Расчёт тепловой схемы паротурбинной установки

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

1. Исходные данные

Турбина имеет регулируемые по давлению производственный и теплофикационный отборы пара. В ЦВД выполнены семнадцать ступеней, в том числе регулирующая (первая). При режимах с расходом пара в ЦВД более 115,3 кг/с происходит внутренний перепуск части пара из камеры после регулирующей ступени в камеру за четвертой ступенью через пятый перегрузочный клапан. Первый регенеративный отбор выполнен за девятой ступенью. Конструктивно ЧСД и ЧНД расположены в одном ЦНД. В ЦНД имеются 18--29-я ступени.

В первой серии этих турбин действовало семь регенеративных отборов. Первый ПНД, подключаемый к седьмому регенеративному отбору, в виде теплообменной секции располагался в верхней части конденсатора. Исходя из опыта эксплуатации принято решение исключить из тепловой схемы седьмой регенеративный отбор и первый ПНД. В турбоустановках с турбинами последних модификаций группа ПНД состоит из трех поверхностных подогревателей.

Деаэратор и нижний ПВД подключены к третьему отбору, выполняемому из выхлопа ЦВД. Давление питательной воды перед ПВД не должно превышать 22,55 МПа.

Из выхлопа ЦВД выполнен отбор пара внешним потребителям. Заданное давление в производственном отборе (в выхлопе ЦВД) поддерживается гидравлическим регулятором, который управляет регулирующими клапанами (РК) цилиндра низкого давления.

Теплофикационная установка состоит из двух горизонтальных сетевых подогревателей типа ПСГ-1300-3-8. Для снижения потерь давления пара в трубопроводах отбора сетевые подогреватели размещены под турбиной. Для регулирования теплофикационной нагрузки перед предпоследней ступенью ЦНД установлена двухъярусная поворотная диафрагма, имеющая привод от гидравлического сервомотора.

В конденсаторе кроме основных теплообменных поверхностей имеется дополнительный встроенный пучок, через который возможен пропуск подпиточной или сетевой воды.

При работе двух сетевых подогревателей давление регулируется гидравлическим регулятором в камере верхнего теплофикационного отбора, а при работе только нижнего ПСГ-1 регулируется давление в камере нижнего отбора. Изменение давления в верхнем теплофикационном отборе позволяет нагревать воду до 76--122 °С. Летом при отключенном верхнем ПСГ-2 сетевая вода в ПСГ-1 нагревается до 68--99 °С.

В конденсационном режиме работы максимальный расход основного конденсата составляет 65,3 кг/с. Установлено три конденсатных насоса типа КС-80-155.

Охлаждающая вода в конденсатор подается с центральной насосной станции двумя насосами 800В-2,5/40. Подача одного насоса равна 2,62 м3/с при напоре 24 м. Эффективный КПД насоса составляет 87 %.

Компоновка оборудования турбоустановки занимает технологическую ячейку размерами 24x39 м при поперечном расположении турбины. Отметка обслуживания турбины 12 м. Опорные рамы конденсатных насосов расположены на нулевой отметке (пол машинного зала). В блоке с турбиной может применяться котел ТГМЕ-464 (Е-500-13,8-560 ГМН), имеющий на выходе давление пара 13,8 МПа и его температуру 560 °С.

Электрическая мощность турбины Nэл = 220 МВт.

Теплофикационная мощность турбины Qт = 90 МВт.

Система регенеративного подогрева ПВ 3ПВД + Д + 3ПНД.

Давление свежего пара Р0 = 12,8 МПа.

Температура свежего пара t0 = 555? C.

Принципиальная тепловая схема турбоустановки представлена на рисунке 1.



Рисунок 1 - Принципиальная тепловая схема турбоустановки ПТ-80/100-12,8/1,3

2. Расчетные параметры тепловой схемы

Давление в питательном насосе, МПа:

,

.

Температура питательной воды на входе в ПК (принимаем), ?С:

.

Температура питательной воды на выходе из конденсатора (принимаем из прототипа), ?С:

Давление в деаэраторе (в I приближении), МПа:

Энтальпия питательной воды в ПК, кДж/кг:

,

.

Давление в конденсаторе, МПа:

,

.

Давление за конденсатным насосом, МПа:

,

.

Энтальпия питательной воды на выходе из конденсатного насоса:

,

.

Перепад энтальпии конденсата от конденсатного насоса до ПК, кДж/кг:

,

.

Количество подогревателей, включая деаэратор .

Равномерный подогрев, кДж/кг:

.

3. Распределение регенеративного подогрева

Подогрев воды в ПВД 3, кДж/кг

,

.

