75 группа 2 вариант / ТЭС и АЭС / Часть 2 / Сборник задач Орлов, Зорин-А5-2 см 12.02.15

7. ЦИРКУЛЯЦИОННОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ НА ТЭС

Задача 7.1

На Костромской ГРЭС установлено восемь блоков мощностью по 300 МВт и один блок мощностью 1200 МВт. Расход острого пара на блок 300 МВт – 1000 т/ч, на блок 1200 МВт – 3600 т/ч. На регенерацию идёт 30 % пара от расхода острого

пара на турбину (см. рис. 7.1). Кратность охлаждения m=50 кг/кг при tв1=12 0С, ∆t=12 0С.

Определить расход воды, забираемой из реки Волги, которая прокачивается через конденсатор ГРЭС, и определить, на сколько градусов повышается температура воды за ГРЭС, если

L=1000 м, W=0,5 км/ч, h=5 м (см. рис. 7.2).

Do

~

Dk=0,7Do

Dрег=0,3Do

tв2 ∆t=12 оС tв1=12 оС

Рис. 7.1. Балансовая схема блока

L=1000 м

h=5 м	W=0,5 км/ч

Рис. 7.2. Схема сечения реки Волги

61

Решение

Расход воды в реке

G f W ;

G f W ; f L h 1000 5 5000 м2 ;

W 3,60,5 , м / с ;

GВолги 1000 5 0,5 694,44 103 кг / с 2500000 т / ч . 0,001 3,6

Определим, сколько воды забирается на ГРЭС, для чего на основании схемы (рис. 7.3) составим материально-тепловой баланс ГРЭС:

GводыТЭС Дoi m (1 рег ) ;

GТЭС 8 1000 (1 0,3) 50 1 3600 (1 0,3) 50 406000 т / ч;

GВолги tсм GТЭС tв2 (GВолги GТЭС ) tв1 ;

t			406000 24 (2500000 406000) 12			13,94 0С ;
	см
					2500000
			t	в	13,9 12 1,9 0С .

GВолги-Gтэс tсм GВолги

tв2=tв1+∆t=12+12=24 оС

GводыТЭС

КГРЭС

Рис. 7.3. Балансовая схема КГРЭС

Процентная доля воды реки Волги, проходящей через конденсаторы, составляет:

GТЭС 100 406000 100 16,24 % .

GВолги 2500000

62

Задача 7.2

Паротурбинный блок мощностью Wэ=1200 МВт имеет абсолютный электрический КПД ηэ=0,43, КПД генератора ηг=0,995 и механический КПД ηм=0,992.

Определить необходимый расход воды, идущей в конденса-

тор этого блока, если нагрев воды в конденсаторе составляет

∆t=12 0С.

Решение

Абсолютный электрический КПД ηэ, расход теплоты на выра-

ботку электроэнергии Qэ и расход теплоты в конденсатор турбины Qкпотерь могут быть определены по выражениям

Wэ

;

Q

Wэ

Qпотерь ; Qпотерь

G с

t ,

в

э

Qэ

э

м т

к

к

в

откуда

Q

Wэ

, тогда

Wэ

Wэ

G

с

t.

в

э

э

э

в

м г

Расход воды в конденсаторы турбины составит

Gв

Wэ

(

1

1

)

св t

э

м

т

1200 103

1

1

(

) 31336,5

кг / с.

4,19 12

0,43

0,995 0,992

Так как

Gв 112811,4 т / ч , то

в схеме

блока

мощностью

1200 МВт должны быть установлены два циркуляционных насоса производительностью по Gц.н=62 тыс. м3/ч.

Задача 7.3

Паротурбинный блок мощностью 300 МВт имеет следующие КПД: ηэ=0,425, ηм=0,992, ηг=0,994. Определить необходимый расход электроэнергии затраченной на перекачку воды, подаваемой в конденсатор блока, если нагрев воды в конденсаторе составляет ∆t=12 0С, а повышение напора воды в циркуляционном насосе составляет ∆Р=20 м вод. ст.

КПД циркуляционного насоса ηц.н=0,79.

63

Какая доля электроэнергии собственных нужд приходится на перекачку циркуляционной воды?

Решение

1 м вод. ст.=0,1 кг/см2; 1 кгс/см2=0,0981 МПа.

h	Р 103		20 0,001 103	0,0981 0,248 кДж / кг.
ц.н	ц.н	0,79

Определим расход циркуляционной воды в конденсаторы турбины:

Wэ

;

Q

Wэ

Qпотерь

Wэ

G с

t ,

в

э

Qэ

э

м г

к

м г

в

откуда

Gв

Wэ

(

1

1

).

св

t

м г

э

Мощность, расходуемая на привод циркуляционного насоса,

N

G h

Wэ hц.н

(

1

1

)

ц.н

в

ц.н

св t

э

м г

300 103

0,248

(

1

1

) 1981 кВт.

12

0,992 0,994

4,19

0,425

ц.н

Nц.н

1981

с.н

100

100 0,66 %.

