В [1] приведён пример использования класса HRSG1p модуля hrsg1p для моделирования котла-утилизатора (далее - КУ) одного давления.
Здесь мы рассмотрим пример использования модуля hrsg1p версии 1.1 (ссылка для скачивания в конце статьи) для моделирования КУ двух давлений.
В котле-утилизаторе двух давлений имеются два контура - контур высокого давления (далее - ВД) и контур низкого давления (далее - НД), которые могут быть представлены как два котла-утилизатора одного давления, стоящие друг за другом по ходу выхлопных газов ГТУ.
КУ НД отличается от КУ ВД тем, что через экономайзер КУ НД проходит и нагревается до температуры воды в барабане КУ НД вода обоих контуров. Из барабана КУ НД вода контура НД подаётся в пароперегреватель КУ НД, а вода контура ВД - в экономайзер КУ ВД.
Зададимся необходимыми для расчёта исходными данными. При этом будем считать, что каждый КУ подаёт пар в свою паровую турбину (КУ ВД в ПТ ВД, КУ НД в ПТ НД).
1. Температура уходящих газов ГТУ t_уг_гту = 517 С.
2. Массовый расход уходящих газов G_уг = 370,5 кг/с.
3. Температурный напор на горячем конце пароперегревателя КУ ВД и КУ НД (разность между температурой уходящих газов ГТУ (температура газов на входе в КУ) и температурой пара на выходе КУ): dt_уг_вд = dt_уг_нд = 30 С.
4. Температурный напор на холодном конце испарителя КУ ВД и КУ НД (разность между температурой газов на выходе (по газу) из испарителя и температурой воды на входе (по воде) в испаритель КУ) dt_и_вд = dt_и_нд = 9 С.
5. Внутренний КПД паровых турбин КПД_пт_вд = КПД_пт_нд = 85%.
6. Давление в конденсаторе паровых турбин p_к = 4,5 кПа.
7. Степень влажности пара на выходе из паровых турбин z = 13% (степень сухости x = 83%).
Первым выполняется расчёт для КУ ВД.
Температура пара на выходе КУ ВД (на входе ПТ ВД) равна t_0_вд = t_уг_гту - dt_уг_вд = 517 - 30 = 487 С.
Давление пара на выходе КУ ВД (здесь и далее абсолютное давление) найдём по методике [2] для степени сухости пара в конденсаторе x = 87%: p_0_вд = 7,29 МПа.
Для выполнения расчёта необходимо задаться температурой воды на входе в экономайзер КУ ВД, которая равна температуре воды в барабане КУ НД. Данную температуру можно найти итерационным расчётом.
1. Задаёмся температурой пара на выходе из КУ НД, например t_0_нд = 210 С.
2. По изложенной в [2] методике определяем p_0_нд для t_0_нд и x = 87%.
3. По p_0_нд (равной давлению в барабане КУ НД) находим температуру кипения воды, которая равна температуре воды на входе в экономайзер КУ ВД t_э_вд.
4. Производим расчёт КУ для найденной t_э_вд, в результате которого находим температуру уходящих из КУ ВД газов t_уг_ку_вд.
5. Находим t_0_нд' = t_уг_ку_вд - dt_уг_нд.
6. Если |t_0_нд' - t_0_нд| больше допустимой погрешности, то t_0_нд = t_0_нд' и переходим к пункту 2.
Результат расчёта контура высокого давления:
Паропроизводительность контура высокого давления D_вд = 144,2 т/ч.
Из предыдущего расчёта нам известны температура газов на выходе КУ ВД t_уг_ку_вд = 231,9 С, температура и давления пара на выходе из КУ НД t_0_нд = 201,9 C; p_0_нд = 0,534 МПа. Температура воды на входе в экономайзер КУ НД равна температуре конденсации пара в конденсаторе при p_к = 4,5 кПа: t_э_нд = 31,0 С.
Результат расчёта контура низкого давления:
Паропроизводительность контура низкого давления D_нд = 42,7 т/ч, температура уходящих газов t_уг_ку_нд = 92,6 С.
Контуры ВН и НД на одном графике:
Скачать модуль hrsg1p версии 1.1.
Полную версию статьи в формате Jupyter Notebook см. здесь.
Ссылки
1.Моделирование процесса теплообмена в котле-утилизаторе одного давления.
2. Моделирование процесса расширения пара в паровой турбине.