Бинарный парогазовый цикл

Обратимся сейчас к циклу, который лежит в базе развития современной энергетики – бинарному парогазовому циклу. Вернее было бы именовать его газопаровым, так как основная часть работа делается в верхней (газотурбинной) ступени. Очередное встречающееся заглавие подобного цикла – цикл Брайтона-Ренкина, так как данные циклы спользуются в первой и 2-ой бинарных ступенях.

Тут Бинарный парогазовый цикл цикл 1–2–3–4–1 —цикл газотурбинной установки (цикл Брайтона) является первой (верхней) ступенью бинарного цикла. Подведенное к первой ступени тепло обозначено Q1, отводимое из газотурбинного тепло назовем бинарным QБ, Тем подчеркнем, что это тепло, которое может быть подведено ко 2-ой (бинарной) ступени цикла. Чтоб очень использовать QБ, цикл 2-ой ступени должен Бинарный парогазовый цикл соответствовать контуру a–b–c–3–d–a, форма которого близка к треугольнику, почему условно будем именовать его «треугольным».

Посреди на техническом уровне освоенных в текущее время термодинамических циклов поближе всего приближается к треугольному циклу цикл Ренкина на паре сверхкритических характеристик. Но способности его внедрения пока ограничены. Последнее связано с тем, что для Бинарный парогазовый цикл исключения завышенной влажности водяного пара в конце процесса расширения пара, его исходная температура должна быть на уровне 620–650 ºС, что пока ниже температуры газов на выходе большинства современных ГТУ. Таким макаром, ограничивающим фактором внедрения цикла сверхкритических характеристик является значение ТКТ (см. рис. 2). Естественно, можно было бы применить цикл сверхкритических Бинарный парогазовый цикл характеристик не на воде, а на какой-нибудь низкокипящей воды, но накладность таких жидкостей пока сдерживает их применение в энергетике.

Очередной путь увеличения эффективности 2-ой бинарной ступени связан с дополнительным подводом тепла к выхлопным газам ГТУ за счет дожигания в их новейшей порции горючего. Излишек воздуха α в выхлопных Бинарный парогазовый цикл газах ГТУ находится в границах 2,5–4,5, потому в их на техническом уровне может быть сжигание горючего. В итоге удается прирастить количество генерируемого пара, его характеристики, ввести промежный перегрев пара, сделать лучше маневренные свойства установки и др. На рисунке пунктиром показан процесс дожигания горючего а–а' и соответственное ему Бинарный парогазовый цикл дополнительное тепло Qкд. На том же рисунке, также пунктиром, показана возможность роста характеристик цикла Ренкина с перегревом до температуры, соответственной точке а'.

Более близок по форме к треугольному циклу цикл Ренкина с перегревом пара. На рисунке в треугольный цикл вписан простой цикл Ренкина с одним перегревом пара. На рисунке ему Бинарный парогазовый цикл соответствует контур a–c–d–e–a, обхватывающий зачерненную площадь.

В приведенном традиционном бинарном цикле имеет место только один подвод тепла Q1 в камере сгорания ГТУ. Нагревание, испарение и перегрев пара в нижней ступени осуществляется за счет передачи тепла уходящих газов ГТУ. Техническое устройство для передачи обозначенного тепла именуется котлом Бинарный парогазовый цикл-утилизатором. Котел-утилизатор является обыденным конвективным газо-водяным теплообменником, имеющим как минимум три зоны: экономайзерную, испарительную зоны и зону пароперегрева.

Естественно, степень использования бинарного тепла QБ можно прирастить, если поменять во 2-ой ступени один цикл Ренкина на несколько схожих совмещенных циклов различного давления. В пределе таким приемом можно дойти Бинарный парогазовый цикл до треугольного цикла. Но техно реализация такового приема сложна и применима в ограниченных масштабах.

Слайд

На последующем рисунке дан пример бинарного цикла, в нижней ступени которого применены три цикла Ренкина различного давления, соответственно циклы А, Б и В.

