75 группа 2 вариант / ТЭС и АЭС / Часть 2 / Расчет тепл схемы ПТ 135 130 - 1

Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина»

Кафедра ТЭС

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

«РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ТУРБИНЫ ПТ-135-130»

Выполнил: студент(ка) гр.

______________________

Проверил:

______________________

Иваново 2015

1

ВВЕДЕНИЕ

В состав основного оборудования промышленно–отопительных ТЭЦ входят конденсационные турбины с промышленным и отопительными отборами типа ПТ и Т.

Состав, оборудование и параметры работы оборудования тепловых схем ТЭЦ России зависят от периода их строительства. Старые ТЭЦ, построенные до 70–х годов XX века, относятся к ТЭС с поперечными связями.

В последние десятилетия XX века ТЭЦ строились по блочному принципу (котел – турбина).

Особое место занимают промышленно–отопительные ТЭЦ, в состав которых входят противодавленческие турбины (типа Р). Они, как правило, проектируются в комплексе с турбинами типа ПТ для обеспечения более экономичной и надежной работы ТЭЦ.

В табл.1 приведен состав основного оборудования некоторых ТЭЦ в зависимости от электрической мощности.

Выбор состава основного оборудования ТЭЦ производится только после определения суммарной потребности рассматриваемого промышленного района в тепле и паре с учетом перспективы его развития. Для выполнения этой задачи необходимо пользоваться картограммой покрытия тепловых нагрузок, разработанной ВНИПИэнергопромом (см.[1, с. 208]).

2

Возможны два варианта выполнения тепловых схем ТЭЦ, в состав оборудования которых входят турбины типа Р.

В первом варианте тепловые схемы паротурбинных установок выполнены блочно, без поперечных связей. Нагрев воды, подаваемой в деаэратор Д–6 турбины типа Р, производится теплотой пара противодавления этой турбины в станционных подогревателях низкого давления.

Во втором варианте (более экономичном) тепловые схемы имеют поперечные связи по линии питательной воды деаэраторов Д–6, и нагрев воды до деаэратора Д–6 турбины типа Р может производиться в системе регенерации низкого давления турбины типа ПТ. Этот вариант тепловой схемы ТЭЦ подробно изложен в рассматриваемом пособии.

1. ПОРЯДОК РАСЧЕТА ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОМПЛЕКСА ТУРБИН ТИПА ПТ и Р

1.1. Тепловые нагрузки, тип турбин и электрическая мощность ТЭЦ

Тип турбин и электрическая мощность ТЭЦ устанавливаются по величине и характеру тепловой нагрузки и параметрам теплоносителей. Поэтому в проекте, прежде всего, необходимо установить величину тепловой нагрузки подключаемых к ТЭЦ производственных и бытовых потребителей с учетом перспективы их роста. Производственное теплопотребление покрывается паром из производственных отборов турбин типа ПТ или из противодавления турбин типа Р, а максимальная нагрузка на бытовые нужды (на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение) покрывается паром из теплофикационных отборов турбин и пиковых водогрейных котлов. При этом из отборов турбин покрывается приблизительно 50 % суммарной максимальной нагрузки (коэффициент теплофикации ТЭЦ = 0,5; в отдельных случаях выбор ТЭЦ обосновывается).

В практике выполнения студенческих проектов чаще имеет место случай, когда при заданной мощности ТЭЦ и заданных тепловых нагрузках производится выбор типа и мощности турбин. При этом согласно действующим Нормам технологического проектирования (НТП) [13] нужно иметь в виду следующее:

-на современных ТЭЦ применяются преимущественно турбоагрегаты мощностью 60, 80, 100, 135, 175 МВт без промежуточного перегрева пара и турбоагрегаты мощностью 180, 250 МВт с промежуточным перегревом;

-турбины с производственным отбором пара выбираются, как правило, с учетом длительного использования этого отбора;

3

-турбины с противодавлением предназначены для покрытия базовой нагрузки и не устанавливаются в качестве первого агрегата ТЭЦ;

-при выборе типа турбин учитываются параметры пара в отборе и противодавлении (давление и энтальпия).

Характеристики турбин, предназначенных к установке на современных ТЭЦ, даются в справочниках, заводских характеристиках и других источниках, например в [1,3,4,5,6,7,8,9,10].

1.2.Тепловая схема турбоустановки, условный процесс расширения пара в турбине в h, s – диаграмме

На основании данных, приведенных в литературе [3 – 10] и в других источниках, например в справочниках и чертежах институтов Теплоэлектропроект и ВНИПИэнергопром, составляется принципиальная (расчетная) тепловая схема. В ней, прежде всего, необходимо отразить:

-тип, число регенеративных подогревателей и способ отвода конденсата (слива дренажа);

-способ отпуска пара тепловым потребителям и восполнение потерь пара и конденсата на станции и у тепловых потребителей;

-место и способ ввода добавочной воды в схему станции;

-продувку парогенератора и использование теплоты продувочной воды;

-тип бойлерной установки и деаэрации подпиточной воды.

