Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Цикл ГТУ с регенерацией теплоты





Регенерация теплоты - подогрев воздуха после компрессора выхлопными газами - возможна при условии, что .. Для этого в схему установки необходимо ввести дополнительное устройство – теплообменник. Схема и тепловая диаграмма ГТУ с регенерацией теплоты представлены на рис. 12, 13. Воздух из компрессора направляется в теплообменник, где он получает теплоту от газов, вышедших из турбины. После подогрева воздух направляется в камеру сгорания, где для достижения определенной температуры он должен получить меньшее количество теплоты сгорания топлива.

Рис. 12. Схема ГТУ с регенерацией теплоты (ТО – теплообменник)

 

Рис. 13. Тепловая диаграмма ГТУ с регенерацией теплоты

 

В процессе 4-5 продукты сгорания охлаждаются в теплообменнике и эта теплота передается воздуху в процессе 2-6. Количество теплоты регенерации рассчитывается по формуле:

.

При полной регенерации (идеальном теплообменнике) воздух можно нагреть до температуры T6, равной температуре T4, а продукты сгорания охладить до температуры T5, равной температуре воздуха T2.

Работа цикла остается прежней, а количество подведенной теплоты уменьшается; теперь теплота qp1 подводится в камере сгорания только в процессе 6-3.

Термический КПД цикла в этом случае равен:

В реальных условиях теплота регенерации передается не полностью, так как теплообменники не идеальные. Нагрев воздуха осуществляется до точки 6', а продукты сгорания охлаждаются до точки 5′. В этом случае термический КПД должен учитывать степень регенерации, определяемую как отношение количества теплоты, переданного воздуху, к тому количеству теплоты, которое могло бы быть передано при охлаждении газов до температуры воздуха:



.

Величина степени регенерации определяется качеством и площадью рабочих поверхностей теплообменника (регенератора). С учетом степени регенерации теплота регенерации равна

Термический КПД цикла с учетом степени регенерации:

 

В настоящее время регенерация теплоты в основном находит применение в стационарных установках из-за большого веса и габаритов регенератора.

Традиционная современная газотурбинная установка (ГТУ) — это совокупность воздушного компрессора, камеры сгорания и газовой турбины, а также вспомогательных систем, обеспечивающих ее работу. Совокупность ГТУ и электрического генератора называют газотурбинным агрегатом.

Необходимо подчеркнуть одно важное отличие ГТУ от ПТУ. В состав ПТУ не входит котел, точнее котел рассматривается как отдельный ис­точник тепла; при таком рассмотрении котел — это «черный ящик»: в него входит питательная вода с температурой tп.в, а выходит пар с параметрами р0, t0. Паротурбинная установка без котла как физического объекта работать не может. В ГТУ камера сгорания — это ее неотъемлемый элемент. В этом смысле ГТУ — самодостаточна.

Газотурбинные установки отличаются чрезвычайно большим разнообразием, пожалуй, даже большим, чем паротурбинные.

При расширении газов в газовой турбине на ее валу создается мощность. Эта мощность частично расходуется на привод воздушного компрессора, а ее избыток — на привод ротора 1 электрогенератора. Одна из характерных особенностей ГТУ состоит в том, что компрессор требует примерно половины мощности, развиваемой газовой турбиной. Например, в создаваемой в России ГТУ мощностью 180 МВт (это и есть полезная мощность) мощность компрессора составляет 196 МВт. Это одно из принципиальных отличий ГТУ от ПТУ: в последней мощность, идущая на сжатие питательной воды даже до давления в 23,5 МПа (240 ат) составляет всего несколько процентов от мощности паровой турбины. Связано это с тем, что вода — малосжимаемая жидкость, а воздух для сжатия требует много энергии.

Поэтому при автономной работе ГТУ ее КПД невелик:для типичных ГТУ он составляет 35—36 %, т.е. существенно меньше, чем КПД ПТУ.

Область применения газотурбинных установок.

В первую очередь - это ТЭЦ и мини-ТЭЦ. Благодаря использованию как жидкого, так и газообразного топлива, газотурбинная установка является наиболее выгодным решением с низкими затратами при эксплуатации и выгодной удельной стоимостью строительства. А длительный ресурс (до 200 000 часов) выгодно выделят газотурбинные установки среди ближайших конкурентов. К другим достоинствам можно отнести: отсутствие водяного охлаждения, высокая надёжность, работа на любом горючем топливе (керосин, дизельное топливо, серосодержащий газ), компактность размеров, возможность размещения на техническом этаже или крыше, позволяет их использование на промышленных объектах и в нефтеперерабатывающей промышленности. Газотурбинные установки используются в любых климатических условиях, как основной или резервный источник снабжения электрическим током и горячей водой. Использование абсорбционной холодильной камеры, подключённой к установке, позволяет получать холодную воду, для технических и производственных нужд. Надёжность ГТУ в эксплуатации, обеспечивается системой защиты энергоблока в случае аварийных ситуаций. В аварийном режиме установка может использовать в качестве горючего дизельное топливо.