N

300 103

бл

Задача 7.4

Доказать, что зависимость недогрева циркуляционной воды в конденсаторе (рис. 7.4) паротурбинной установки δ (рис. 7.5) до температуры насыщения конденсирующегося отработавшего пара может быть представлена выражением

		t			,
		K F
	exp(			) 1
		G с
			в
		в

64

где ∆t – нагрев воды в конденсаторе турбины; К, F – коэффициент теплопередачи в конденсаторе и площадь его поверхности; Gв, св, – расход воды на конденсаторы турбины и её теплоёмкость соответственно.

Решение

Количество тепла, передаваемое охлаждающей воде в конденсаторе от конденсирующегося пара,

Q K F tсрлог Gв св t ; tнас tв1 t ;

tлог t tм

ср ln t

tм

	t				t
						.
	ln	t		ln	t

tв2

F

t=tв2-tв1

Gв tв1

Рис. 7.4. Схема конденсатора

Т

tнас

ᵟ= tм

tб tв1

F

Рис. 7.5. T, F - диаграмма конденсатора

65

Подставим tсрлог

откуда

окончательно имеем

в уравнение теплового баланса:

	K F		t	Gв	cв t ,
		ln	t

ln	t		K F		,
			G с
				в
			в

		t			.
		K F
	exp(			) 1
		G с
			в
		в

Задача 7.5

Определить температуру насыщения в конденсаторе турбины tнас и давление Рк, если температура охлаждающей воды на

входе в конденсатор tв1=30 0С, а её расход Gцирк.в=21000 м3/ч. Недогрев воды принять δ=5 0С. Площадь поверхност охлажде-

ния конденсатора F=9115 м2, коэффициент теплопередачи К=2350 Вт/(м2·К) (см. рис. 7.4, 7.5).

Решение

t

;

K F

exp(

) 1

G с

в

в

К=2350 Вт/(м2·К)=2,35 кВт/(м3·К)=2,35 кДж/(с·м2·К);

G

=21000 м3/ч;

D

G 1000

2100

2100

кг / с ;

в

ц.в.

3600

3,6

св=4,19 кДж/(кг·К);

K F

2,350 9115 3,6

0

t exp(

) 1

5 exp(

) 1

7,01

С;

G cв

21000 4,19

66

tнас t1 t 30 7,01 5 42 0С;

Рк f (tнас 42 0С) 0,008198 МПа ;

Рк=8,2 кПа.

Задача 7.6

Определить необходимую площадь пруда-охладителя (см. рис. 7.6) для ТЭС с четырьмя блоками мощностью по 800 МВт, с

	1,4		м2
турбинами К-800-240, если fуд				; кратность охлажде-
		3
		м	/ сут

ния пара в конденсаторе блока m=55 кг/кг; на регенерацию блока отбирается 30 % пара от расхода пара на турбину D0=2650 т/ч. Коэффициент использования пруда =0,7.

Методические указания

Оборотная система водоснабжения применяется, когда дебит реки (источника) недостаточен для прямоточной системы или когда последняя неэкономична вследствие большой высоты подачи воды или большого удаления ТЭС от источника. Оборотная система водоснабжения имеет искусственные охладительные устройства: пруды-охладители, градирни или брызгальные бассейны.

Схема оборотной системы водоснабжения ТЭС с прудамиохладителями представлена на рис. 7.6.

Активная площадь пруда для охлаждения пара в конденсато-

ре

	Fак= ·Fпр;	F	fуд V	,
			106
		ак

где – коэффициент использования пруда-охладителя (если не

задан, то определяется по выражению Fтранз , см. табл. 7.1);

Fпр

fуд	1,2 3,0		м2
				– удельная площадь охлаждения
		3
		м	/ сутки

пруда-охладителя;

V – объемный расход циркуляционной воды, м3/сут.

67

Таблица 7.1. Коэффициент использования пруда-охладителя

	Fтранз		0,2	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
	Fпр
			0,4	0,64	0,72	0,78	0,83	0,87	0,89	0,9

Плотина

Река

Река

Fпр

	з
н
тра
F

Fводоворот

Дамба

	Цирк. насосы	Сбросной
		канал
		ТЭС
	Подводящий канал

Рис. 7.6. Схема оборотной системы водоснабжения: Fпр – общая

площадь пруда; Fтранз – площадь транзитного потока; Fводовор – площадь водоворотной зоны

Решение

D (1

30

) D ;

m

Dводы

;

к

100

o

Dк

D

m D

m (1

30

) D

55 0,7 2650 102025 т / ч.

воды

к

100

o

Суточная потребность в воде для четырёх блоков мощностью по 800 МВт

Vсут n Dводы v 4 24 D v

4 24 102025 1 9794400 м3 / сут;

68

Fак fуд Vсут 1,4 9794400 13712 км2 ; 106 106

Fпр Fак 13,712 1958,9 км2 .0,007

69

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Орлов, Г.Г. Расчет термодинамических циклов ТЭС: учеб.– метод. пособие / Г.Г. Орлов, М.Ю. Зорин; под ред. А.В. Мошкарина; Иван. гос. энерг. ун-т. – Иваново, 2010. – 37 с.

2.Александров, А.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара / А.А. Александров, Б.А. Григорьев – М.: Издат дом МЭИ, 2006. – 168 с.

70