РАСЧЕТ СИСТЕМЫ ОТВОДА УХОДЯЩИХ ДЫМОВЫХ ГАЗОВ ГАЗОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ ЧЕРЕЗ БАШНЮ ГРАДИРНИ

Полный текст

Современные тепловые электрические станции должны отвечать жестким экономическим и экологическим требованиям. Необходимо повышать коэффициент полезного действия (КПД), эффективность работы котельного и вспомогательного оборудования. Энергетической стратегией Российской Федерации на период до 2030 г. в области отечественной энергетики предусматривается строительство и ввод в эксплуатацию на тепловых электрических станциях (ТЭС) парогазовых установок утилизационного типа (ПГУ-У) [1, 2]. Одной из приоритетных задач совершенствования ПГУ-У является повышение абсолютного электрического КПД газовых и паровых турбин. В целях повышения экономичности парогазовых тепловых электрических станций предлагается осуществлять отвод уходящих газов в атмосферу через башню градирни [3, 7]. В статье приводится методика и результаты расчета башенной градирни с естественной вентиляцией воздуха, размещенной на парогазовой установке ПГУ-200 Сызранской ТЭЦ. Применение отвода уходящих газов котла-утилизатора ГТУ в атмосферу через вытяжную башню градирни с естественной вентиляцией воздуха позволяет повысить эффективность работы градирни и паротурбинной установки, избежать затрат на строительство и эксплуатацию дымовой трубы. Принципиальная схема системы отвода дымовых газов представлена на рис. 1. Система удаления дымовых газов может иметь различное конструктивное исполнение. Предлагались следующие варианты решения: - дымовая труба, установленная внутри башни градирни [4]; - трубчатый газораспределитель с выходом через щелевое отверстие; - трубчатый газораспределитель с выходными соплами; - трубчатый газораспределитель с выходом из боковой грани; - система с кольцевым распределителем. Проведенные исследования показали, что наиболее оптимальной из представленных вариантов является система дымоудаления с кольцевым распределителем [5]. DOI: 10.17673/Vestnik.2018.01.23 Градостроительство и архитектура | 2018 | Т. 8, № 1 136 ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА Рис. 1. Принципиальная схема отвода дымовых газов через башню градирни: 1 - вытяжная башня градирни; 2 - коллектор системы отвода дымовых газов; 3 - уходящие газы от котла-утилизатора; 4 - сливной напорный трубопровод циркуляционной воды от конденсатора; 5 - напорный трубопровод охлажденной циркуляционной воды; 6 - циркуляционный насос; 7 - водосборный бассейн градирни Рис. 2. Конструктивное решение системы удаления дымовых газов: 1 - корпус башни градирни; 2 - кольцевой газораспределитель; 3 - отверстия для выхода дымовых газов; 4 - коллектор уходящих дымовых газов В данной работе предлагается методика расчета подобной системы, конструктивное решение которой показано на рис. 2. Далее представлена методика и дан пример расчета системы удаления дымовых газов для башенной градирни, установленной на Сызранской ТЭЦ. Исходные данные для расчета представлены в табл. 1. Результаты проведённого расчета эффективности охлаждения оборотной воды при удалении дымовых газов через башню градирни [3] представлены в табл. 2. Анализ результатов расчетов показал, что при отводе уходящих газов самотяга возрастает на 32 %, при этом температура циркуляционной воды на выходе из градирни снижается на 6,9 % - с 29 до 27, что обеспечивает более глубокий вакуум в конденсаторе паровой турбины парогазовой установки. Следующим этапом работы является разработка инженерной методики для расчета конструктивных параметров системы распределения дымовых газов внутри градирни, которая базируется на принципах расчета воздуховодов равномерной раздачи, применяемых при проектировании систем вентиляции [6]. Так как рациональной оказалась система с кольцевым распределителем, в данной работе в качестве примера представлен расчет такой конструкции с кольцевым распределителем для башенной градирни с естественной вентиляцией воздуха, установленной на ПГУ-200 Сызранской ТЭЦ. Пример расчета 1. Площадь поперечного сечения газораспределителя: (1) 2. Диаметр газораспределителя: (2) 3. Критерий Рейнольдса: (3) 4. Коэффициент сопротивления трения: (4) для листовой стали Kэ= 0,1 мм=0,0001 м. 5. Безразмерный параметр воздуховода: (5) 6. Значение комплекса величин: Полученное значение больше l/2 = 72 м, поэтому параметр отверстия определяется по следующим зависимостям: 137 Градостроительство и архитектура | 2018 | Т. 8, № 1 А.А. Кудинов, Ю.Э. Дёмина Таблица 1 Исходные данные для расчета системы удаления дымовых газов Исходные данные Обозначение Единица измерения Значение Площадь оросителя Fop м2 2350 Высота оросителя Hop м 1 Высота градирни Hгр м 74,4 Диаметр основания башни Doсн м 60,4 Диаметр устья Dуст м 35,85 Высота воздуховходных окон Hок м 6,5 Площадь воздуховходных окон Foк м2 1029,28 Температура воздуха  С 21 Относительная влажность воздуха  % 54 Барометрическое давление рб мм рт. ст. 745 Температура охлаждаемой воды t1 С 38 Расход воды Gж м3/ч 14000 Расход уходящих газов LГ м3/ч 498740 Длина перфорированного кольцевого коллектора l м 144 Количество отверстий n шт. 7 Скорость газов в кольцевом коллекторе H м/с 20 Таблица 2 Результаты расчета системы удаления дымовых газов Расчетные данные Обозначение Единица измерения Значение показателя при удалении уходящих газов через дымовую трубу через градирню Гидравлическая нагрузка qж м3/(м2ч) 5,96 5,96 Самотяга градирни p Па 24,8 32,8 Расход воздуха Gв кг/с 1943 2227 Удельный расход воздуха  - 0,50 0,61 Принятая температура воды на выходе из градирни t2 С 29 27 Средняя температура воды в градирне tср С 33,5 32,5 Разность температур воды в градирне t С 9 11 Температура охлажденной воды t2 С 29,3 27,3 (6) (7) Градостроительство и архитектура | 2018 | Т. 8, № 1 138 ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА Из двух полученных значений принимается меньшее = 0,068. 7. Проверка выполнения условия: (8) Условие применения зависимостей выполнено. 8. Площадь единичного отверстия: (9) где коэффициент расхода μ = 0,6 - при острых кромках выходного отверстия. Выводы. Результаты расчета показали возможность применения системы отвода уходящих газов в атмосферу через вытяжную башню градирни с естественной вентиляцией воздуха. Это позволяет повысить эффективность работы градирни и паротурбинной установки ПГУ, а также избежать затрат на строительство и эксплуатацию дымовой трубы. Предложена методика расчета кольцевого перфорированного распределителя, что позволяет определять конструктивные характеристики данной инженерной системы.

Об авторах

Анатолий Александрович КУДИНОВ

Самарский государственный технический университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Юлия Эрнестовна ДЁМИНА

Самарский государственный технический университет

Email: vestniksgasu@yandex.ru

Список литературы

Дополнительные файлы