Газовые турбины, использующие избыточное давление технологического газа

Большие энергозатраты, однако, могут быть в значительной степени, а иногда и полностью скомпенсированы использованием избыточного давления образующегося технологического газа, например в газовых утилизационных бескомпрессорных турбинах (ГУБТ) в доменном производстве. В гл. 2 (см. рис. 2.4) показана принципиальная схема использования избыточного давления доменного газа в газовой утилизационной бескомпрессорной турбине. Следует отметить, что в реальных условиях выход доменного газа из печи, его состав и плотность зависят от режима работы печи, степени обогащения дутья кислородом, температуры подогрева дутья, количества подаваемого природного газа в печь, состава шихты. Выход газа из печей одинакового объема изменяется в довольно широких пределах в зависимости от условий их работы.

Объемы доменных печей, следовательно, и выходы газа из них на заводах различаются довольно значительно. Отличаются от проектных по самым разным причинам давление и температура газа на выходе из печей.

Часть доменного газа от печи пропускается через ее дроссельное устройство помимо ГУБТ для обеспечения бесперебойной работы печи. В зависимости от состояния дроссельного устройства через него нередко проходит до 20—25 % всего расхода газа вместо проектных 5 %. На массовый расход газа в ГУБТ влияют плотность р и газовая постоянная данного газа.

Проанализируем с помощью формулы (6.16), как влияют на работу ГУБТ отклонения фактических параметров от расчетных. Анализ проведем на примере ГУБТ-12 (табл. 6.6), установленной на одном заводе и имеющей в течение длительного периода следующие фактические значения влияющих параметров:

Работа доменных печей при давлении газа в той или иной степени ниже проектного имеет место во многих случаях. Причинами этого являются различные неполадки в загрузочном устройстве, дефекты

Таблица 6.6. Характеристики ГУБТ, изготовляемых Уральским турбинным заводом

Характеристика

ГУБТ-8

ГУБТ-12

Номинальная электрическая мощность, МВт

8

12

Расход доменного газа, м3/ч, при 0 °С, 1,033 -105 Па

260 000

360 000

Давление газа перед ГУБТ, МПа

0,25—0,35

0,25—0,50

Давление газа на выхлопе турбины, МПа

0,112—0,115

0,112—0,115

Температура доменного газа перед ГУБТ, °С

120

140

кожухов доменных воздухонагревателей и др. Удельная работа 1 кг газа в турбине (принимаем его идеальным) определяется по формуле

где ср — удельная теплоемкость газа; Ти т — температура газа перед турбиной; ет — отношение давлений в турбине; г|0 г|эм — внутренний относительный и электромеханический КПД турбины; к — показатель изоэнтропы доменного газа.

При температуре доменного газа ПО—140 °С расчет его работы можно проводить с достаточной точностью по формуле для идеального газа (6.2). При температуре выше 300 °С расчет работы газа в турбине надо выполнять с учетом изменения теплоемкости и показателя изоэнтропы, а также других параметров. При давлении газа рп т = 0,25 МПа вместо проектных 3,25 МПа расход газа через ГУБТ-12 может составить около 0,75 расчетного.

Из-за более низкого начального давления удельная работа 1 кг

газа в ГУБТ снизится до 1'т — = 0,73. В итоге для ГУБТ Л^/Л^0 =

= (/^ - /Т°)(С7С°) или для ГУБТ-12 мощность будет равна 0,547 • 12 =

= 6,5 МВт. Фактически измеренная на рассматриваемом заводе мощность ГУБТ-12 составила 5,8 МВт. Некоторое превышение мощности ГУБТ, полученной по приведенному расчету, можно объяснить тем, что не учитывалось уменьшение внутреннего КПД турбины г)0 ( при работе на нерасчетном режиме, а также некоторое понижение Тп т. Отметим, что если бы ГУБТ была запроектирована на фактическое давление 0,25 МПа или пропускная способность проточной части могла регулироваться (поворотными лопатками и т.п.), то мощность ГУБТ-12 составила бы 0,73 • 12 = 8,75 МВт.

Следует отметить, что из-за наличия однозначной связи между давлением газа перед турбиной и расходом газа через нее изменение даже одного из этих параметров приводит в итоге к столь же большому снижению мощности ГУБТ.

Пример. Доменная печь с учетом пропуска части доменного газа через дроссельное устройство может обеспечить номинальный расход газа в ГУБТ 360 000 м3/ч. Однако давление в печи нельзя поднять вышерт = 0,25 МПа. При этом давлении расход газа в ГУБТ составит С = 0,75 • 360 000 = 270 000 м3/ч. Из-за более низкого ет, как было показано ранее, в турбине ?'т — /т = 0,73.

В итоге мощность ГУБТ также составит примерно 0,547 Уэ° , хотя газа достаточно, а излишки его будут сброшены через дроссельное устройство печи помимо ГУБТ.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >