Model bloku 460 MW na parametry nadkrytyczne w programie GE GateCycle

Model bloku 460 MW na parametry nadkrytyczne w programie GE GateCycle

Wstęp

Modelowany układ to blok 460 na parametry nadkrytyczne (600 ℃) wyposażony w trzy stopnie turbinowe:

  • HP (High Pressure) wysokociśnieniowy
  • IP (Intermediate Pressure) średniego ciśnienia
  • LP (Low Pressure) niskociśnieniowy.

W układzie zastosowano dwa sposoby podwyższenia sprawności obiegu:

  • Podgrzew regeneracyjny (8 wymienników regeneracyjnych zasilanych z upustów kolejnych stopni turbiny, w tym 4 wymienniki wysokociśnieniowe i 4 wymienniki niskociśnieniowe).
  • Przegrzew wtórny, para po rozprężeniu w części wysokoprężnej turbiny zostaje skierowana z powrotem do kotła i z powrotem podgrzana do temperatury 600 ℃.

Założenia

Moc nominalna netto460 MW
ciśnienie wody chłodzącej na wlocie do skraplacza300 kPa
Temperatura wody chłodzącej19,1 ℃
Temperatura pary świeżej600 ℃
Temperatura pary przegrzanej600 ℃

Schemat instalacji

 

Wyniki symulacji

Sprawność44.4739%
Moc netto447,6117 MW
Moc brutto465,3324 MW
Wydatek wody chłodzącej skraplacz9603,39 kg/s

Strumienie:

StrumieńWydatekCiśnienieTemperaturaEntalpiaStopień suchości
kg/sekkPakJ/kg
1336,0734505,2600,003399,861
1126,688162,2367,073040,821
12309,395142,1306,632941,481
1317,332747,7505,093470,331
1415,061224,5390,573240,801
1512,37541,1288,163039,201
1612,55230,2202,282873,641
1710,7089,5117,562712,721
1811,6226,766,472539,790,9654
19203,165,032,902332,140,9053
2226,615142,1306,632941,481
3282,785142,1306,632941,481
30214,785,032,90137,770
31214,781600,033,00139,660
32214,781600,063,47266,930
33214,781600,093,56393,090
34238,031600,091,23383,280
35238,031600,0121,73512,060
36238,031600,0151,84640,790
37250,391600,0150,67635,720
38336,071200,0187,96798,430
39336,0734505,2194,37843,050
4282,785142,1600,003663,341
40336,0734505,2226,02981,570
41336,0734505,2262,671147,690
42336,0734505,2293,371294,140
43336,0734505,2297,001312,050
5011,6226,739,00163,310
5123,2589,569,47290,800
5223,251600,069,61292,620
5312,55230,297,23407,480
5412,37541,1127,73536,840
5512,371600,0127,88538,170
5670,622747,7200,37854,520
5826,688162,2268,671177,640
5917,332747,7348,533119,601
6238,03541,1288,163039,201
S0250,39541,1288,163039,201
S19603,39300,019,1180,430
S79603,39100,019,1080,190
S89603,39300,030,23126,880
S953,295142,1232,021000,170

Charakterystyki dla zmiennego obciążenia kotła

Moc netto [MW]

Obciążenie kotłaStrumień pary [kg/s]on-designoff-design
100,00%336,07447,614447,614
87,50%294,06391,665399,821
75,00%252,05335,705350,062
62,50%210,04279,753297,491
50,00%168,04223,811242,224

Wykres

Moc netto zmniejsza się wraz ze zmniejszaniem obciążenia kotła, w większym stopniu w przypadku on-design.

Sprawność [%]

Obciążenie kotłaStrumień pary [kg/s]on-designoff-design
100,00%336,0744,47444,474
87,50%294,0644,47444,389
75,00%252,0544,47444,163
62,50%210,0444,47443,846
50,00%168,0444,47443,351

Wykres

W trybie on-design wszystkie parametry elementów układu są przeliczane na nowo (powierzchnia wymienników ciepła itp.), aby zapewnić optymalną pracę – sprawność jest stała.

W trybie off-design zachowane są parametry początkowe elementów układu, tak jak to ma miejsce w rzeczywistym obiekcie. W efekcie ograniczanie obciążenia kotła obniża sprawność. Przy zrzucie obciążenia do 50% nominalnego przepływu pary świeżej sprawność spada o ponad jeden punkt procentowy.

Wydatek wody chłodzącej [kg/s]

Obciążenie kotłaStrumień pary [kg/s]on-designoff-design
100,00%336,079603,399603,39
87,50%294,068405,859603,39
75,00%252,057204,989603,39
62,50%210,046002,379603,39
50,00%168,044801,89603,39

Wykres

W przypadku off-design wydatek wody chłodzącej jest stały, ze względu na stałe parametry skraplacza wymuszane przez ten tryb obliczeń.

W przypadku on-design dla mniejszych obciążeń program wylicza optymalne wymiary skraplacza i dobiera nowy, proporcjonalnie niższy strumień wody.

Wnioski

Wyniki obliczeń otrzymane metodami on-design i off-design różnią się zasadniczo, metody te używane są do różnych celów.

On-design

Stosowane w celu poszukiwania optymalnych rozwiązań na etapie projektowania, przebudowywania instalacji energetycznych.

Off-design

W celu symulacji pracy instalacji (istniejących bądź projektowanych) w zmiennych warunkach pracy, na przykład dla:

  • zmiennego obciążenia kotła
  • zmiennej temperatury wody chłodzącej
  • stanów awaryjnych.

Bibliografia

  • J. Kotowicz H. Łukowicz Ł. Bartela S. Michalski, Validation of a program for supercritical power plant calculations, Archives of Thermodynamics Vol. 32(2011), No. 4, 81–89.
  • B. Staniszewski, Termodynamika, Warszawa: Państwowe Wydawnictwo naukowe, 1982.
  • L. Damazy, M. Pawlik i F. Strzelczyk, Elektrownie, Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, 2000.
  • J. Szargut, Termodynamika, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2013.

Prześlij komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *