Коммерциялық емес акционерлік қоғамы

АЛМАТЫ  ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС университеті

Өнеркәсіптік жылуэнергетика кафедрасы

 

 

 

 

ЖЫЛУЭНЕРГЕТИКА МЕН ЖЫЛУТЕХНОЛОГИЯЛАРЫНДА ЭНЕРГИЯНЫ ҮНЕМДЕУ 

 Есептік сызба жұмыстарын орындау үшін әдістемелік нұсқау

(5В071700 – Жылу энергетикасы мамандықтарының студенттері үшін)

 

 

 

 

 

Алматы 2011 

ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: И.Е.Поданев, Г.Р.Бергенжанова. Жылуэнергетикасы мен жылутехнологияларында энергияны үнемдеу.  Есептік сызба жұмыстарын орындау үшін әдістемелік нұсқау ( 5В071700 - Жылу энергетикасы мамандықтарының студенттері үшін) -  Алматы: АЭжБУ, 2011. -   34 б.

  

Есептік сызба жұмыстарын орындауға арналған әдістемелік нұсқау жылуэнергетика бағытындағы  өнеркәсіптік жылуэнергетика мамандығының бакалавриатын дайындауға арналған.

 

Без.8, кесте.7, әдеб.көрсеткіші. -6 атау. 

 

Пікір беруші:  техн.ғыл.канд.,доц.,Бакытжанов И.Б.

 

«Алматы энергетика және байланыс университетінің» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2011 ж. негізгі басылымдар жоспары бойынша басылады. 

 

© «Алматы энергетика және байланыс университетінің» КЕАҚ, 2011ж.

 

2011ж негізгі жоспары, реті 8

 Кіріспе 

«Жылуэнергетика мен жылутехнологияларында энергияны үнемдеу»  пәнінен есептік сызба жұмыстарын орындау жылуды пайдаға асырғыш қондырғыларда жоғары және төмен температуралық жылулық қалдықтарды пайдаға асыру нәтижесінде жылулық энергияны үнемдеуді есептей алатын, сонымен қатар қатты отынды жағу үшін арналған жаңа энергияға тиімді технологияларды қолданатын ЖЭО мен қазандық қондырғылардың энерготехнологиялық есебін орындай алатын мамандарды дайындауда басты кезең болып саналады. 

Есептік сызба жұмыстарының тақырыптары энергия үнемдеуші тиімділіктің, энергетикалық қондырғылардың ошақтарында төмен сортты отынды жағудың, ЖЭО мен қазандықтар орналасқан аудандағы экологияны арттырудың басты проблемаларына арналған.

Пән бойынша келесі тақырыпта екі есептік сызба жұмыстары орындалады.

1. Өзінің жазғы ресурсын орындаған авиациялық газ турбиналы қозғалтқышты қолданатын ЖЭО мен қазандықтардан шыққан газдың жылуын пайдаға асырғыш қондырғыны есептеу.  

2. Қысымды қайнаған қабатты ошағы бар, қатты отынмен жұмыс істейтін, қосарланған БГТҚ есептеу.

1 есептік сызба жұмысында энергетикалық қазандардан шығатын газдардың жылуын тиімді қолдану проблемасы қарастырылады, яғни қазаннан кейін түйістіруші жылуалмастырғыш қойылады. Онда газбен үздіксіз қосылып отыратын су қыздырылады. Содан кейін осы жылу су-сулық жылуалмастырғыш арқылы таза суға беріледі. Бұдан газдың температурасын төмендету арқылы және газ құрамындағы су буын шықтандыру нәтижесінде (яғни су буы шығының жасырын жылуы қолданылады) бөлінген жылу пайдаға асырылады.

1 ЕСЖ-да жазғы ресурсын орындаған авиациялық газ турбиналы қозғалтқышы бар пайдаға асырғыш қондырғының екі сұлбасы қарастырылады.   Бірінші сұлба  [1] әдебиеттен алынған, бұнда қозғалтқыш турбодетандердің орнына жұмыс істейді. Екінші схемада қозғалтқыш газтурбиналы энергетикалық қондырғының орнына жұмыс істейді.

2 ЕСЖ-да қысымды қайнаған қабатты ошағы бар қосарланған газтурбиналы қондырғы қарастырылады.

Қысымды қайнаған қабатты ошақты қолдансақ, төмен сортты қатты отынды жағу арқылы газ турбиналы және бу турбиналы циклды орындауға болады. Сонда термодинамикалық ПӘК артады. Қысымды қайнаған қабатты ошақта отынды жағу технологиясы атмосфераға зиянды заттардың, яғни күкіртті ангидрит пен азот тотығының шығуын азайтады. Сонмен қатар энергетикалық қондырғының металл сыйымдылығы төмендейді, әрі капиталдық шығындар азаяды.  

1 ЕСЖ. Өзінің жазғы ресурсын орындаған авиациялық газ турбиналы қозғалтқышты қолданатын ЖЭО мен қазандықтардан шыққан газдың жылуын пайдаға асырушы қондырғыны есептеу    

 

1 ЕСЖ тапсырмасы

1-суретте келтірілген сұлба бойынша [1] жұмыс істейтін өзінің жазғы ресурсын орындаған авиациялық газ турбиналы қозғалтқышты қолданатын ЖЭО мен қазандықтардан шыққан газдың жылуын пайдаға асырушы қондырғыны есепте. Бұнда қозғалтқыш жану камерасы алынып тасталғандықтан    турбодетандердің орнын басады.

1 – түйістіруші жылуалмастырғышқа шығатын газдардың кіру жолы; 2 – түйістіруші жылуалмастырғыш; 3 –  сепаратор; 4 – арынды экономайзер; 5 – су-сулық жылуалмастырғыш; 6 – сығымдағыш; 7 – сорғы; 8 – турбина; 9 – жылуландыру жүйесіне берілетін ыстық су; 10 - атмосфераға пайдаланылған газды жіберетін құрылғы; 11 – электр қозғалтқыш; 12 – редуктор; 13 – тор; 14 – төгу үшін арналған бак; 15 – сепаратор (циклон).

 

1 сурет - Авиациялық ГТҚ қолданатын пайдаға асырғыш қондырғының сұлбасы

Қондырғының сипаттамасы        

(1) қазаннан шыққан газдар (13) түйістіруші жылуалмастырғышының торы бар (2) пайдаға асырғыш қазанға беріледі. Бұнда газ бүркілетін сумен салқындайды, бүркілетін су газбен араласады да оның жылуын, сонымен қатар шығар газдардың құрамындағы шықталған су буының жылуын   қабылдайды. Осы қабылданған жылу (5) су-сулық жылуалмастырғыш арқылы ыстық сумен жабдықтау жүйесінің суына беріледі, нәтижесінде ыстық сумен жабдықтау жүйесінің суы t=70÷750C дейін қызады да тұтынушыға беріледі. Су-сулық жылуалмастырғышта жылуын жоғалтқан су (7) сорғы арқылы түйістіруші жылуалмастырғыштың  форсункасына беріледі. Аппаратта салқындаған газ,  (3) сепараторға барады, бұнда газдан ылғал ажыратылады да (14) төгу үшін арналған бакқа әкетіледі. Содан кейін газдар (6) өстік сығымдағышқа беріледі. Өстік сығымдағыштың жетегі (8) турбина арқылы жұмыс істейді. Сығымдағышта газдар P = 0.3÷0.5 МПа дейін сығылады және оның температурасы t=185÷2100С құрайды. Жоғары  параметрлі газдар (8) турбинаға барады. Турбина (6) сығымдағышпен бір біліктің бойында орналасқан. Турбинада газдар ұлғаяды, яғни механикалық жұмыс атқарады, механикалық жұмыс (6) сығымдағыштың жетегіне шығындалады. (8) турбинаның білігі (12) редуктор арқылы (11) электр қозғалтқыштың білігімен жалғасқан. Сығымдағыш пен турбинаның арасында жылуландыру жүйесінің ыстық суын дайындауға арналған (4) газ-сулық экономайзер мен (15) сепаратор (циклон) орналасқан. Циклон мен экономайзерден шыққан ылғал (14) төгу үшін арналған бакқа беріледі.