Если поменять в нижней бинарной ступени один пароводяной цикл на несколько циклов различного Бинарный парогазовый цикл давления, то, соответственно, будет нужно несколько паровых турбин, что трудно и металлоемко. Заместо этого для схожих ПГУ разработаны особые паровые турбины. Их проточная часть разбита на несколько частей. 1-ая часть рассчитана на пропуск пара самых больших характеристик (цикл А на рис. 3). Дальше к пару, отработавшему в Бинарный парогазовый цикл первой ступени, примешивают пар, получаемый по циклу Б (рис. 3), и оба потока вместе расширяются в последующей части турбины. Позже примешивается пар, генерируемый по циклу В, и уже три смешанные потока вместе расширяются в последующей части турбины.

Слайд

Итак, если делать вывод по всем парогазовым установкам, то:

Достоинства:

ü Парогазовые установки позволяют достигнуть электронного КПД Бинарный парогазовый цикл более 60 %. Для сопоставления, у работающих раздельно паросиловых установок КПД обычно находится в границах 33-45 %, для газотурбинных установок — в спектре 28-42 %;

ü Низкая цена единицы установленной мощности;

ü Парогазовые установки потребляют значительно меньше воды на единицу вырабатываемой электроэнергии по сопоставлению с паросиловыми установками;

ü Недлинные сроки возведения (9-12 мес.);

ü Нет необходимости в неизменном Бинарный парогазовый цикл подвозе горючего ж/д либо морским транспортом;

ü Малогабаритные размеры позволяют строить конкретно у потребителя (завода либо снутри городка), что уменьшает издержки на ЛЭП и транспортировку электроэнергии;

ü Более экологически незапятнанные в сопоставлении с паротурбинными установками.

Слайд

Недочеты:

Необходимость производить фильтрацию воздуха, применяемого для сжигания горючего;

Ограничения на типы применяемого горючего. Обычно Бинарный парогазовый цикл, в качестве основного горючего употребляется природный газ, а запасного — дизельное горючее. Внедрения угля в качестве горючего может быть исключительно в установках с внутрицикловой газификацией угля, что очень удорожает строительство таких электрических станций. Отсюда вытекает необходимость строительства дорогих коммуникаций транспортировки горючего — трубопроводов;

Сезонные ограничения мощности. Наибольшая производительность в зимнее время.

Слайд

Газопаровые установки

В Бинарный парогазовый цикл газотурбинных установках обычного цикла с целью уменьшения температуры газа перед турбиной до применимых значений в камеру сгорания подается от компрессора воздуха больше, чем это требуется для сгорания горючего. Для сжатия лишнего воздуха затрачивается значимая толика работы турбины. Эту работу можно уменьшить, если уменьшить коэффициент излишка воздуха, что может быть достигнуто Бинарный парогазовый цикл за счет ввода в цикл дополнительного рабочего тела, которое просит малых издержек энергии на его сжатие. Этому требованию отвечает пароводяное рабочее тело. Ввод пароводяного рабочего тела в газовый поток является средством увеличения удельной работы установки. Соответственно возрастает мощность ГТУ и КПД.

Газопаровые установки разделяются на установки с впрыском пара Бинарный парогазовый цикл (контактные) в газовый тракт и установки с вводом в газовый тракт воды и пароводяной консистенции (полуконтактные). В первом случае пар, генерируемый в котле-утилизаторе, вводится в тракт высочайшего давления после компрессора (в камеру сгорания) и испарение происходит в потоке товаров сгорания. Во 2-м случае вода либо пароводяная Бинарный парогазовый цикл смесь испаряется в самом тракте высочайшего давления как до, так и после камеры сгорания. В обоих типах ГПУ предусматривается хим чистка поступающей воды. В обоих случаях пары воды вкупе с уходящими продуктами сгорания выбрасываются в атмосферу, что приводит к потере теплоты испарения этой воды и самой воды. В установках Бинарный парогазовый цикл типа «Водолей» данный недочет устранен введением контактного конденсатора, в каком конденсируются находящиеся в отработанных газах водяные пары, и вода вновь ворачивается в цикл установки.

Слайд

Разглядим газопаровые установки, контактного типа.

На рисунке, а представлена принципная схема контактной газопаровой установки (ГПУ) при вводе воды(а) либо пара(б), для генерации которого предусмотрен Бинарный парогазовый цикл котел-утилизатор, работающий на отходящей теплоте газовой турбины. Испарительная камера может быть размещена как перед камерой сгорания, так и за ней. Ввод пароводяного рабочего тела целесообразен в тракт высочайшего давления, при котором издержки работы на сжатие малы. Ввод воды либо пара наращивает расход рабочего тела через турбину Бинарный парогазовый цикл, а, как следует, и её работу. Потому что требования к чистоте вводимой среды довольно высочайшие, в схеме предусмотрена хим чистка поступающей воды.

