расчет гтэ 160. Т. Ю. Короткова, В. В. Барановский
 Скачать 0.8 Mb.
|
|
СПв СПн ОКБ tc2 tc1 tc0 ῖ2 Рис. 13. Схема узла сетевых подогревателей Температура сетевой воды после верхнего сетевого подогревателя (СПв): 𝑡𝐶2 = 𝑟2 + 𝛼𝛼Т ⋅ (𝑟1 − 𝑟2) = 70 + 0,6 ⋅ (150 − 70) = 118°𝐶. Примем равное распределение подогрева по сетевым подогревателям, получим температуру сетевой воды после нижнего сетевого подогревателя (СПн): 𝑡 = 𝑟 + 𝑡𝐶𝐶2−𝑐2 = 70 + 118−70 = 94°𝐶.  𝐶1 2 2 2 Недогрев сетевой воды до температуры насыщения греющего пара в подогревателях СПв и СПн (температурный напор) принимаем равным Н 𝛿𝛿𝑡 = 3 – 5 °С, тогда температура конденсации греющего пара в подогревателях: СПв 𝑡В = 𝑡𝐶2 + 𝛿𝛿𝑡, °𝐶, при этой температуре давление греющего пара на Н СПв будет равно 𝑃𝑃В, МПа; Н Н СПн 𝑡Н = 𝑡𝐶1 + 𝛿𝛿𝑡, °𝐶, при этой температуре давление греющего пара на СПн будет равно 𝑃𝑃Н, МПа. Примем потери давления в паропроводе от точки отбора пара до подогревателей – 7 %, тогда давление в отопительных отборах паровой турбины (на СПв и СПн соответственно) будет: 𝑃𝑃В = 𝑃𝑃В ⋅ 1,07, МПа; Т Н 𝑃𝑃Н = 𝑃𝑃Н ⋅ 1,07, МПа. Т Н Построениепроцессарасширенияпаравh-Sдиаграмме.Давление перегретого пара перед сопловым аппаратом ЧВД с учетом потерь в клапанах 4 %: 𝑃𝑃/ВД = 𝑃𝑃ВД ⋅ 0,96, Мпа. 0 0 Давление в конденсаторе паровой турбины Pк=0,0048МПа. 𝑜𝑜𝑜 Внутренний относительный КПД паровой турбины 𝜂𝜂ПТ=0,82. Пар из контура низкого давления КУ смешивается в турбине с основным потоком пара в камере смешения. Давление пара в точке смешения, с учетом потерь 2 % в камере смешения: 0 𝑃𝑃см = 𝑃𝑃НД ⋅ 0,98, МПа. Энтальпия пара в точке смешения ℎсм Расход пара в точке смешения: / НД = ℎ . 𝑂𝑂 𝐺𝐺см = �𝐺𝐺ВД + 𝐺𝐺НД� − �𝐺𝐺ВД + 𝐺𝐺НД �, кг/с. 0 0 УПЛ УПЛ С помощью построенной hS–диаграммы (рис. 14) определяются энтальпии пара в теплофикационных отборах на верхний и нижний сетевой подогреватель ℎВ и ℎН, кДж/кг. Т Т  Рис. 14. Процесс расширения пара в hS-диаграмме Расчетодноступенчатогорасширителянепрерывнойпродувки.Для уменьшения потерь тепла с непрерывной продувкой барабанов испарителей высокого и низкого давлений в тепловой схеме станции применяются расширители непрерывной продувки. Давление в расширителе значительно ниже, чем в барабане испарителя, поэтому часть продувочной воды в нем испаряется за счет аккумулированного в ней тепла. Образовавшийся в расширителе вторичный пар направляется в деаэратор. Отсепарированная вода, имеющая повышенное солесодержание, удаляется в дренаж. Схема расширителя непрерывной продувки представлена на рисунке 15.  