Есептеу үшін бастапқы берілген шамалар (берілген нұсқа бойынша алынады, 1 қосымшаны қара (1, 2, 3 кестелерді қара)):

1) Шығатын газдар температурасы , оС.

2) Түйістіруші аппараттан кейінгі газ температурасы , оС.

3) Түйістіруші жылуалмастырғыш аппаратқа кірердегі немесе қазаннан шыққан газ қысымы р1кір, МПа.

4) ГТҚ-ң өстік сығымдағышына кірердегі газ қысымы р1шығ, МПа.

5) Сығымдағышта газ қысымын арттыру дәрежесі Пк.

6) Экономайзерден шыққандағы немесе газ қозғалтқыш турбинаға кірердегі газ температурасы t4,оС.                                                                                                                              

7) Қазанның ошағындағы жану процесі кезіндегі ауаның артықтық дәрежесі α=1,2.    Шығатын газдардағы ауаның артықтық дәрежесі α*=0,2.

8) Сығымдағыш пен турбинаның ПӘК-і, сәйкесінше ηк= 0,85; ηт= 0,91.

9) Шығатын газдар шығыны Gг , кг/с.

10) Нұсқаға сәйкес қолданылатын отын түрі, мысалы көмір (Екібастұз көмірі – Леңгір кен орны). [2] анықтамалықтан, берілген көмір құрамы:  Wp=29; Ap=11,4; Cp=45; Hp=2,6; Op=9,9; Sp=1,7; Np=0,4.

 

1.1 Түйістіруші жылуалмастырғыш есебі

 

1.1.1  Құрамы белгілі нақты отынның толық жануы үшін қажетті құрғақ ауаның қажетті теориялық шығынын [2] формула бойынша анықтаймыз

 

1.1.2 % ауаның мөлшері белгілі болғандағы тотықтырғыштың теориялық шығыны. Егер тотықтырғыш ретінде атмосфералық ауа қолданылса, онда О2ок = 21% қабылдауға болады.

1.1.2.1  Ауаның теориялық шығынын келесі формула бойынша анықтауға болады

.

1.1.3  Ауаның артықтық еселеуішін ескергенде

.

1.1.4     Жануға қатысатын ауаның массалық мөлшері

.

мұндағы – қалыпты жағдайдағы ауа тығыздығы.

1.1.5  1 кг көмір жанғанда түзілетін газ мөлшері

.         

Сұйық немесе газ отындары үшін 

.

1.1.6  Газ құрамында су бу түрінде болады. Су буының теориялық көлемі:

 

.

 

р1кір, МПа және tшығ1,оС  мәндері бойынша су мен су буының термодинамикалық қасиеттері кестесінен [2] газ құрамындағы су буының меншікті көлемі   мен  энтальпиясын  анықтаймыз.

1 кг көмір жанғандағы газының құрамындағы су буының массалық шығыны

.

1.1.7  пропорциясынан шығар газ құрамындағы судың шығынын анықтаймыз  

.

1.1.8 Түйістіруші жылуалмастырғыштан шыққан газдың шығыны шықталған су шамасына аз болады

.

1.1.9 Түйістіруші жылуалмастырғыштан кейін газдардың температурасы, су шығынының температурасы t1шығ, қысымы р1шығ және су энтальпиясы hсу, кДж/кг тең болады.

1.1.10 Қазанның ошағында отынды жағу нәтижесінде алынған газдардың құрамындағы су буын шықтандыру арқылы түйістіруші жылуалмастырғышта алынатын жылулық энергия мөлшері

 

                  .

1.1.11 Жылуалмастырғышта газдың температурасын төмендету арқылы алынған жылулық энергия мөлшері

 

.

1.1.12  Түйістіруші жылуалмастырғышта газдың температурасын төмендету және су буын шықтандыру арқылы алынған жылулық қуат

 

1.1.13 Лас судың тазартылып, су-сулық жылуалмастырғышқа берілгендегі жылулық қуаты  

 

.

Мұндағы  .

 

1.2  Турбодетандер есебі

 

1.2.1  Сығымдағышта газды сығуға жұмсалған меншікті жұмыс

             .

Мұндағы Т1,- сығымдағышқа кірердегі немесе түйістіруші жылуалмастырғыштан кейінгі газ температурасы. Т1,  және  α=1,2 мәндері бойынша номограммадан (2 қосымша, 1 суретті қара) газдың срг, кДж/кг жылусыйымдылығын анықтаймыз. Адиабаттық коэффициент .    Rг=0,287 кДж/кг. Содан кейін  есептеледі.

1.2.2 Сығымдағыштан шығардағы газ температурасы

 , .

1.2.3      Сығымдағыштан кейінгі газ қысымы

 

.

1.2.4 Турбодетандердің турбинасына кірердегі газ қысымын экономайзердегі шығынды ескере отырып Р4* МПа  ( мәнін  мәнінен аз және үтірден кейін үш санды қоса қабылдау керек) деп қабылдаймыз.

1.2.5 Турбодетандердің турбинасындағы газдардың ұлғаю дәрежесі

.

Мұндағы: .  бастапқы берілгендерден алынады;  турбодетандердің турбинасынан кейінгі газдар температурасы, ол теріс таңбалы сан болуы мүмкін.

1.2.6      Турбодетандердің турбинасында орындалған меншікті жұмыс

1.2.7 Турбодетандердің турбинасынан кейінгі газ қысымы

.

Егер газ қозғалтқыштың турбинасынан шығатын газ қысымы қоршаған ортаның қысымынан аз болса, онда газ атмосфераға шыға алмайды, өйткені  атмосфералық қысым р=0,1013 МПа тең. Бұндай жағдайда қондырғы жұмыс істей алмайды. Сондықтан турбинадан шығатын газ қысымы атмосфералық қысымнан жоғары болуы керек, мысалы  МПа. Бұл жағдайда газ қозғалтқыштың турбинасындағы газдардың ұлғаю дәрежесі  тең болуы керек.

1.2.8 Сонда газ қозғалтқыштың турбинасында орындалған меншікті жұмыс:

 [кДж/кг].

1.2.9  Бұл жағдайда сығымдағыштың жетегіне қажетті қуат газ қозғалтқыштың турбинасы арқылы жүзеге асады және ол келесі теңдеу бойынша анықталады

 [кВт].

Бұдан қондырғының дұрыс жұмыс істеуі үшін сығымдағыштың жетегіне қажетті қуатты электр қозғалтқыш өндіруі керек. Бұл қуат келесі теңдеу арқылы анықталады

 [кВт].

Бұл жағдайда газ қозғалтқыштың турбинасынан шығатын пайдаланылған газдың температурасы 

 [К].

1.2.10 Экономайзерде газдан тұрмыстық мұқтаждыққа арналған суға берілетін жылулық қуат

 [кВт].

Осындай мөлшерде жылулық энергияны алу үшін электр қозғалтқыштың жетегіне , кВт мөлшерде электр энергиясы шығындалады. Ол экономикалық тұрғыдан тиімсіз, өйткені электр энергиясының қуат бірлігінің өзіндік құны жылулық энергияның өзіндік құнынан әлдеқайда жоғары.

1.2.11 Су-сулық жылуалмастырғыш пен экономайзерде алынған қосынды жылулық қуат:

, [кВт].

Бірақ бұл жағдайда электр қозғалтқыштың жетегіне , кВт мөлшерде электр энергиясы шығындалады.

1 суретте келтірілген сұлба бойынша газ турбиналық қондырғыны қолдану экономикалық тұрғыдан тиімсіз. Сондықтан қондырғының жұмысын басқа сұлба бойынша қарастыру керек. Мысалы, 2 суретте келтірілген сұлба бойынша.