Вкачестве примера на рис. 1 приводится принципиальная тепловая схема турбоустановки промышленно–отопительной ТЭЦ. Ее основные характеристики:

-все подогреватели высокого давления (ПВД) (П–7 П–5) имеют встроенные охладители пара (ОП) и охладители конденсата (дренажа) (ОД);

-слив конденсата из ПВД в деаэратор Д– 6 каскадный;

-верхние подогреватели низкого давления (ПНД) (4, 3) имеют охладители конденсата (дренажа) (ОД);

-конденсат из ПНД 4 и 3 каскадно сливается в нижестоящий подогреватель ПНД–2 (П–2), а из ПНД–2 насосом подается в линию основного конденсата;

-конденсат из нижнего ПНД–1 сливается в конденсатор турбины;

4

-для деаэрации питательной воды предусмотрен деаэратор, работающий под давлением 6 бар; деаэрация добавочной воды и конденсата, возвращаемого с производства, производится в атмосферном деаэраторе (Д–1,2);

-принят отпуск пара на производство непосредственно из отбора турбины с восполнением потерь химически очищенной водой;

-теплоснабжение бытовых потребителей производится из станционной бойлерной, состоящей из двух сетевых подогревателей (СП1 и СП2) и пикового водогрейного котла (ПВК);

-принята закрытая система теплоснабжения, подпитка теплосети осуществляется из станционной химводоочистки (водой после Д–1,2); на подпитку в этом случае возможно направлять и продувочную воду (при отсутствии в ней шлама);

-теплота продувочной воды котла используется в расширителе и охладителе непрерывной продувки;

-выпар Д–6 используется в эжекторной установке или на уплотнение турбины; теплота выпара Д–1,2 используется на подогрев химически очищенной воды;

-в станционную установку химической очистки воды для приготовления добавки подается вода из обратной линия системы охлаждения конденсатора; подогрев ее до температуры, определяемой технологией обработки (предочистки), производится в теплообменнике паром из теплофикационного отбора турбины;

-на станции предусмотрен дренажный бак, в который сливаются потоки: конденсат выпара деаэраторов, конденсат сальникового подогревателя (СП), конденсат подогревателя сырой воды. Конденсат из дренажного бака дренажным насосом подается в Д–1,2.

1.3.Баланс пара и воды

При расчетах тепловых схем в курсовых и дипломных проектах допустимо принять упрощенный метод учета потерь пара и конденсата в цикле станции, протечек пара через концевые уплотнения и расход, поступающий на эжекторные установки.

Потери пара и конденсата в цикле составляют 2 % от расхода пара на турбину, то есть

Dут = 0,02 D,

а расход пара на концевые уплотнения и эжекторы – 1 %, то есть

5

DКУ + DЭЖ = 0,01 D,

где D – расход пара на турбину (через ее стопорный клапан) при расчетном режиме, кг/с.

Можно считать также, что теплота пара, проходящего через концевые уплотнения и штоки, в элементах тепловой схемы не используется. Принимая условно, что утечки сосредоточены в месте наивысшего уровня рабочего тела, расход пара из котла можно выразить как (кг/с)

DК = (2 + 0,02 + 0,01) D = 1,03 D,

Расход питательной воды на котел (кг/с)

Dп.в = Dк + Dпр ,

где Dпр –расход котловой воды, идущей в непрерывную продувку, кг/с.

Dпр = 0,01 pпр Dк ,

pпр – процент (размер) непрерывной продувки котла.

Размер непрерывной продувки парогенераторов определяется величиной потерь пара и конденсата в цикле станции и у тепловых потребителей, качеством (составом примесей) добавочной воды, возвращаемого и турбинного конденсата, требованиями к качеству насыщенного пара и совершенством сепарационных устройств котлоагрегата.

В курсовом и дипломном проектах размер продувки принимается в соответствии с данными [10]:

а) при восполнении потерь дистиллятом испарителей (паропреобразователей) или обессоленной водой – не более 0,5 и не менее 0,3 %;

б) при восполнении потерь химически очищенной водой – не более 3 % и не менее 0,5 %;

в) при высокой минерализованности исходной воды, большом невозврате конденсата от потребителей – до 5 %.

Расход добавочной воды, направляемой из станционной химводоочистки в цикл станции,

Dдоб = Dут + (1 - K) Dпр + Dв.р .

Здесь Dв.р – расход воды, выходящей из расширителя непрерывной продувки.