Подогрев воды в ПВД 1, кДж/кг

,

.

Подогрев воды в ПВД 2, кДж/кг

,

.

В деаэраторе происходит смешивание нескольких потоков питательной воды и подогрев в нем меньше, чем в предшествующем подогревателе:

,

.

Так как перед последним ПНД 8 расположен ряд теплообменников, то подогрев в нём должен быть увеличен на 30%:

,

.

Подогрев в регенеративных подогревателях ПНД 5, ПНД 6, ПНД 7:

,

Подогрев воды в ПНД 6:

,

где m - коэффициент геометрической прогрессии, m=1,03

.

,

Подогрев воды в ПНД 5:

,

Проверка сходимости подогрева питательной воды:

,

.

,

где - разность энтальпий, кДж/кг,

Рисунок 2 - Распределение регенеративного подогрева

4. Энтальпии питательной воды в подогревателях

Энтальпия на выходе из ПВД 1, кДж/кг:

,

.

Энтальпия на выходе из ПВД 2, кДж/кг:

,

.

Энтальпия на выходе из ПВД 3, кДж/кг:

,

Энтальпия на выходе из деаэратора, кДж/кг:

.

.

Энтальпия на входе в деаэратор, кДж/кг

,

.

Энтальпия на входе в ПВД 7, кДж/кг

,

.

Энтальпия на выходе из ПНД 7

,

.

Энтальпия на выходе из ПНД 6

,

.

5. Температура питательной воды на выходе из соответствующего подогревателя

Температура питательной воды на выходе из ПВД 1, ПВД 2, ПВД 3, ?С:

,

,

,

,

Температура питательной воды после деаэратора (принимаем), ?С:

.

,

.

Температура питательной воды на выходе из ПНД 5, ПНД 6, ПНД 7, ?С:

,

,

,

6. Определение давления конденсации пара в регенеративных подогревателях

Температура конденсации пара в регенеративных подогревателях, ?С:

,

где И - недогрев, ?С.

Для ПВД 1, ПВД 2, ПВД 3 недогрев И = 2:

.

,

,

Для ПНД 5, ПНД 6, ПНД 7 недогрев И = 4:

,

,

,

7. Параметры свежего пара

Энтальпия, кДж/кг

,

.

Энтропия, кДж/кг·?С

,

.

Потеря давления в стопорном и регулирующих клапанах

.

Давление за регулирующим клапаном, МПа:

,

.

Температура пара за регулирующим клапаном, ?С

,

Энтропия пара за регулирующим клапаном, кДж/кг·?С

,

.

Относительная потеря давления в паропроводах регенеративного подогрева, %

Давление отбираемого из турбины пара, МПа:

,

,

,

,

,

,

,

,

Внутренние КПД цилиндров турбины.

Принимаем: ,, .

8. Построение процесса расширения в i-S диаграмме ЧВД (ПВД 1и ПВД 2)

,

.

,

.

,

.

,

.

,

.

,

.

ЧСД (ПВД 3, Д)

,

.

,

.

,

.

,

.

,

.

,

ЧНД (ПВД 5, ПНД 6, ПНД 7 и К)

Относительная потеря давления в перепускном патрубке между ЧСД и ЧНД, %.

Давление за перепускным патрубком, МПа:

,

.

Температура пара за перепускным патрубком, ?С:

,

Энтропия пара за перепускным патрубком, кДж/кг·?С:

,

.

,

.

,

.

,

,

,

,

,

.

,

.

,

.

,

,

,

.

,

.

,

.

,

,

,

.

,

.

,

.

,

.

Рисунок 3 - Процесс расширения в турбине

Тепло, отдаваемое паром в соответствующем регенеративном подогревателе, кДж/кг:

,

,

,

,

,

,

,

9. Параметры дренажа

Энтальпия насыщенной воды в регенеративных подогревателях, кДж/кг:

,

,

,

,

,

,

,

Температура конденсации пара в регенеративных подогревателях, ?С:

Параметры воды после питательного насоса.

КПД насосов в тепловой схеме.

Параметры после НП:

Давление , МПа

Приближенная оценка повышения энтальпии в питательном насосе.

Средний удельный объём воды в процессе сжатия в насосе, :

Повышение удельной энтальпии в насосе, кДж/кг:

,

Параметры дренажа.

Недоохлаждение дренажа, при условии отсутствия охладителей дренажа составляет, ?С:

ПВД 1:

ПВД 2:

ПВД 3:

Устанавливаем охладители дренажа на все ПВД. Недоохлаждение дренажа (принимаем),

Давление дренажа, МПа

Энтальпия дренажа, кДж/кг:

Температура дренажа, °С:

Проверка фактического недоохлаждения дренажа, °С.