2 сурет - Қондырғының қағидалық сұлбасы

 

2 суретте келтірілген сұлба бойынша (2) авиациялық қозғалтқыш газ қозғалтқыштың орнына жұмыс істейді. Қозғалтқыштың жану камерасында газ тәрізді отын жанады (табиғи газ). (8) газ қозғалтқыштың турбинасы (6) сығымдағышты жұмысқа қосады, сондықтан электрлік қуат шығындалмайды. Газ (6) сығымдағыштан кейін (16) жану камерасына барады. Жану камерасына газ отыны толық жанады. Ыстық газ жану камерасынан кейін (8) турбинаға барады, бұнда газдың ұлғаюы нәтижесінде механикалық энергия өндіріледі де осы энергия (6) сығымдағыштың жетегіне жұмсалады. (8) турбинадан кейін газ (17) қосымша бос турбинаға барады, бұнда ұлғая туындаған механикалық жұмыс электр энергиясын алу үшін (11) электр қозғалтқыштың жетегіне жұмсалады. Турбинадан кейін газ ыстық су алу үшін (4) экономайзерге барады. Экономайзерден кейін газ (10) атмосфераға пайдаланылған газды жіберетін құрылғы арқылы сыртқа шығарылады.  (17) күштік турбина мен (4) экономайзер дұрыс таңдалуы керек. Өйткені газдың Ршығ қысымы мен Тшығ температурасы қоршаған ортаның қысымы мен температурасынан жоғары болуы керек.  Түйістіруші жылуалмастырғыштан алынған жылулық қуаттың есебі 1 суретте келтірілген сұлбаның есебіне сәйкес келеді. Алынған нәтижелер де бірдей болады, сондықтан бұдан ары қарай қондырғының газ турбиналық бөлігін ғана есептейміз.

 

1.3 Пайдаға асырғыш қондырғының газ турбиналы бөлігінің есебі

 

Екінші суретте келтірілген сұлба бойынша жұмыс істейтін,  өзінің жазғы ресурсын орындаған авиациялық газ турбиналы қозғалтқышты қолданатын ЖЭО мен қазандықтардан шыққан газдың жылуын пайдаға асырғыш қондырғының газ турбиналы бөлігінің есебі.  

Есептеу үшін бастапқы берілгендер:

1)  Түйістіруші аппараттан кейінгі газ температурасы t1* 0C ,(T*1,0 К).

2) ГТҚ-ң өстік сығымдағышына кірердегі газ қысымы Р*1 = 0,11 МПа.

3)  Сығымдағышта газдың қысымын арттыру дәрежесі Пк.

4) Қазанның ошағындағы жану процесі кезіндегі ауаның артықтық дәрежесі α=1,2.  Жану камерасына берілетін газдың құрамындағы  ауаның артықтық дәрежесі α*=0,2.

5) Қозғалтқыш пен түйістіруші жылуалмастырғыш жолындағы газдың шығыны Gг.

6) Экономайзерден шығатын газдың температурасы Тг шығ 0К, (0С) тең,  ал қысымы Ргшығ = 0,11 МПа.

7)  Сығымдағыш пен турбинаның ПӘК-і сәйкесінше ŋк=0,85; ŋт =0,91.

Есепті шығару  жолы:

1.3.1 Сығымдағышта 1 кг газды жағуға кететін меншікті жұмыс

, [] .

Мұндағы Ср.г=.Rг ,  [] – газдың жылусыйымдылығы.

Газ үшін адиабаттық коэффициентті қабылдауға болады - Кг=1,33, ал   газ тұрақтысы Rг=0,288 [] .

1.З.2 Сығымдағыштан кейінгі газ температурасы

Т3*=Т1*+ , 0К,  (0С).

1.3.3 Сығымдағыштан кейінгі газ қысымы

 

Р3* = Р1* . Пк,  МПа.

Т3*,0К температурасы мен Р3*, МПа қысымы кезінде газ қозғалтқыштың жану камерасына келеді.

Газдың құрамындағы ауаның артықтық дәрежесі α*= 0,2 екенін ескереміз. Қозғалтқышта отын шығынын α*=0,2 ескере отырып шығарамыз. Жану камерасына берілетін отын ретінде табиғи газды аламыз.

1.3.4 Табиғи газдың жану реакциясы есебінен, 1 кг отынның жануына қажетті ауа мөлшері келесі шамаға тең болуы мүмкін

Lо=14,9   [].

 1.3.5 Жану камерасына кірердегі Gг, [] шығынды газдың құрамында Gауа* =  α*.Gг,   шығынды ауа болады.

1.3.6  Жану камерасында отын келесі мөлшерде жануы мүмкін

 

Gткс  = .

1.3.7 Gг,[] шығыны кезінде қозғалтқыштың газ жолы арқылы өтетін 1 кг газға шаққандағы отынның gткс меншікті шығыны

g т  =  ,  [].

1.3.8 Отын жанған кезде газ құрамындағы ауаның оттегісінің нәтижесінде газдың  температурасы Т4*, 0К шамасына дейін артады. Жану камерасынан шығатын Т4*,0К газдың температурасын номограммадан (2 қосымша, 2 суретті қара) анықтаймыз. Бұл температура Т3, 0К газдың температурасы мен gт, отынның меншікті шығынының тәуелділігінен анықталады. Номограмма бойынша Т4*,0К температурасын аламыз. Жану камерасында δкс = 0,94 шығындалу коэффициентін ескерсек, газ қозғалтқыштың турбинасының алдыңдағы газдың қысымы Р4*= Р3* δкс , МПа тең болады. 

1.3.9 Турбинаны салқындату үшін газ алуды және жанған отын шамасына дейін газ мөлшерін арттыруды ескере отырып, сығымдағыштың жетегіне жұмсалатын газ қозғалтқыш турбинасының меншікті жұмысы  

L ад.т  =  δ . βсалқ. , .

Мұндағы δ = 1,005,    βсалқ.  = 1,02.               

1.3.10 Газ қозғалтқыштың турбинасынан кейінгі тежелген газдың  температурасы

Т5*=Т4* __  , 0К.

1.3.11  Газ қозғалтқыштың турбинасындағы газдың ұлғаю дәрежесі

Пт = .

1.3.12 Газ қозғалтқыштың турбинасынан кейінгі газ қысымы

Р*5=,  МПа.

1.3.13 Бос күштік турбинадан кейінгі газдың қысымы

 

                                          Ртс  =  0,11, МПа.

 

1.3.14 Сонда күштік турбинадағы газдың ұлғаю дәрежесі келесі шаманы құрайды

Птс =

1.3.15 Бос күштік турбинадан алынатын меншікті жұмыс

Lад.т.с  =  Ср.г. .Т*5 .  . ηт ,   [].

1.3.16      Бос күштік турбинадан кейінгі газдың тежелу температурасы

Т*тс =Т*5  - , 0 К, (0С).

Т*тс0С температуралы, Р*тс=0,11 МПа қысымды және G*г   [] шығынды газ экономайзерге барады.

1.3.17      Күштік турбинаның қуаты

 

Nтс = Lад.тс  G*г , кВт.

1.3.18      Алынған электрлік қуат

 

Nэ=Nтс.  ηг ,  кВт.

Электр қозғалтқыштың ПӘК-і  ηг = 0,98.

 

 

1.3.19  Экономайзердің жылулық балансының теңдеуі

 

. Ср.су  ( t ыстықсу - t суықсу ) = G*г   . (t т. с.— t г.шығ)  =  .

1.3.20  ГТҚ-ң ыстық газдың жылуын қабылдаған, экономайзерден ыстық су түрінде алынатын жылулық энергия мөлшері 

 

 =  Gг* Ср г  . ( tтс- tгшығ ),  кВт.

1.3.21 Шығынды ескергендегі экономайзерден алынған жылулық қуат

 

 =  .ηэк  , кВт.

Мұндағы  ηэк  = 0,8. 

1.3.22 Температура tгсу=850С болғанда экономайзерден алынатын ыстық су мөлшерін келесі жылулық баланс есебінен анықтаймыз

 

=  , [] , содан кейін  [], 

немесе    , []  .

1.3.23        Атмосфераға  газбен кететін жылулық энергия мөлшері   

            

QII  = Gг* . Срг . ( tгшығ - tнор ) , [кВт].

 

Мұндағы tнор=20С – жылыту маусымындағы қоршаған ортаның орташа температурасы.