Рис. 15. Принципиальная схема расширителя непрерывной продувки Примем, что в схеме установлена одна ступень расширения продувочной воды из барабана высокого давления КУ на деаэратор питательной воды. Составим уравнение теплового баланса расширителя: 𝐺𝐺 ⋅ ℎ∕ ⋅ 𝜂𝜂 = 𝐺𝐺 ℎ∕∕ + (𝐺𝐺 − 𝐺𝐺 )ℎ/ , где 𝐺𝐺 – расход продувочной воды пр пр р р пр р р пр р пр из барабана высокого давления КУ; ℎ∕ – энтальпия кипящей воды при давлении в барабане высокого давления КУ; 𝜂𝜂 = 0,98 - 0,99 – потери в окружающую среду; 𝐺𝐺р – расход вторичного пара из расширителя на деаэратор;ℎ∕∕ – энтальпия вторичного пара из расширителя (сухой насыщенный р пар);ℎ/ – энтальпия дренажа при давлении в расширителе. Давление в расширителе принимаем больше давления в деаэраторе на величину потерь при транспортировке: 𝑃𝑃р = 1,1 ⋅ 𝑃𝑃Д, МПа. По давлению в расширителе 𝑃𝑃р с помощью таблиц воды и водяного пара определяем энтальпии дренажа и насыщенного пара ℎ/ и ℎ∕∕, кДж/кг. р р пр По давлению в барабане высокого давления КУ РБВД, МПа, с помощью таблиц воды и водяного пара определяем энтальпию продувочной воды, ℎ∕ . Расход продувочной воды: 𝐺𝐺пр = 𝛼𝛼ВД ⋅ 𝐺𝐺ВД, кг/с,где 𝛼𝛼ВД =0,005. пр ПП пр Для поддержания водного режима КУ качество питательной воды для обоих контуров КУ должно соответствовать определенным требованиям. Расходы продувочной воды непрерывной продувки не должны превышать 1,0 % от паропроизводительности контуров высокого и низкого давления КУ. Из уравнения теплового баланса расширителя непрерывной продувки определяем расход вторичного пара 𝐺𝐺р. Расход дренажа: 𝐺𝐺/ = 𝐺𝐺пр − 𝐺𝐺р, кг/с. Расход добавочной воды на восполнение потерь в схеме определяется потерями конденсата: 𝐺𝐺доб = 𝐺𝐺утечек + 𝐺𝐺/, кг/с. Потери с утечками пара и конденсата: 𝐺𝐺утечек = 0,012 ⋅ �𝐺𝐺ВД + 𝐺𝐺НД�, кг/с. ПВ ПВ Расчетдеаэраторапитательнойводы.Воздух, растворенный в питательной воде, содержит агрессивные газы (СО2, О2), вызывающие коррозию оборудования и трубопроводов ТЭЦ. Эти газы поступают в пароводяной тракт преимущественно в конденсаторе турбины и в вакуумной части системы регенерации. В настоящее время на электростанциях для удаления из питательной воды кислорода, углекислого и некоторых других газов применяются термические деаэраторы (рис. 16).  Рис. 16. Термический деаэратор В них вода подогревается паром до температуры насыщения. Растворенные газы попадают в пар, где их парциальное давление близко к нулю. Сущность процесса деаэрации состоит в снижении парциального давления растворенных в воде газов и как следствие снижение их концентрации. Содержание кислорода в питательной воде не должно превышать 0,02 мг/кг. В деаэратор поступают следующие потоки (рис. 17): пар из пароперегревателя низкого давления в количестве 𝐺𝐺ДПВ; сухой насыщенный пар из расширителя непрерывной продувки 𝐺𝐺р; пар из уплотнений стопорного и регулирующих клапанов и передних уплотнений ЧВД γ𝐺𝐺упл; к поток конденсата из ГПК 𝐺𝐺ГПК. Очищенная питательная вода насосами низкого и высокого давления в количестве 𝐺𝐺ВД и 𝐺𝐺НД подается в КУ. ПН ПН Количество пара, теряемое с выпаром из деаэратора, составляет 𝐺𝐺вып.  