 

Билет №5

Водохранилища.

Основным назначением водохранилища ГЭС является трансформация естественного, обычно неравномерного, режима речного стока в режим, необходимый для отдельных отраслей промышленности, сельского хозяйства и в частности энергетики. Кроме того, в некоторых случаях назначение водохранилища является борьба с наводнениями в нижнем бьефе во время половодья. В этих случаях определенное количество воды задерживается в водохранилище, благодаря чему расход воды в нижнем бьефе становится меньше естественных расходов половодья.

Водохранилища создаются путем устранения на реках потерь, плотины, повышающие уровень воды и образование необходимой емкости водоемов.

Рисунок 80.

НПУ – нормальный подпорный уровень.

УМО – уровень мертвого объема. Вода, находящаяся в УМО, не используется.

ФПУ – форсированный подпорный уровень, полезный объем. ФПУ во время половодий и наводнений.

НПУ и УМО – водохранилища.

Vполезн = Vполн – VУМО

Полезный объем используется для регулирования стока. В вводно-энергетических расчетах часто используются различные характеристики водохранилища, т.е. функциональные зависимости между уровнем водохранилища и объемом, топографические характеристики – статические и динамические.

Статическая характеристика водохранилищ или верхнего бьефа включает в себя две кривые – одна является зависимостью отметок уровней водохранилища от объема.

Рисунок 81.

Где F – поверхность.

Уровень нижнего бьефа и расхода воды.

 

Уравнение водного баланса водохранилища без холостых сбросов.

Wзарег = Wестеств ± V – Wзабор + Wвозвр – Wпотерь

Wзарег – зарегулированный сток(объем воды, который прошел за время t через створ гидроузла, так называемая отдача.)

Wестеств – естественный сток в реке (приток воды в водохранилище за время t, так называемый бытовой приток. )

Wзабор – который забираем

Wвозвр – который возвращаем

Wпотерь – потери (испарение, парообразование).

± V (± ∆V) – использованный объем водохранилища за данный период t. При чем знак «+» - когда срабатывает водохранилище, «-» - когда идет наполнение водохранилища.

Регулирование речного стока.

Регулированием стока называется процесс перераспределения его в водохранилище, естественный или бытовой режим речного стока в подавляющем большинстве отличается крайней неравномерностью. На равнинных реках в периоды весеннего половодья, от 1,5 до 3 месяцев проходит обычно до 70% годового стока. Существенно различается и сам годовой сток в многолетнем разрезе.

Такое распределение стока находится в резком противоречии с режимом его потребления большинством водопотребителей и водопользователей. Водопотребители используют воду как вещество и изымают ее из данного источника. Может быть, конечно, возврат, но уже в другом створе, бассейне, и она будет уже другого качества. Водопользователи используют воду как вещество и возвращают полностью или почти полностью того же качества, что и брали. Например, ГЭС. Степень зарегулируемости стока определяется относительной емкостью водохранилища (коэффициент емкости) есть отношение полезного объема водохранилища к среднему за многолетний период объем годового стока в створе плотины.

β = Vполезн / W0

Суточное регулирование.

Основная задача суточного регулирования заключается в том, чтобы в часы малой нагрузки ГЭС запасти водохранилище избыточный приток, а часы повышенной нагрузки его сработать. Для того чтобы осуществить суточное регулирование объем водохранилища должен быть не менее 0,5 суточного стока расчетного маловодного года.

Годичное регулирование.

Основная задача годового регулирования является сработка водохранилища в маловодный период и наполнение его в многоводный. Для выполнения данной задачи водохранилище должно быть достаточно большим, его объем должен составить порядка от 2 до 20% годового стока.

Многолетнее регулирование.

Цикл регулирования длится несколько лет. Водохранилище наполняется избыточным стоком одного или нескольких многоводных лет и опорожняется в течение ряда маловодных вод. Многолетнее регулирование сводится к увеличению стока маловодных лет. Для выполнения данной функции объем водохранилища должен составлять не менее 50% среднего многолетнего объема годового стока реки.

ГЭС с многолетним регулированием.

Одновременно может пополнять как суточное, так и годичное регулирование. В общем случае ее место в верхней части графика нагрузки. И только в многоводные периоды, а также, чтобы не делать холостые сбросы ГЭС может опускаться в базовую часть графика нагрузки.

 

2)









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.