Parní turbína pro paroplynový blok

Abstract

Diplomová práce se zabývá návrhem kondenzační parní turbíny pro paroplynový cyklus. Tento cyklus je tvořen plynovou turbínou se zadanými parametry, jejíž spaliny jsou využity v HRSG kotli, kde je generována admisní pára pro parní turbínu. Parní turbína pracuje ve dvou provozních režimech – v zimním režimu je část páry odebírána do základního ohříváku topné vody, zatímco po zbytek roku turbína pracuje v plně kondenzačním režimu. V úvodní části práce je proveden návrh základních parametrů kotle včetně určení parametrů páry a vody v jednotlivých bodech jeho oběhu. Následně jsou navržena tři variantní tepelná schémata. Základní varianta využívá regeneraci kondenzátu pomocí nízkotlakých ohříváků (NTO). První variantní řešení využívá odpadního tepla ze spalin v kotli k regeneraci, zatímco druhá varianta navíc zahrnuje předehřev topné vody. Na základě základní varianty tepelného schématu je následně proveden návrh parní turbíny, který zahrnuje návrh regulačního stupně typu A-kolo a stupňové části s reakčním typem lopatkování. Dále je práce doplněna výpočty z hlediska pevnostních kritérií. Navržená turbína pracuje při otáčkách 3000min a obsahuje celkem RS + 33 stupňů rozdělených do sedmi kuželů. Za čtvrtým kuželem je umístěna regulační clona. Pro oba provozní režimy byly provedeny výpočty svorkového výkonu, který činí 40,42MW v kondenzačním režimu a 36,78MW v zimním režimu. Vnitřní termodynamická účinnost celé turbíny v těchto režimech dosahuje hodnot 0,821 [–] a 0,837 [–]. Na závěr byla sestavena provozní charakteristika turbíny.

This thesis focuses on the design of a condensing steam turbine for a combined cycle. The cycle consists of a gas turbine with defined parameters, whose exhaust gases are utilized in a heat recovery steam generator to produce admission steam for the steam turbine. The steam turbine operates in two modes: in winter mode, a portion of the steam is extracted to a base heating water heater, while for the rest of the year the turbine operates in full condensing mode. The initial part of the thesis includes the design of basic boiler parameters, along with the determination of steam and water parameters at various points in the cycle. Subsequently, three variant heat balances are proposed. The basic variant employs condensate regeneration using low-pressure heaters (LPH). The first variant utilizes waste heat from the flue gas in the boiler for regeneration, while the second variant additionally includes preheating of the heating water. Based on the basic heat balance, the steam turbine is designed, including the regulatory stage of type A-wheel and a bladed section with reaction-type stages. The thesis also includes strength calculations for selected turbine components. The designed turbine operates at 3000rpm and contains a total of 33 stages divided into seven cones. A regulating diaphragm is placed after the fourth cone. For both operating modes, the generator output was calculated, amounting to 40,42MW in the condensing mode and 36,78MW in the winter mode. The internal thermodynamic efficiency of the entire turbine reaches values of 0,821 [–] and 0,837 [–] for these respective modes. Finally, the operating characteristic of the turbine was constructed.