Dв.р = (1 - ) Dпр ,

– доля пара, выделяющегося из продувочной воды в расширителе непрерывной продувки,

6

0,98 ctк.в ct р ,

hп. р ctв. р

где сtк.в – энтальпия котловой воды, определяемая по давлению в барабане,

кДж/кг;

сtв.р – энтальпия воды в расширителе, кДж/кг. Определяется по давлению в деаэраторе, куда он подключен с учетом потери давления в сепарационном устройстве расширителя и соединенных паропроводов в размере 10 %;

В этом случае, если значение K не обусловлено заданием, при расчетах рекомендуется принимать:

Большие значения K относятся к новым предприятиям с современным оборудованием, меньшие – к предприятиям со старым оборудованием.

7

При закрытой системе горячего водоснабжения восполнение утечек системы теплоснабжения можно осуществлять химически очищенной водой, поступающей из станционных атмосферных или вакуумных деаэраторов. Но, как правило, на ТЭЦ существуют раздельные схемы подготовки добавочной воды для восполнения потерь в цикле и в теплосети. При закрытой системе расход воды на подпитку теплосети принимается раным 1 % от расхода сетевой воды, то есть

Dподп.ТС = 0,01 W ,

где W = Qм / (ct1 – ct2), Qм – максимальная тепловая нагрузка на станционную бойлерную при расчетной температуре наружного воздуха,

МВт;

t1, t2 – температуры прямой и обратной воды в системе.

Расход воды, поступающей в химводоочистку, в среднем на 20 30 % больше, чем ее производительность. Это обусловлено необходимостью использования части воды на собственные нужды станции.

1.4. Параметры теплоносителей по элементам тепловой схемы

Перед расчетом элементов тепловой схемы необходимо установить температуры и энтальпии питательной воды и пара на различных участках тепловой схемы.

Регенеративные подогреватели

При расчете рекомендуется принимать:

-потери давления в паропроводах, идущих от турбины до подогревателей, p

=4 10 %,

- падение давления греющего пара во встроенных пароохладителях

pоп = 1,3 2,0 %,

-недоохлаждение пара в охладителях пара относительно температуры насыщения ton = 10 20 °С,

-недогрев воды в основной поверхности ПВД и ПНД t = 3 5 °С,

-недоохлаждение конденсата греющего пара в охладителях конденсата (охладителях дренажа) toк = 5 10 °С,

8

- гидравлическое сопротивление регенеративных подогревателей:

ПВД 0,49 МПа; ПНД 0,49 МПа.

Питательная установка

Увеличение энтальпии питательной воды в питательном насосе (ПН) можно рассчитать следующим образом (кДж/кг):

hПН = (pнагн - pвс) vнас 103 / нас ,

pнагн – давление нагнетания питательного насоса, МПа , при параметрах

pвс – давление во всасывающем патрубке питательного насоса, МПа.

При давлении в деаэраторе pД = 0,589 МПа, высоте его установки 20 м и нормативной величине сопротивления тракта всасывания pвс = 0,0098 МПа

pвс = 0,589 + 20/102 - 0,0098 = 0,775 МПа;

vнас – удельный объем воды в насосе, м3/кг. В данном случае он должен быть определен при средней температуре воды в насосе (tн = 160°С) и среднем давлении (p0 = 12,75 МПа).

нас = 0,78 – среднее значение КПД серийных питательных насосов.

Для питательной установки, состоящей из последовательно установленных бустерного и главного насосов, повышение энтальпии в насосах hбуст и hгл должно быть подсчитано отдельно.

Повышение энтальпии воды в конденсатных (КН) и других насосах тепловой схемы можно не учитывать.

Эжекторные (ЭП) и сальниковые (СП) подогреватели. Деаэраторы.

При расчете тепловых схем конденсационных турбин или расчете тепловых схем турбин типа ПТ и Т на конденсационный режим подогревы можно принимать: в эжекторном подогревателе tэж = 3 °С, в сальниковом –

tсальн. = 4 °С.

9

При расчете тепловых схем турбин типа ПТ и Т на номинальный режим при пропуске пара в конденсатор, близкого к минимальному, можно принять

tэж = 7 9 °С, tсальн = 8 10 °С.

Считается, что расход пара на "выпар" из деаэраторов Д–6 и Д–1,2 должен составлять 0,2 % от количества деаэрируемой воды. Таким

Влажность пара, идущего на «выпар», составляет 3 %. Тогда его энтальпия будет hвып = h + x r.

Пар «выпара»из деаэратора Д–6 идет на уплотнения турбины и затем из дренажного бака с tдр = 80 °С возвращается в цикл. Теплота пара "выпара" деаэратора Д–1,2 используется для подогрева добавочной воды. Конденсат также возвращается в цикл станций с tдр = 80 °С.

Найденные параметры пара, питательной воды и конденсата регенеративных подогревателей помещаются в таблицу, форма которой дана в примере расчета тепловой схемы ТЭЦ с турбиной ПТ–135/165–l2,8/1,5.

10