ПВД 1:

ПВД 2:

ПВД 3:

ПНД устанавливаются без охладителей дренажа

Давление дренажа, МПа

Энтальпия дренажа, кДж/кг

Температура дренажа, °С

Параметры воды после дренажных насосов тепловой схемы

СлН1

Параметры дренажа перед СлН1:

Давление, МПа

Температура, °С

Энтальпия, кДж/кг:

Параметры дренажа после СлН1.

Давление, МПа.

Приближенная оценка повышения энтальпии в питательном насосе.

Средний удельный объём воды в процессе сжатия в насосе, :

Повышение удельной энтальпии в насосе , кДж/кг:

,

СлН2

Параметры дренажа перед СлН2:

Давление, МПа

Температура, °С

Энтальпия, кДж/кг:

Параметры дренажа после СлН2.

Давление, МПа.

Приближенная оценка повышения энтальпии в питательном насосе.

Средний удельный объём воды в процессе сжатия в насосе, :

Повышение удельной энтальпии в насосе , кДж/кг:

,

ДН1

Параметры дренажа перед ДН1:

Давление, МПа.

Температура, °С

Энтальпия, кДж/кг

Параметры дренажа после ДН1

Давление, МПа

Приближенная оценка повышения энтальпии в питательном насосе.

Средний удельный объём воды в процессе сжатия в насосе, :



Повышение удельной энтальпии в насосе, кДж/кг:

,

Таблица 2 - Параметры пара, дренажа, питательной воды

	Элемент тепл. схемы	Параметры в отборах в турбине	Параметры в регенеративных подогревателях	Пар-ры пит.воды за регенеративн подогревателями
		Р, МПа	t, oC	i, кДж/кг	Р`, МПа	t`н, oC	iвн, кДж/кг	И`п, оС	tпв, oC	iпв, кДж/кг	ф	qп
0	-	12,8	555	-	-	-	-	-	-	-	-	-
0'	-	12,16	553	-	-	-	-	-	-	-	-	-
1	П1	4,36	401	3211,2	4,04	249	1090,5	2	251	1081,5	138	2120,7
2	П2	2,55	332	3085,1	2,36	219	948,2	2	221	943,5	138	2136,9
3	П3	1,35	256	2942,5	1,25	188	806,9	2	190	805,5	138	2135,6
4	Д(П4)	0,64	177	2796,7	0,59	158	667,5	0	158	667,4	89,7	2129,3
5	П5	0,40	144	2728,1	0,37	137	593,3	4	141	577,8	143,3	2134,8
6	П6	0,14	109	2582,4	0,13	103	449,2	4	107	434,5	139,1	2133,2
7	П7	0,04	78	2442,6	0,04	70	309,7	4	74	295,4	179,4	2133,0
К	К	0,004	29	-	-	27	-	0	27	116,0	-	-

Давление пара в сетевых подогревателях, МПа:

- СП 2: ,

.

- СП 1: ,

.

Температура конденсации пара в сетевых подогревателях, ?С:

- СП 2: ,

.

- СП 1: ,

.

Энтальпия конденсации пара в сетевых подогревателях, кДж/кг:

- СП 2: ,

.

- СП 1: ,

.

Недогрев сетевой воды до температуры насыщениия пара при конденсации в сетевых подогревателях (принимаем):

.

Температура подающей (горячей) воды, ?С:

,

.

Температура обратной сетевой воды (принимаем), ?С:

.

Давление сетевой воды (принимаем), МПа:

.

Энтальпии сетевой воды, кДж/кг

,

.

,

.

Расход сетевой воды, кг/с:

,

.

Температура и энтальпия сетевой воды на выходе из СП 1:

,

.

,

.

Энтальпия пара на входе в СП 1:

,

.

Энтальпия пара на входе в СП 2:

,

.

Тепловые нагрузки, кВт:

,

.

.

Расходы пара в СП, кг/с.

КПД теплообменников (принимаем) : .

,

.

,

,

.

Коэффициенты недоиспользования мощности отопительных отборов:

,

.

,

.

Расход пара на турбину (принимаем), кг/с:

Доли отборов пара на сетевые подогреватели:

,

.

.

,

Относительный расход рабочего тела на утечки - потери, восполняемые методом химического обессоливания добавочной воды:

.

Относительный расход питательной воды складывается из расхода в конденсатор, в отборы турбины и потери рабочего тела. Принимаем относительный расход в голову турбины равным единице.

Утечки пара через уплотнения:

.

Тогда относительный расход питательной воды на выходе из последнего ПВД равен:

, .