Слайд

Разглядим контактный парогазовый цикл в T-s диаграмме.

Для наглядности изображения работы контактной установки и для упрощения ее термодинамического анализа общий процесс, совершаемый консистенцией газа и пара, условно заменим 2-мя Бинарный парогазовый цикл процессами, которые определяются каждым из компонент рабочего тела. В согласовании с этим допущением безупречный цикл контактной установки представлен на рисунке. Площадь l—2t—3—4t представляет собою газовый цикл, точки а — b — с — d — et — k — паровой цикл. Процесс расширения пара завершается в точке е, а потом следует Бинарный парогазовый цикл остывание отрабатываемого перегретого пара в котле-утилизаторе до температуры в точке m, соответственной температуре уходящих газов, и в окружающем воздухе до полной его конденсации. Теплоту высочайшего потенциала (теплоту сгорания горючего) qтоп разделим на две части: одна (qгтоп) подводится к газу, другая (qптоп) — к пароводяному рабочему телу. Часть отходящей теплоты обоих компонент Бинарный парогазовый цикл употребляется в утилизационном теплообменнике. При всем этом от газового цикла утилизируется теплота qгyт, эквивалентная площади 4t—4t'—5'—5, а от парового цикла — теплота qпyт, эквивалентная площади et —e't —m' —m. Чем больше теплота утилизации qyт = qпyт + qгyт, тем меньше издержки теплоты сгорания горючего в паровой части qптоп при данном Бинарный парогазовый цикл расходе пара, либо больше расход пара при данном расходе горючего.

При отсутствии утилизации отходящей теплоты издержки qптоп растут, и её количество находится в зависимости от температуры вводимой воды (точка а).

Наибольшие значения КПД контактной установки определяются введенными ограничениями на работу котла-утилизатора. При принятом уровне температур уходящих Бинарный парогазовый цикл из котла-утилизатора газов порядка 120–160 °С КПД установки при степени сжатия 18 добивается 43%, что на 9–10 % превосходит КПД ГТУ при тех же параметрах газа.

Слайд

Недочетом газопаровых установок открытого цикла является утрата химически приготовленной питательной воды с уходящими газами. При всем этом непрерывный выброс огромного количества водяного пара в окружающую среду значительно оказывает влияние Бинарный парогазовый цикл на экологическую обстановку среды. Неувязка эта была решена созданием газопаровой установки закрытого цикла типа «Водолей». На выходе ГТД устанавливается утилизационный котел(2), производящий водяной пар, подаваемый в камеру сгорания ГТУ. Поток парогазовой консистенции, покидающий котел-утилизатор, поступает в контактный конденсатор(3), где при помощи впрыскиваемой против потока газа охлаждающей воды Бинарный парогазовый цикл достигается конденсация водяного пара. Смесь охлаждающей воды и конденсата отводится из контактного конденсатора в бак-накопитель(4), откуда за ранее очищенная вода поступает в котел-утилизатор, также через охладитель – в контактный конденсатор. Пар, подаваемый в камеру сгорания ГТД, состоит из 2-ух частей: большей части (около 90%) – так именуемый энергетический впрыск пара Бинарный парогазовый цикл, подаваемого конкретно в камеру сгорания и «ответственного» за повышение мощности турбины, и наименьшей части (порядка 10%) – так именуемый экологический впрыск пара, подаваемого в топливные форсунки с целью уменьшения вредных выбросов в продуктах сгорания за счет понижения температуры горения.

Газопаровые установки типа «Водолей» более перспективны для внедрения в маловодных регионах либо в Бинарный парогазовый цикл местах, где есть затруднения в подготовке огромного количества котловой воды.


bileti-k-ekzamenam-po-kriminalistike-uchebno-metodicheskij-kompleks-disciplini-kriminalistika-po-specialnosti.html
bileti-k-ekzamenu-po-geografii-dlya-11-go-klassa-referat.html
bileti-k-ekzamenu-za-1-semestr.html