Повышение КПД ГТУ. Котёл утилизатор водяной

Известны следующие способы повышения эффективности ГТУ: форсирование параметров цикла; усложнение термодинамического цикла; впрыск воды, водяного пара в проточную часть ГТУ. Именно для последнего и подходит котел-утилизатор водяной.

Котел-утилизатор водяной имеет вертикальную (горизонтальную) компоновку с нижним подводом газов от ГТУ и выполнен газоплотным. Выхлопные газы ГТУ по подводящему газоходу, проходя через шумоглуши-тель первой ступени, установленный на входе в КУВ поступают на блок-модуль поверхности нагрева МПН, выполенную из оребренных труб, и газового подогревателя сетевой вода ГПСВ, устанавливаемого в случае необходимости, котла-утилизатора. Охлажденные в котле выхлопные газы, проходя через шумоглушитель второй ступени через выхлопную (дымовую) трубу выбрасываются в атмосферу.

Для компенсации тепловых перемещений на входе в КУВ (перед шумоглушителем первой ступени) и на выходе из КУВ (перед шумоглушителем второй ступени) устанавливаются “мягкие” компенсаторы.

Канал байпаса выхлопных газов после ГТУ обеспечивает регулирование отпуска тепла и представляет возможность для автономной работы газотурбинной установки при отсутствии тепловой нагрузки.

Изоляция котла-утилизатора и декоративная обшивка, включая газо-ходы, обеспечивает температуру наружной поверхности изоляции не более 45оС при температуре окружающего воздуха 25 оС.

Тепловая схема, вода в котле-утилизаторе циркулирует по замкнутому циклу, по двум контурам. Циркуляция воды и регулирование её температуры обеспечивается циркуляционными насосами. Двухконтурная циркуляция воды котла-утилизатора обеспечивает поддержание заданной температуры воды, отпускаемой потребителю и поддержание температуры воды на входе в КУВ порядка 60 0С для уменьшения коррозии хвостовых поверхностей нагрева газоводяного теплообменника.

Часть воды с выхода КУВ поступает в атмосферный деаэратор смесительного типа.

Подвод подпиточной воды в котел-утилизатор осуществляется от системы водоподготовки, которая подобна котлу-утилизатору паровому.

1. каркас котла и обшивка;

2. лестницы и площадки обслуживания;

3. система водоподготовки (при необходимости).

4. пароперегревателя;

5. испарителя;

6. экономайзера;

7. сепаратор пара;

8. питательный и циркуляционный насосы;

25. Входное устройство ГТУ

Рисунок 1 – Входное устройство ГТУ.

1 – входная камера; 2 – лемниската (желобок); 3 – корпус промывки; 4 – переходный корпус.

На рисунке 1 представлено входное устройство газотурбинной установки.

Входная камера предназначена для изменения направления потоков газа и воздуха для подачи его в двигатель. Также во входной камере происходит сбор пыли и льда. Для того, чтобы можно было попасть в камеру и проводить ее осмотр, в ней проделан дверной проем.

Далее потоки проходят желобок, после которого попадают в корпус промывки. Стенки желобка имеет форму лемнискаты, которая обеспечивает безотрывность потоков при их прохождении, и, как следствие, снижаются потери скорости. Присутствуют потери на трение и смешивание потоков.

В корпусе промывки подается моющий раствор. Благодаря этому происходит более тонкое очищение газового потока от пыли и грязи, которые снижают ресурс и параметры двигателя. Потери скорости увеличиваются. Корпус промывки выполняют съемным, чтобы можно было снизить потери скорости потока при приемном его качестве на содержание различных примесей.

Далее газ поступает в двигатель через переходный корпус.

Образование льда

Высокая скорость движения потока воздуха приводит к понижению температуры в этом потоке. Если относительная влажность воздуха не ниже 80-85%, то понижение температуры и переохлаждение приведет к образованию микрокапель воды, которые будут скапливаться на металлических стенках воздухозаборника. Температура капель меньше 0^оС. Температура металла по площади капли будет немного меньше, чем температура самой капли. Так как теплопроводность металла больше, то он будет охлаждаться. Следующая образовавшаяся капля уменьшит температуру поверхности металла, а также температуру предыдущей капли. Температура слоя капель на металле воздухозаборника окажется меньше, чем температура окружающего воздуха. Энтальпия потока переходит в кинематическую энергию движения. Температура в воздухозаборнике достигнет значения температуры кристаллизации воды, и, как следствие, начнется образование льда на стенках воздухозаборника.

Теплопроводность льда меньше чем у воды, поэтому рост ледяной корки очень быстрый, лавинообразный.

Так как теплопроводность металлических стенок воздухозаборника гораздо больше чем у льда, то тепло от двигателя вызовет таяние льда около стенок воздухозаборника. Образовавшаяся вода и вибрации от двигателя приведут к расколу льда, и вся смесь льда и воды уйдет в двигатель.

Рисунок 2 – К пояснению явления образования льда.