Рис. 17. Принципиальная схема деаэратора подпиточной воды. к Задачей расчета деаэратора является определение расхода греющего пара на деаэратор 𝐺𝐺ДПВ и расхода основного конденсата из ГПК 𝐺𝐺ГПК. Давление в деаэраторе определяется по характеристикам котла- утилизатора, приведенным в Приложении 2, РД, МПа. Для выполнения этой задачи составляется уравнение материального и теплового баланса деаэратора. Уравнение материального баланса: 𝐺𝐺вып + 𝐺𝐺НВ + 𝐺𝐺ВД = γ𝐺𝐺упл + 𝐺𝐺р+𝐺𝐺ГПК + 𝐺𝐺ДПВ. ПВ ПВ к Уравнение теплового баланса: �𝐺𝐺ВД + 𝐺𝐺НД� ⋅ ℎ∕ + 𝐺𝐺 ⋅ ℎ∕∕ = (𝐺𝐺ГПКℎвых + 𝐺𝐺 ℎ + 𝛾𝛾𝐺𝐺 ℎ + 𝐺𝐺 ℎ∕∕)𝜂𝜂. ПВ ПВ Д вып Д к к ДПВ ДПВ упл упл р р уп Количество пара, сбрасываемого в деаэратор из уплотнений γ𝐺𝐺упл = 𝐺𝐺ВД. 0 Энтальпия пара, сбрасываемого из уплотнений в деаэратор, принимается как энтальпия острого пара ℎупл = ℎВД, кДж/кг. Расход выпара из деаэратора: 𝐺𝐺вып = 0,002 ⋅ �𝐺𝐺ВД + 𝐺𝐺НД�, кг/с. ПВ ПВ Энтальпия конденсата на выходе из ГПК принимается при давлении конденсата 1,0 МПа и температуре 𝑡квых=150 C: к ℎвых = 632,6 кДж/кг. П Энтальпия пара, подаваемого в деаэратор ℎДПВ = ℎНД, кДж/кг. к к Из уравнения материального баланса выражаем величину 𝐺𝐺ГПК и подставляем полученное выражение в уравнение теплового баланса и определяем расход греющего пара 𝐺𝐺ДПВ. Затем рассчитываем расход основного конденсата 𝐺𝐺ГПК. Уточняем расход пара низкого давления поступающего в паровую турбину с учетом отбора части пара на деаэратор: 𝐺𝐺НД = 𝐺𝐺НД − 𝐺𝐺ДПВ − 𝐺𝐺утечек. 0 ПП Расход пара через проточную часть турбины после смешения потоков высокого и низкого давления: 𝐺𝐺СМ = �𝐺𝐺ВД + 𝐺𝐺НД� − �𝐺𝐺ВД + 𝐺𝐺НД �, кг/с. Т 0 0 упл упл Расчет сетевых подогревателей турбоустановки. Для отпуска тепловой энергии (в виде горячей воды) на нужды теплоснабжения потребителей в схеме ПГУ–ТЭЦ предусмотрена сетевая установка, состоящая из двух сетевых подогревателей поверхностного типа сетевого подогревателя верхнего (СПв), сетевого подогревателя нижнего (СПн) и охладителя конденсата бойлеров (ОКБ). Пар на сетевые подогреватели отбирается из паровой турбины. Сетевая вода последовательно проходит ОКБ, СПн, СПв. В схеме применяется каскадный слив конденсата. Конденсат из СПв сливается в СПн, а затем суммарный поток конденсата поступает в ОКБ (рис. 18).  