1.3.24  Отынмен берілген жылу мөлшері Qрн∙Gткс,  кВт,  мұндағы Qрн=48240, [] - Өзбекстандағы Бұхар кен орнынан алынған табиғи газдың төменгі жану жылуы.

1.3.25 Түйістіруші жылуалмастырғыштан алынған жылулық қуатты ескермегендегі қондырғының қосынды пайдалы қуаты

 

Nэ =  + Nэ , кВт.

1.3.26  ГТҚ мен экономайзердің газ жолында болатын шығындар

 

Qшығын =  Qрн∙Gткс  - - Nэ - QII , кВт.

1.3.27  Газ турбиналы қондырғының тиімді ПӘК-і  

 

ηе=.

1.3.28 Түйістіруші жылуалмастырғыштан алынған жылулық энергияны ескергендегі жалпы жылулық энергия мөлшері келесі шаманы құрайды

 

Qыстық су∑  =  + Q к.т , кВт.

Жылулық энергияның осынша мөлшері ГТҚ-ң жану камерасында отынды жаққанда алынған барлық жылу мөлшерінің орнын толтырады. Сонымен қатар қосымша Nэ, кВт электр энергиясын аламыз.

Жазғы уақытта, яғни жылулық энергияны тұтыну азайғанда қондырғының газ турбиналық бөлігін өшіріп тастауға болады және Qк.т, кВт мөлшерде түйістіруші жылуалмастырғыштан алынатын жылуды ғана қолдануға болады. 

Қысқы уақытта жылулық және электр энергиясын тұтыну артқан жағдайда қондырғының газ турбиналық бөлігінің қуатын арттыруға болады, ол үшін 15 ауа тазартқыш арқылы қоршаған ортадан алынған ауаны сығымдағышқа қосымша береміз.  Бұдан ГТҚ-да отынды көп мөлшерде жағу нәтижесінде өндірілетін жылулық және электр энергиясының мөлшері артады. Есептеу арқылы алынған нәтижелер бойынша қорытынды жаса.

 

 

2 ЕСЖ. Қысымды қайнаған қабатты ошағы бар, қатты отынмен жұмыс істейтін, қосарланған ГТҚ есебі

 

2 ЕСЖ тапсырмасы

Қысымды қайнаған қабатты ошағы бар, қатты отынмен жұмыс істейтін, қосарланған ГТҚ есептеп, тиімділігін анықта.    

 

Қысымды қайнаған қабатты ошағы бар, қатты отынмен жұмыс істейтін, қосарланған ГТҚ жұмысы мен қондырғының  сипаттамасы [4], [5].

Қондырғының қағидалық сұлбасы 4 суретте келтірілген.

1 – қысымды қайнаған қабатты камера; 2 – қыздырғыш; 3 - экономайзерлі бу өндіргіш; 4 - бу турбинасы; 5 – шықтағыш; 6 – шыққа арналған бак; 7 – циклон; 8 – ГТҚ-ң газ турбинасы; 9 – ГТҚ-ң өстік сығымдағышы; 10 – ауа тазартқыш; 11 – көмір; 12 – доломит; 13 – ауа; 14 – электр қозғалтқыш; 15, 16-  сорғылар; 17 – сепаратор; 18 – қосымша жану камерасы.

 

4 сурет - Қондырғының қағидалық сұлбасы

 

4 суретте келтірілген сұлба бинарлы циклды орындау үшін арналған. Бұнда қазанда дайындалған бу бутурбинасында қолданылса, ал жоғары қысымды жану өнімдері газтурбинасында қолданылады. Нәтижесінде қондырғының термиялық ПӘК-і артады, ошақ құрылымының өлшемдері азаяды,  атмосфераға тасталынатын зиянды заттар төмендейді, төмен сортты көмірлерді жағу мүмкіндігі жоғарылайды.

Қысымды қайнаған қабатты ошағы бар қазандар қарапайым қазандармен салыстырғанда өлшемі жағынан 60% аз, сондықтан тозған ЖЭО қайтадан жабдықтау кезінде қосымша территория қоспай  энергоблоктың қуатын арттыруға, энергоблоктың тиімділігін арттыруға және экологиялық талаптарды орындауға болады. Зауыттың өндіруіне байланысты кейбір қазандар модульді орындалады. Модульдерді орналастыратын жеріне темір жол немесе әуе жолымен жеткізуге болады. Оларды құрастыруға аз жұмыс жұмсалады, құрылыс уақыты да 25% төмендейді, капиталдық шығындар 10% азаяды.

 

Қондырғының жұмыс істеу принципі

Ауа ГТҚ-ң (9) сығымдағышы арқылы 1,2-1,6 МПа  қысыммен бірінші (1) қазан ошағының корпусына барады, содан кейін қайнаған қабатты камераға беріледі. Көмір мен доломит араластырылады да пневматикалық жүйе арқылы қайнаған қабатқа беріледі, онда (2) қазанның бу қыздырғышының құбырлары орналасқан. Қайнаған қабатты камерада түзілген ыстық газдар  (7) циклонда тазарады да (9) сығымдағышпен бір біліктің бойында орналасқан  (8) газ турбинасына беріледі. (8) газ турбинасында өндірілген механикалық  энергияның бір бөлігі (9) сығымдағышта ауаны сығуға жұмсалады, ал қалған бөлігі электр энергиясын алу үшін (14) электр қозғалтқыштың жетегіне жұмсалады. (8) газ турбинасынан кейін газ (3) регенераторға барады да, одан кейін пайдаланылған газдарды сыртқа тастауға арналған құрылғы арқылы  атмосфераға шығарылады. (3) регенераторда  экономайзер орналасқан, оған (6) шықтық су багынан (15) сорғы арқылы шық қысыммен беріледі. Бұнда шық шығар газдардың жылуын пайдалану арқылы қыздырылады да (1) камераның қайнаған қабатында орналасқан (2) бу қыздырғышқа барады. Аса қызған бу (4) бу турбинасында ұлғайып, (14) электр қозғалтқыштың жетегі үшін механикалық жұмыс атқарады. (4) турбинада жұмыс істеген бу (5) шықтағышқа келеді де шықтанады, бұнда ол өз жылуын тұрмыстық және техникалық мұқтаждықтар үшін қолданылатын суға береді. Алынған шық (16) сорғы арқылы шық багына барады. Қайнаған қабат пен циклоннан шыққан күл пневматикалық транспорт арқылы бункерге барады.  Доломит молярлық қатынаста Ca/S=1,9-2 қосылады. (850°С температура шамасында тотық  доломиттегі кальциймен реакцияға түседі де кальций сульфатына (гипс) айналады, ол күлмен бірге сыртқа шығарылады). Қабатты сұйылту үшін қажетті ауаның орташа жылдамдығы 0,9-1 м/с, ал ауаның артықтық еселеуіші α=1,1-1,3.

Жану тиімділігі 97-99%. Қайнаған қабатта температура 900°С жоғары болмауы керек, сондықтан (8) газ турбинасына келетін газдардың температурасы 850°С жоғары болмауы керек. Газ температурасын жоғарылату үшін көмірдің бір бөлігін пиролизге түсіреміз, ал алынған газды температураны арттыру үшін (17) қосымша жану камерасында жағамыз. Осының нәтижесінде турбинаның қуатын арттыруға болады. Қысымды қайнаған қабат мазуттық форсунка арқылы тұтанады, содан кейін көмірге ауыстырылады. Биіктігі  3,5 - 4 м болатын қайнаған қабат бірқалыпты түрде жанады. Толық жүктеме кезінде қазанның барлық құбырлары қайнаған қабатқа батады. Егер қабаттың биіктігі төмендесе, мысалы күл әкетілгеннен кейін, кейбір құбырлар қабаттың үстіңгі жағында қалады да қазанның жүктемесі азаяды, құбырға берілетін жылу азаяды, сонымен қатар газ температурасы төмендейді. Бұдан бу және газ турбиналарының қуаты төмендейді. Сондықтан, бұны қайнаған қабаттың массасын өзгерту арқылы реттеуге болады.

2.1-кестеде қуаты 200 және 800 МВт болатын блоктардың есептік параметрлері келтірілген. Бұндай қондырғылар Испанияда қолданылуда (Эскатрон ЖЭС).

