Термическая эффективность парогазовых установок
Коэффициент термической эффективности определяется из уравнения
. (118)
Для конденсационных парогазовых установок коэффициент термической эффективности определяется уравнением
, (119)
где 
- электрическая мощность соответственно газовой и паровой турбины. Уравнения электрической мощности турбин имеют вид
, (120)
, (121)
где Qпот – потери теплоты в котельном агрегате, основными из которых являются потери теплоты с уходящими газами, существенно зависящие от величины коэффициента избытка воздуха в уходящих газах. Пренебрегая потерями с наружным охлаждением и с химической неполнотой сгорания, запишем потери теплоты как потери с уходящими газами в виде
. (122)
Подставляя в (119) выражения (120), (121) и (122), с учетом (114) получим:
(123)
Преобразуем комплекс, содержащий потери теплоты с уходящими газами к следующему виду:
где 3,65 – отношение теплоты сгорания газа к теоретически необходимому количеству воздуха, МДж/м3 воздуха. Тогда выражения для коэффициента термической эффективности ГТУ будет иметь вид
|
|
|
. (124)
Для ПГУКУ 
и выражение преобразуется к виду
. (125)
Уравнение (124) включает в себя основные характеристики ПГУ, что позволяет расчетным путем определить их характеристики. Термическая эффективность парогазовых установок с котлом полного горения слабо зависит от термической эффективности ГТА, т. е. от степени повышения давления в компрессоре. С увеличением степени повышения давления в компрессоре возрастает избыток воздуха в отходящих из турбины газов, увеличивается доля выработки электроэнергии по паровому циклу и суммарная эффективность ПГУ возрастает незначительно (см. рис. 58).
Термическая эффективность парогазовых установок с котлами-утилизаторами несколько возрастает при увеличении степени повышения давления, несмотря на то, что из-за повышения избытка воздуха в уходящих газах падает эффективность выработки электроэнергии по паровому циклу (возрастают потери с уходящими газами). Во всем диапазоне изменения термической эффективности ГТУ величина эффективности ПГУ полного горения ниже, чем у ПГУ с котлами-утилизаторами (рис. 61).
|
|
|
Рис. 61.Зависимость КПД ПГУ от степени повышения давления в компрессоре
Соотношения между параметрами газового и парового циклов
Критерием, определяющим целесообразность утилизации теплоты отходящих газов, является термический КПД Для определения термического КПД рассмотрим термодинамический цикл, состоящий из двух циклов – пароводяного и газового (рис. 62).
Рис. 62. Цикл ПГУ полного горения
Термический КПД парогазовой установки с котлом-утилизатором вычислим по формуле
, (126)
где 
- работа и полезно используемая теплота 1 кг продуктов сгорания соответственно в газовом и паров цикле; q1– теплота, подведенная к 1 кг рабочего тела в ГТУ, которая определяется выражением (102): 
. Термический КПД цикла самой ГТУ определяется выражением (101): 
.
Подогрев питательной воды в экономайзере котла-утилизатора (процесс 5-6), парообразование 6-7, и перегрев пара 7-8 осуществляются за счет охлаждения продуктов сгорания ГТУ в процессе 4-1. В этом случае теплота 1 кг продуктов сгорания ГТУ, полезно используемая в паровом цикле, равна
, (127)
|
|
|
где T10 – температура продуктов сгорания на выходе из котла утилизатора; ηпт – термический КПД паротурбинной установки. КПД парового цикла определяется параметрами пара в котле-утилизаторе, которые в свою очередь зависят от параметров ГТУ и давления отработанного пара в конденсаторе паровой турбины. При невысоком давлении парового цикла можно записать:
, (128)
где i8, i9 – удельная энтальпия пара соответственно на выходе из котла-утилизатора и в конденсаторе паровой турбины, i5 – удельная энтальпия конденсата на линии насыщения.
Температура Т10 может быть определена из уравнения теплового баланса составленного для водяного экономайзера котла-утилизатора
, (129)
где G – массовый расход продуктов сгорания; T6 – температура продуктов сгорания перед экономайзером; i6 – удельная энтальпия воды на выходе из экономайзера. Преобразуя, получим:
, (130)
где d – относительный расход пара на единицу рабочего тела в газотурбинном цикле. В идеальном цикле (при бесконечно большой поверхности испарителя) температура газа на выходе из испарителя равна температуре кипящей воды (температуре насыщения) Т6 = Тs , тогда
|
|
|
. (131)
Выразим относительный расход пара через его параметры. Для этого используем уравнение теплового баланса для пароперегревателя и испарителя котла-утилизатора
, (132)
где i6 - удельная энтальпия воды на линии насыщения в котле-утилизаторе. Вычислим из последнего уравнения значение 
и подставим в выражение (131) для определения температуры газов на выходе из котла-утилизатора:
. (133)
Количество теплоты, полезно используемое в паровом цикле, составит:
=
(134)
где K= 
- коэффициент, учитывающий соотношение полезно полученной работы и теплоты, подведенной в испарителе и пароперегревателе котла-утилизатора. Термический КПД паровой части цикла определится следующим выражением:
, (135)
где 
- степень сжатия в компрессоре; отношение температур в адиабатном процессе связано со степенью сжатия следующим соотношением: 
; 
- коэффициент соотношения температуры насыщения и температуры газов перед турбиной; 
- коэффициент соотношения начальной температуры и температуры газов перед турбиной.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 322; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!