Коэффициент, учитывающий рассеивание теплоты в теплообменниках:

.

Коэффициент полезного действия насосов в тепловой схеме

.

Подогреватель высокого давления (ПВД 1).

Тепловой баланс подогревателя.

Составим уравнение теплового баланса для определения относительного расхода пара в регенеративный подогреватель ПВД 1. Решим уравнение с помощью встроенного аппарата для нахождения корней уравнений пакета Mathcad:

,

находим из уравнения :

.

,

.

Подогреватель высокого давления (ПВД 2).

Тепловой баланс подогревателя.

Составим уравнение теплового баланса для определения относительного расхода в регенеративный подогреватель ПВД 2.

,

находим из уравнения :

.

Расход дренажа из ПВД 2:

,

.

Подогреватель высокого давления (ПВД 3).

Тепловой баланс подогревателя.

Составим уравнение теплового баланса для определения относительного расхода в регенеративный подогреватель ПВД 3. Решим уравнение с помощью встроенного аппарата для нахождения корней уравнений пакета Mathcad:

,

Находим из уравнения .

Расход дренажа из ПВД 3

,

.

Смешивающий подогреватель (деаэратор).

Расход пара на выпар в деаэраторе (принимаем)

.

Энтальпия пара выпара:

,

где , , . .

Составим уравнения теплового и материального баланса для деаэратора. Решим уравнения с помощью встроенного аппарата для нахождения корней уравнений пакета Mathcad:

,

,

находим из уравнения и :

,

.

Подогреватели низкого давления (ПНД 5).

Составим систему уравнений теплового и материального баланса для определения относительного расхода пара в регенеративные подогреватели ПНД 5. Решим систему уравнений с помощью встроенного аппарата для нахождения корней уравнений пакета Mathcad:

Тепловой баланс подогревателя ПНД 5:

находим из уравнения :

.

,

.

Подогреватели низкого давления (ПНД 6 - СМ 1).

Составим систему уравнений теплового и материального баланса для определения относительного расхода пара в регенеративные подогреватели ПНД 6. Решим систему уравнений с помощью встроенного аппарата для нахождения корней уравнений пакета Mathcad:

Тепловой баланс подогревателя ПНД 6:



Материальный баланс смесителя СМ 1:

находим из уравнения и :

, .

Тепловой баланс смесителя СМ 1:

находим из уравнения :

Расход дренажа из ПНД 6:

Подогреватели низкого давления (ПНД 7 - СМ 2).

Составим систему уравнений теплового и материального баланса для определения относительного расхода пара в регенеративные подогреватели ПНД 7. Решим систему уравнений с помощью встроенного аппарата для нахождения корней уравнений пакета Mathcad.

Тепловой баланс подогревателя ПНД 7:

Материальный баланс смесителя СМ 2:

находим из уравнения и :

,

.

Тепловой баланс смесителя СМ 2:

находим из уравнения :

Расход дренажа из ПНД 7:

,

Расход пара в конденсатор:

,

.

Проверка:

,

где - сумма регенеративных отборов,

Коэффициенты недовыработки мощности потоков пара регенеративных подогревателей:

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

,

Приведенный теплоперепад турбины, кДж/кг:

, .

Расход пара, учитывающий пар на отборы, кг/с:

,

где =0,98 ,

.

Проверка сходимости. Найдем погрешность:

,

.

Расходы пара на отборы, кг/с:

,

где - расход пара в каждом отборе, кг/с; - доля каждого отбора.

,

,

,

,

,

,

.

Отсек 0-1.

Расход пара, кг/с

,

.

Срабатываемый теплоперепад, кДж/кг:

,

.

Внутренняя мощность, МВт:

,

.

Отсек 1-2

Расход пара, кг/с:

, .

Срабатываемый теплоперепад, кДж/кг:

,

.

Внутренняя мощность, МВт:

, .

Отсек 2-3

Расход пара, кг/с

,

.

Срабатываемый теплоперепад, кДж/кг

,

.

Внутренняя мощность, МВт

,

.

Отсек 3-4

Расход пара, кг/с

,

.

Срабатываемый теплоперепад, кДж/кг

,

.

Внутренняя мощность, МВт

,

.

Отсек 4-5

Расход пара, кг/с

,

.

Список использованных источников

турбоустановка регенеративный отопительный конденсатор

1. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции / В.Я. Рыжкин - М.: Энергия. - 1987 г. - 327с.

2. Лавыгин М.И. Тепловые электрические станции / М.И. Лавыгин - М.: МЭИ. - 2007 г. - 467с.

Размещено на Allbest.ru

...