 

2.1 к е с т е - Қуаты 200 және 800 МВт болатын блоктардың есептік параметрлері

Параметрлер

 PFBC-200 қазаны

PFBC-800 қазаны

Газ турбинасының типі

GT-35 P

GT-120 P

Бу қысымы, Мпа

17

17

Жылулық қуаты, МВт

224

920

ГТҚ қуаты, МВт

17

76

Бу турбинасының қуаты, МВт

72

290

Қосынды брутто қуат, МВт

89

366

Қосынды нетто қуат, МВт

86

355

Қондырғының  нетто ПӘК-і, %

38,4

38,6

 

Испанияда отын ретінде лигниттер (сапасы төмен қоңыр тас көмір) қолданылады, оның құрамы  4-8% күкірт, 25-45% күл және 20% ылғал. Эскатрон ЖЭС-а орналастырылған қазан, параметрлері 9,5 МПа, 510°С болатын, 288т/сағ бу өндіреді. Отын шығыны Gт=65 т/сағ, әктас шығыны      Gәк тас.= 25 т/сағ. Қондырғы SO2 шығуын 90% төмендетуге мүмкіндік береді, қабат биіктігі 3,5м, ошақтағы қысым 12 МПа.

Есептеу үшін бастапқы берілгендер

Берілген нұсқа бойынша қабылдау керек (1 қосымшаны, 1, 4, 5 кестелерді қара).

1.   ГТҚ сығымдағышында ауаның қосынды қысымын арттыру дәрежесі Пк.        

2.   ГТҚ-ң сығымдағышы мен қазан ошағы арқылы өтетін ауа шығыны Gауа, кг/с.

3.   Қайнаған қабаттан қысыммен шығатын газ шығынын Gг≈Gауа, кг/с деп қабылдаймыз.

4.   Қайнаған қабатты камераға баратын ауаның артықтық коэффициентін  α тең деп қабылдаймыз.

5.   Қайнаған қабат температурасы  Тққ =1173,°К  (900°С).

6.   Қайнаған қабатты камерадан шығатын газдар температурасы  Т4’=1123,°К (850°С).

7.   ГТҚ-ң газ турбинасына кірердегі газ температурасын Т*4 ,°К  деп қабылдаймыз. Т4’,°К температуралы газды арнайы камерада Т*4,°К дейін қатты отынның бір бөлігін пиролизге ұшырату арқылы алынған газды жаға отырып қыздырамыз.

8.   Сығымдағышқа кірердегі ауа температурасы Т*1=288°К (15°С).

9.   Қоршаған ортадағы ауа қысымы Рн=0.1013 МПа. ГТҚ-ң ауа тазартқышындағы шығынды ескере отырып, сығымдағышқа кірердегі ауа қысымын  Р1* =  0.1013 . 0.9=0.09117 МПа қабылдаймыз.

10.                  ГТҚ-ң сығымдағышы мен турбинасының ПӘК-і, сәйкесінше ηк= 0,85; ηт= 0,91.

 

2.1 ГТҚ-ң термодинамикалық есебі

 

2.1.1 Сығымдағышта 1 кг ауаны адиабатты сығуға жұмсалатын меншікті жұмыс

. ,  кДж/кг.

2.1.2     Сығымдағыштан кейінгі ауа температурасы

 .

Сығымдағыштан кейінгі немесе қайнаған қабатты камераға кірердегі  ауа қысымы  

 , МПа.

Р3 МПа қысымды, Т3 К температуралы, Gауа, кг/с шығынды ауа сығымдағыштан кейін қайнаған қабатты камераға барады. Сол кезде камераға  Gт шығынды отын мен  Gәктас шығынды доломит беріледі.

2.1.3           Қайнаған қабатты камерадағы және жану камерасының қосымша камерасында жанған шығындарды ескере отырып, газ қозғалтқыш турбинасының алдыңдағы қысымды анықтаймыз

 

 , МПа.    

мұндағы 

2.1.4           Газ қозғалтқыштың турбинасынан кейінгі газ температурасы

 

 , °К  .

Т4*, °К және α берілген мәндері бойынша   номограммадан (2 қосымша, 1 суретті қара) Ср.г  газдардың жылу сыйымдылығын табамыз.          

 теңдеуінен адиабата коэффициентін анықтаймыз.

2.1.5     Газ қозғалтқыштың турбинасында газдың ұлғаю дәрежесі

.

 

 

2.1.6           Газ қозғалтқыштың турбинасынан кейінгі газ қысымы

 

 , МПа.

2.1.7           Бос күштік турбинадан кейінгі газ қысымы Рст , = 0,11 МПа тең.

2.1.8           Күштік  турбинада газдардың ұлғаю дәрежесі

 

.

2.1.9            Күштік  турбинаның меншікті жұмысы

, кДж/кг.

Т5*  және α белгілі мәндері бойынша номограммадан (2 қосымша, 1 суретті қара)  Срг , содан кейін  және табамыз.

2.1.10       Бос күштік турбинадан кейінгі газ температурасы

 

0К.

2.1.11       Бос күштік турбинаның қуаты

 

,  кВт.

Газ турбиналық цикл нәтижесінде электрлік қуат алынды

 

Nэ=Nст , МВт.

Күштік газ турбинасынан кейін Gг , кг/с,  Рст=0,11 МПа, Тст°К , (°С) параметрлі шығар газдар пайдаға асырғыш қазанға барады.

 

2.2 Қондырғының бу турбиналық бөлігінің есебі

 

Пайдаға асырғыш қазанда тек қана экономайзер орналастырамыз. 5 суретте пайдаға асырғыш қазанның сұлбасы келтірілген. Шық 6 бактан 15 жоғары қысымды сорғы арқылы 1 пайдаға асырғыш қазанның 2 экономайзеріне Рк МПа қысыммен беріледі.  Экономайзерге кірердегі су температурасы t3=80°C.  Экономайзерде су Ts ≤ 250 °C температураға дейін қайнайды.

5 сурет - Экономайзерлі пайдаға асырғыш қазанның сұлбасы

 

Экономайзерден су буландырғышқа барады, содан кейін қатты отынды жағуға арналған қайнаған қабатты камерада орналасқан бу қыздырғышқa келеді.

Буландырғышта су ,°С температураға дейін қыздырылады, яғни онда су h1, кДж/кг энтальпиясы құрғақ қаныққан буға айналады.

Параметрлердің мәндерін [2], [3] анықтамалық әдебиеттердің кестелерінен табамыз.

Құрғақ қаныққан бу бу қыздырғышқа беріледі, бұнда бу t0,°C температураға дейін қыздырылады және оның энтальпиясы h0 ,  кДж/кг тең болады.

6 суретте пайдаға асырғыш қазанның биіктігі бойынша су мен газ  температураларының таралу сұлбасы келтірілген.

 

6 сурет - Пайдаға асырғыш қазанда су мен газ  температураларының таралуы

 

 

7 суретте бу түзгіш пен бу қыздырғышта су, бу және газ  температураларының таралу сұлбасы келтірілген.

 

 

7 сурет - Бу түзгіш пен бу қыздырғышта су, бу және газ  температураларының таралуы

 

2.2.1 Бу түзу жылуы

 

Zбу=h1-hs , кДж/кг.

2.2.2 Қайнаған қабаттың температурасы 900°С (1173°К) аспайды, өйткені қайнаған қабаттағы бу қыздырғышы бар бу түзгіш жылуды әкетеді. Аса қызған бу бутурбинасында , МПа қысым және  °С температураға дейін өзгереді. Будың турбинадан шығардағы жылуы h’шығ, кДж/кг тең.

Жұмыс істеген h3, кДж/кг энтальпиялы бу бойлерде t3=80,°C температураға дейін шықтанады. Жұмыс істеген бу мен шықтың арасындағы энтальпия өзгерісі hбоил.= h’шығ -  h3, кДж/кг. Осы жылу жылуландыру мен ыстық сумен жабдықтау жүйесіндегі суға беріледі.

