА,  № 12 ,декабрь 2005.
4. Классификация ГТУ/ М.А. Артикбаева. – Новосибирск, 2007. – 9 с.
5. Водогрейные котлы-утилизаторы, используемые в ГТУ/О.Н. Мемедлаева. – Кемерово, 2007. – 14 с.
6. Классификация ГТУ/ В.А. Васильев. – Барнаул, 2007. – 15 с.