Қосарланған БГТҚ-ң басты параметріне mбу = Gбу / Gг булық қатынасы жатады. Булық қатынас экономайзер, буландырғыш немесе бу қыздырғыш үшін арналған жылулық баланс теңдеуінен анықталуы мүмкін.  Қайнаған қабатта  буландырғыш пен бу қыздырғыш орналасқан.                                                                                                  

2.2.3 Буландырғыш пен бу қыздырғыштың жылулық балансының теңдеуін келесі шарттарды ескере отырып құрастырамыз. Қайнаған қабаттың Тқайн.қабат. температурасын,  ауаның артықтық еселеуіші болғандағы  Т3 температуралы қарапайым ошақтағы газдардың Т4* максималды мүмкін  температурасы мен  ошақтан шығарылатын газ Т’4 температураларының айырмасы ретінде анықтаймыз.

Біздің жағдайда Тқайн.қабат.=1173°К (900ºС) нақты қондырғыда  эксперимент жасау арқылы алынған және оның  Т3 шамасымен еш байланысы жоқ.

Қойылған есепті шығару үшін сұйық отынмен жұмыс істейтін қарапайым ошақты қарастырамыз. Бұнда 1 кг отын жағу үшін қажетті теориялық ауа мөлшері  = 14,9 .

Ауаның артықтық еселеуіші  кезіндегі отынның меншікті шығыны келесі теңдеу бойынша анықталады

gт* = 1 / (∙), .

Жану ядросындағы газдардың Т4* мүмкін болатын максималды температурасын анықтау үшін сұйық отынға арналған номограмманы қолданамыз (2 қосымша,  2 суретті қара). Ол үшін ошаққа түсетін ауаның  Т3 температурасы мен отынның  gт* , меншікті шығыны ескеріледі.

Т4*анықтағаннан кейін буландырғыш пен бу қыздырғыштың жылулық балансының теңдеуін келесі түрде құрастырамыз  

 

Gбу (( h0 - h1)+zбу) = Gг Cрг (Т4*  - T’4) .

 

2.2.4 Бу қыздырғышты буландырғыштың жылулық балансының теңдеуінен булық санды анықтаймыз

 

.

2.2.5 Пайдаға асырғыш қазанда тек қана экономайзер орналастырылған. Экономайзердің жылулық балансының теңдеуі 6 суретке сәйкес келесі түрде жазылады

 

Gауа  ( hs - h3 )  = Gг Cрг (- T5).

 

2.2.6 Экономайзердің жылулық балансының теңдеуінен булық сан

 

.

Мұндағы  кДж/кг – бу контурының берілген су қысымындағы бу түзу қарқындылығы кезіндегі судың жылулығы (кестеден алынады).

2.2.7 Ары қарай есептеу үшін mбу үлкен мәнін аламыз.

,кДж/кг теңдеуінен экономайзерден кейінгі судың жылуын табамыз, ал hs мәні бойынша кестеден  ts  температураны анықтаймыз. Кестеден бұл шаманы анықтаған кезде экономайзерде су  ts,°C температураға дейін қыздырылатынын ескеру керек. Судың одан әрі қызуы, бу түзуі және будың аса қызуы қайнаған қабатта өтеді.

2.2.8 Алуға болатын бу мөлшері

 

Gбу =   , кг/с.,  ( т/сағ.).

 

2.2.9 Қысымды қайнаған қабатты ошақта отынды жағу үшін Екібастұз көмірі қолданылады. Оның құрамы Wр = 6,5, Aспр = 43,5, Cр =38,2 Sрп = 0,4 , Hр = 3, Nр = 0,8,  Oр = 7,3 .  Qрн = 15,8 ,МДж / кг. Vг = 24  K = 1,35  [2].

2.2.10 Менделеев теңдеуінен құрғақ ауаның теориялық шығынын V0в, м3ауа/кг.отын табамыз.

Ауаның меншікті тығыздығын ескеру керек ρауа=1,293 кг/м3 және қатты отынды жаққандағы ауаның массалық шығыны келесі формула бойынша анықталады

L0= V0ауа*  ρауа    , кг ауа/кг отын.

 

2.2.11  Қайнаған қабатты камераға түсетін ауаның артықтық коэффициентін α тең деп қабылдаймыз.

2.2.12  Қатты отынның меншікті шығыны

 

qт = 1/αL0,  кг отын/кг ауа

 

2.2.13 qт, кг отын/кг ауа және  Gауа, кг. ауа/с болғандағы отын (көмір) шығыны, келесі шаманы құрайды

 

Gт = Gауа . qт ,  кг/с , немесе ( т/сағ).

2.2.14  Уақыт бірлігіне отынмен бірге енгізілген жылу мөлшері Qрн ∙ Gт,  МВт.

2.2.15 Шығатын газдармен кеткен жылу 

 

QII = Cрг Gг ( Тшығ5 - Тн), кВт.

 

2.2.16 Қосымша жану камерасында отын жанғанда келесідей жылу мөлшері бөлінеді 

Qк с = Gг  cрг  ( ),  кВт.

 

Қосымша жану камерасында негізінен СО газынан құралған, көмірді пиролиздеу нәтижесінде алынған газ тәрізді отын қолданылады. Пиролиз     α=0,5 - 0,8 ауаның артықтық еселеуіші және 0,15 - 0,3 МПа қысымында орындалады. Бұндай отынның төменгі жылуы Qрн= 5,5 МДж/. 1 т. көмірден 3500 м3 газ отыны алынады. Қосымша жану камерасында келесі мөлшерде газ жағу керек:   = Qкс / Qрн гп  , м3/с , немесе  Gкстг  =  Gкст  ρг , кг /с. Мұндағы      ρг = 1,167  кг/

Ол үшін пиролизге Gкөмір=Gкст / 3500, т/сағ көмір қажет.

Жану реакциясының есебінен 1 кг отынды жағуға қажетті ауа мөлшері алынды = 4.9436 кг.ауа/кг.отын. Қосымша жану камерасына кірердегі газ құрамында G*ауа=α* Gг,  кг/с мөлшерде ауа болады. Жану камерасында           Gкст = G*ауа / Lкс0 , кг отын/с жануы мүмкін, негізінен Gкстг, кг/с отын жану керек. Есептеу нәтижесі бойынша қысымды қайнаған қабатты камерадан шығатын газдардың құрамындағы оттегі мөлшері қосымша камерада отынды жағуға жеткілікті немесе жеткіліксіздігі бойынша қорытынды жаса.  

2.2.17 Ішкі шығындарды ескергендегі қондырғының қуаты

 

N*қон = Qрн Gт + Qкс - QII ,  МВт.

 

2.2.18 Сорғының жұмысын және экономайзерден шығатын газдардың жылуы арқылы суды  ts °С температураға дейін қыздыруды ескерсек,  Ренкин циклінің термиялық ПӘК-і  

.

2.2.19 Бу турбинасының қуатын келесі теңдіктен анықтауға болады

 

,  МВт.

 

2.2.20 Бу турбинасының қуатын, сонымен қатар,  Р0, МПа  және Т0,°К параметрлі аса қызған бумен жұмыс істейтін, күштік бу турбинасы үшін арналған, нақты Ренкин циклінің T-S диаграммасын қолдану арқылы анықтауға болады.  

Т-S  диаграмманы тұрғызу үшін нүктелердегі су мен бу параметрлерін төменде келтірілген 2.2 кестеге енгіз.

 

2.2 к е с т е

 T-S диаграмма нүктелері

 Ti  °K,    ti  °C

 hi  кДж / кг

 Si  кДж / кг. К

 3

 

 

 

S

 

 

 

S*

 

 

 

1 

 

 

 

0

 

 

 

2

 

 

 

 

T-S диаграмманы μт = 4,°К / мм , μs = 0,05 кДж / кг.К.мм масштабта   миллиметрлік қағазда тұрғыз. T-S диаграмма FΣ,мм2 пайдалы жұмыс ауданын анықта. Бу турбинасының қайтымсыз процесіндегі 1 кг буға жұмсалған пайдалы жұмыс  

Lт = FΣ μ т μ s , кДж/кг.

 

Бу турбинасынан электр қозғалтқыштың жетегіне баратын қуат алуға болады 

Nбу т = FΣ Gбу ηбу т , МВт.

 

Екі түрлі әдіспен алынған бу турбинасының қуаттарын салыстыр.

2.2.21 Электр энергиясын өндіруге кететін қосынды брутто қуат

 

Nэ = NΣбрутто = Nст + Nбу т ,  кВт.

 

2.2.22 Қондырғының брутто ПӘК-і 

 

.

 

2.2.23 Бойлерде буды шықтандыру нәтижесінде тұрмысқа қажетті ыстық су аламыз. Бойлердегі шықтанған будың меншікті жұмысы

 

 , кДж/кг.

 

2.2.24 Жылуландыру жүйесінің және ыстық судың жылулық қуаты

 

Nбойл = Gбу hбойл  ,  МВт.

 

2.2.25 Будың шықтануы нәтижесінде қосымша алынған жылулық қуатты ескергендегі қондырғының ПӘК-і 

 

.

 

2.2.26 Газ турбиналық және бу турбиналық жолдағы, қазан ошағындағы ішкі шығындар келесі шаманы құрайды

 

Niшығын = Nкон - NΣбрутто - Nбойл  , МВт.

 

Есептеу қорытындысы бойынша энергия үнемдеу тиімділігі және  атмосфераға зиянды заттарды тастаудың экологиялық талаптарын орындау бойынша қорытынды жаз. Ол үшін келтірілген әдебиеттерді қолдану керек.

  

1 Қосымша

 

 1 к е с т е -  ЕСЖ орындау үшін нұсқа

Сынақ кітапшасының соңғы екі саны

Тапсырма нұсқасы

99

74

49

24

1

98

73

48

23

2

97

72

47

22

3

96

71

46

21

4

95

70

45

20

5

94

69

44

19

6

93

68

43

18

7

92

67

42

17

8

91

66

41

16

9

90

65

40

15

10

89

64

39

14

11

88

63

38

13

12

87

62

37

12

13

86

61

36

11

14

85

60

35

10

15

84

59

34

09

16

83

58

33

08

17

82

57

32

07

18

81

56

31

06

19

80

55

30

05

20

79

54

29

04

21

78

53

28

03

22

77

52

27

02

23

76

51

26

01

24

75

50

25

00

25

 

 

2 к е с т е - Нұсқа бойынша бірінші топ үшін 1 ЕСЖ-ң бастапқы берілген шамалары

№

п/п

     Нұсқа                   

 

Параметр

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

8

 

9

 

10

 

11

 

12

 

13

 

14

 

15

 

16

 

17

 

18

 

19

 

20

 

21

 

22

 

23

 

24

 

25

 

 

1

  Шығар газдар

температурасы      ,  0С, 

110

115

120

125

130

135

140

145

150

110

115

120

125

130

135

140

145

150

110

115

120

125

130

135

140

 

 

2

Газ температурасы

түйістіруші

аппараттан кейінгі,,0С

40

45

50

55

60

40

45

50

55

35

40

45

50

55

60

35

40

45

50

55

60

40

45

50

55

 

  

3

ЖА кірердегі газ қасымы,

 МПа, 

0,111

0,112

0,113

0,114

0,115

0,116

0,117

0,118

0,119

0,12

0,121

0,122

0,111

0,112

0,113

0,114

0,115

0,116

0,117

0,118

0,119

0,12

0,121

0,122

0,123

 

 

4

Өстік сығымдағышқа кірердегі газ қысымы,

МПа,

0,11

 

0,111

0,112

0,113

0,114

0,115

0,116

0,117

0,118

0,119

0,12

0,121

0,11

0,111

0,112

0,113

 

0,114

0,115

0,116

0,117

0,118

0,119

0,12

0,121

0,122

 

 

5

Сығымдағышта газ қысымы дәрежесін арттыру, Пк

2,8

2,7

2,5

2,3

 

2,1

2,0

1,9

1,8

1,5

1,4

1,5

1,6

1,7

1,8

1,9

2,0

2,1

2,2

2,3

2,4

2,7

2,8

1,4

1,5

1,6

 

 

6

  Экономайзерден шыққан газ  температурасы   0С,

30

35

37

40

42

43

44

45

46

47

48

49

50

30

32

35

37

40

42

44

46

48

50

30

35

 

 

7

Сығымдағыш пен турбина ПӘК-і

 

hк= 0,85

 

hк= 0,91

 

 

8

Шығар газдар шығыны,

Gг  кг/с

9

9,2

9,4

9,6

10

10,2

10,2

 

10,4

10,5

10,6

10,8

10,9

11

9

9,2

9,3

9,5

9,7

9,9

10

10,1

10,3

10,5

10,7

10,9

 

9

Отын түрі (газ, мазут, көмір, мұнай)

газ

мазут

Көмір

мұнай

газ

мазут

Көмір

мұнай

газ

газ

мұнай

Көмір

газ

мазут

Көмір

мұнай

газ

мазут

Көмір

мұнай

газ

Көмір

мұнай

Көмір

газ

 

10

ГТҚ-ң жану камерасында жанатын отын

 

Барлық нұсқалар үшін отын – табиғи газ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 3 к е с т е - Нұсқа бойынша екінші топ үшін 1 ЕСЖ-ң бастапқы берілген шамалары

№

п/п

     Нұсқа                   

 

Параметр

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

8

 

9

 

10

 

11

 

12

 

13

 

14

 

15

 

16

 

17

 

18

 

19

 

20

 

21

 

22

 

23

 

24

 

25

 

 

1

  Шығар газдар

температурасы      ,  0С, 

110

115

120

125

130

135

140

145

150

110

115

120

125

130

135

140

145

150

110

115

120

125

130

135

140

 

 

2

Газ температурасы

түйістіруші

аппараттан кейінгі,,0С

40

45

50

55

60

40

45

50

55

35

40

45

50

55

60

35

40

45

50

55

60

40

45

50

55

 

  

3

ЖА кірердегі газ қасымы,

 МПа, 

0,111

0,112

0,113

0,114

0,115

0,116

0,117

0,118

0,119

0,12

0,121

0,122

0,111

0,112

0,113

0,114

0,115

0,116

0,117

0,118

0,119

0,12

0,121

0,122

0,123

 

 

4

Өстік сығымдағышқа кірердегі газ қысымы,

МПа,

0,11

 

0,111

0,112

0,113

0,114

0,115

0,116

0,117

0,118

0,119

0,12

0,121

0,11

0,111

0,112

0,113

 

0,114

0,115

0,116

0,117

0,118

0,119

0,12

0,121

0,122

 

 

5

Сығымдағышта газ қысымы дәрежесін арттыру, Пк

1,3

1,35

1,4

1,45

 

1,5

1,55

1,6

 

1,65

1,7

1,75

1,8

1,85

1,9

2,0

2,1

2,2

2,3

2,4

2,45

2,5

2,55

2,6

 

 

 

1,65

1,7

1,8

 

 

6

  Экономайзерден шыққан газ  температурасы   0С,

30

35

37

40

42

43

44

45

46

47

48

49

50

30

32

35

37

40

42

44

46

48

50

30

35

 

 

7

Сығымдағыш пен турбина ПӘК-і

 

hк= 0,85

 

hк= 0,91

 

 

8

Шығар газдар шығыны,

Gг  кг/с

9

9,2

9,4

9,6

10

10,2

10,2

 

10,4

10,5

10,6

10,8

10,9

11

9

9,2

9,3

9,5

9,7

9,9

10

10,1

10,3

10,5

10,7

10,9

 

9

Отын түрі (газ, мазут, көмір, мұнай)

газ

мазут

Көмір

мұнай

газ

мазут

Көмір

мұнай

газ

газ

мұнай

Көмір

газ

мазут

Көмір

мұнай

газ

мазут

Көмір

мұнай

газ

Көмір

мұнай

Көмір

газ

 

10

ГТҚ-ң жану камерасында жанатын отын

 

Барлық нұсқалар үшін отын – табиғи газ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Параметры           Нұсқалар

                          

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

ГТҚ сығымдағышында ауаның қосынды қысымын арттыру дәрежесі Пк.       

16,0

15,9

15,8

15,7

15,6

15,5

15,4

15,3

15,2

15,1

15,0

14,9

14,8

14,7

14,6

14,5

14,4

14,3

14,2

14,1

14,0

13,9

13,8

13,7

13,6

ГТҚ-ң сығымдағышы мен қазан ошағы арқылы өтетін ауа шығыны Gв , кг/с.

77

76

75

74

73

72

71

70

69

68

67

66

65

64

63

62

61

60

68

67

66

65

64

63

62

Қайнаған қабатты камераға баратын ауаның артықтық коэффициенті  α

1,20

1,25

1,30

1,15

1,20

1,25

1,30

1,20

1,15

1,25

1,30

1,15

1,20

1,25

1,30

1,25

1,20

1,15

1,20

1,25

1,30

1,25

1,20

1,15

1,20

Қайнаған қабат температурасы  Ткс                     

Барлық нұсқалар үшін  Ткс=11730К (9000С)

Қайнаған қабатты камерадан шығатын газдар температурасы  Т4’

Барлық нұсқалар үшін  Т’ 4 =1123 0К (8500С)

Турбинаға кірердегі газ температурасы, яғни қосымша  жану камерасынан кейін Т4*, 0К

1440

1430

1420

1410

1400

1390

1380

1370

1360

1350

1440

1430

1420

1410

1400

1390

1380

1370

1350

1440

1430

1420

1410

1400

1390

Сығымдағышқа кірердегі ауа температурасы Т*1

303

303

303

303

303

303

303

303

288

288

288

288

288

288

288

288

243

243

243

243

243

243

243

243

243

Қоршаған ортадағы ауа қысымы Рн  және сығымдағышқа кірердегі

Барлық нұсқалар үшін  Рн=0,1013 МПа, Р*1=0,0917 МПа

ГТҚ-ң сығымдағышы мен турбинасының ПӘК-і

Барлық нұсқалар үшін  ηк=0,85 ηгт=0,91 ŋпт=0,93

Ошақта жанатын көмір

Барлық нұсқалар үшін  Екібастұз көмірі

Бу жолындағы су мен бу қысымы Рн, МПа

4

5

6

7

8

9

10

11

12

4

5

6

7

8

9

10

11

12

4

5

6

7

8

9

10

Аса қызған бу температурасы t0 ,0С

550

500

550

500

550

500

550

500

550

500

550

Турбинада жұмыс істеген будың  t2,0С температурасы мен Р2,МПА қысымы

  t2 =1000С

Р2=0,11МПа

 

 

  t2 =800С

Р2=0,047МПа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 к е с т е - Нұсқа бойынша бірінші топ үшін 2 ЕСЖ-ң бастапқы берілген шамалары

 

5 к е с т е - Нұсқа бойынша екінші топ үшін 2 ЕСЖ-ң бастапқы берілген шамалары

Параметры          Нұсқалар

                          

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

ГТҚ сығымдағышында ауаның қосынды қысымын арттыру дәрежесі Пк.       

13,3

13,2

13,1

13,0

12,9

12,8

12,7

12,6

12,5

12,4

13,3

12,3

12,4

13,3

13,2

13,1

13,0

12,9

12,8

12,7

12,6

12,5

12,4

12,3

12,2

ГТҚ-ң сығымдағышы мен қазан ошағы арқылы өтетін ауа шығыны Gв , кг/с.

120

119

118

117

116

115

114

113

111

110

109

108

130

129

128

127

126

125

124

123

122

121

120

119

118

Қайнаған қабатты камераға баратын ауаның артықтық коэффициенті  α

1,2

1,3

1,25

1,15

1,15

1,2

1,25

1,3

1,2

1,15

1,2

1,25

1,3

1,2

1,25

1,2

1,15

1,2

1,25

1,3

1,2

1,25

1,2

1,15

1,2

Қайнаған қабат температурасы  Ткс                     

Барлық нұсқалар үшін  Ткс=11730К (9000С)

Қайнаған қабатты камерадан шығатын газдар температурасы  Т4’

Барлық нұсқалар үшін  Т’ 4 =1123 0К (8500С)

Турбинаға кірердегі газ температурасы, яғни қосымша  жану камерасынан кейін Т4*, 0К

1270

1260

1250

1240

1230

1270

1260

1250

1240

1220

1210

1200

1270

1260

1250

1240

1230

1270

1260

1250

1240

1230

1220

1210

1200

Сығымдағышқа кірердегі ауа температурасы Т*1

288

288

288

288

288

288

288

288

288

288

288

288

243

243

243

243

243

243

243

243

243

288

288

288

288

Қоршаған ортадағы ауа қысымы Рн  және сығымдағышқа кірердегі

Барлық нұсқалар үшін  Рн=0,1013 МПа, Р*1=0,0917 МПа

ГТҚ-ң сығымдағышы мен турбинасының ПӘК-і

Барлық нұсқалар үшін  ηк=0,85 ηгт=0,91 ŋпт=0,93

Ошақта жанатын көмір

Барлық нұсқалар үшін  Екібастұз көмірі

Бу жолындағы су мен бу қысымы Рн, МПа

4

5

6

7

8

9

10

11

12

4

5

6

7

8

9

10

11

12

4

5

6

7

8

9

10

Аса қызған бу температурасы t0 ,0С

500

550

500

550

500

550

Турбинада жұмыс істеген будың  t2,0С температурасы мен Р2,МПА қысымы

  t2 =1000С

Р2=0,11МПа

  t2 =800С

Р2=0,047МПа

  t2 =1000С

Р2=0,11 МПа

  t2 =800С

Р2=0,047МПа

t2 =1000С

Р=0,11МПа

  t2 =800С

Р2=0,047МПа

  t2 =1000С

Р2=0,11 МПа

t2 =800С

Р2=0,047МПа

 

2 қосымша

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Рисунок 1 - Истинная теплоемкость  

1 сурет - нақты жылусыйымдылық

  

2 сурет - gТ  1 кг ауаға жұмсалатын отын шығыны мен   СР  газдың жылусыйымдылығының жану камерасының  кіру және  шығу температураларына тәуелділігі   

 

Әдебиеттер тізімі 

     1. Сибикин Ю.Д.,Сибикин М. Ю. Технология энергосбережения: Учебник – М.:  Форум: инфра – М, 2006-352 с.

2. Теплоэнергетика и теплотехника: справочная серия (Кн. 2).  Под общей редакцией Григорьева В.А., Зорина В.М. – М.: Энергоиздат, 1988.- 560 с.

3. Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды  и водяного пара. Справочник.- М.: Энергоиздат, 1984-80 с.

4. Котлер В.Р. Специальные топки энергетических котлов. – М.: Энергоиздат, 1990-104 с.

5. Мадоян А.А. и др. Эффективное сжигание низкосортных углей в энергетических котлах. - М.: Энергоиздат, 1991.-200 с.

6. Использование газотурбинных технологий на базе авиационных двигателей в теплоэнергетике как путь получения большого энергосберегающего эффекта /Поданев И.Е., Запорожская  Н.В/ Вестник Алматинского института энергетики и связи. №2(5), 2009.-11-16 с. 

 

Мазмұны 

Кіріспе

3

1 ЕСЖ. Өзінің жазғы ресурсын орындаған авиациялық газ турбиналы қозғалтқышты қолданатын ЖЭО мен қазандықтардан шыққан газдың жылуын пайдаға асырушы қондырғыны есептеу    

4

1 ЕСЖ тапсырмасы

4

1.1 Түйістіруші жылуалмастырғыш есебі

5

1.2  Турбодетандер есебі

7

1.3 Пайдаға асырғыш қондырғының газ турбиналы бөлігінің есебі

10

2 ЕСЖ. Қысымды қайнаған қабатты ошағы бар, қатты отынмен жұмыс істейтін, қосарланған ГТҚ есебі

14

2 ЕСЖ тапсырмасы

14

2.1 ГТҚ-ң термодинамикалық есебі

18

2.2 Қондырғының бу турбиналық бөлігінің есебі

19

1 қосымша

26

2 қосымша

31