Рис. 18. Принципиальная схема узла сетевых подогревателей Целью расчета узла сетевых подогревателей является определение расходов греющего пара из отборов турбины 𝐺𝐺В и 𝐺𝐺Н на сетевые подогреватели. 𝑇 Т к отб Предварительно оценим возможный расход пара в отборы 𝐺𝐺𝑚𝑚ах при работе по тепловому графику (максимальный пропуск пара в теплофикационные отборы и минимальный пропуск пара в конденсатор). Примем минимально–вентиляционный расход пара в конденсатор 𝐺𝐺𝑚𝑚𝑜𝑜𝑚𝑚 = = 10т/ч = 2,78 кг/с, тогда: 𝐺𝐺𝑚𝑚ах = 𝐺𝐺СМ − 𝐺𝐺𝑚𝑚𝑜𝑜𝑚𝑚. отб Т к отб отб отб Примерная величина тепловой нагрузки сетевой установки, которая соответствует 𝐺𝐺𝑚𝑚ах. 𝑄𝑄СП = 𝐺𝐺𝑚𝑚ах �ℎ отб − ℎ ⁄ � 𝜂𝜂, пара. ℎотб − ℎ∕ ≈ 2200 кДж/кг – теплота, выделяющаяся при конденсации 1 кг отб С учетом установки охладителя конденсата (ОКБ) полученное значение 𝑄𝑄СП увеличиваем до ближайшего значения кратного 10. Расход сетевой воды через подогреватели 𝐺𝐺СВ определяется из уравнения теплового баланса узла сетевых подогревателей: 𝑄𝑄СП = 𝐺𝐺СВ �𝑡𝐶2 − 𝑡/ �С . ОС Р Величина подпитки тепловой сети принимается равной 2 % от расхода сетевой воды 𝐺𝐺СВ: 𝐺𝐺под = 0,02 ⋅ 𝐺𝐺СВ, кг/с. Для подготовки подпиточной воды тепловой сети в схеме ПГУ-ТЭЦ устанавливается вакуумный деаэратор (PД = 0,02МПа, tнас = tподп = 60,1°С). Греющей средой в вакуумном деаэраторе является вода из подающей магистрали тепловой сети (прямая сетевая вода) с давлением P=0,8МПа и температурой t=80–118C֠ . Прямая вода поступая в деаэратор вскипает, образующийся пар смешивается с добавочной водой 𝐺𝐺В и нагревает ее до температуры насыщения. Неконденсирующиеся газы удаляются пароструйным эжектором, поддерживающим вакуум в деаэраторе. 𝑜𝑐 Уточняем температуру воды на входе в узел сетевых подогревателей 𝑡/ , составив уравнение теплового баланса вакуумного деаэратора в точке смешения потоков (рис. 19): ОС 𝐺𝐺св 𝑡/ С = 𝐺𝐺под ⋅ 𝑡подСр + (𝐺𝐺св − 𝐺𝐺под ) 𝑡ос Ср. 𝑇 р Определим расход пара на верхний сетевой подогреватель 𝐺𝐺В, составив для этого уравнение теплового баланса СПв: 𝐺𝐺В�ℎВ − ℎ∕ � ⋅ 𝜂𝜂 = 𝐺𝐺 ⋅ С ⋅ (𝑡 − 𝑡 ). 𝑇 Т вдр св р 𝐶2 𝐶1  Рис. 19. Принципиальная схема узла сетевых подогревателей c вакуумным деаэратором Т Для определения расхода греющего пара на нижний сетевой подогреватель 𝐺𝐺Н и температуры сетевой воды после ОКБ, tоснеобходимо решить систему уравнений теплового баланса для нижнего сетевого подогревателя и охладителя конденсата бойлеров:  𝐺𝐺Н ⋅ (ℎН − ℎ/ ) ⋅ 𝜂𝜂 + 𝐺𝐺В ⋅ (ℎ/ − ℎ/ ) ⋅ 𝜂𝜂 = 𝐺𝐺⋅ С ⋅ (𝑡 − 𝑡 ) Т Т ндр Т вдр ндр 𝐶В Р 𝐶1 𝑂𝑂𝐶 (𝐺𝐺В + 𝐺𝐺Н) ⋅ (ℎ/ − ℎ ) ⋅ 𝜂𝜂 = 𝐺𝐺 ⋅ С ⋅ (𝑡 − 𝑡/ ). Т Т ндр др 𝐶В Р 𝑂𝑂𝐶 𝑂𝑂𝐶 ОС Примем температуру дренажа после ОКБ на 10 °С выше температуры сетевой воды на входе в ОКБ, т.е. 𝑡др ≈ 80 C, тогда ℎдр = 334,9 кДж/кг. Нагрев сетевой воды в ОКБ ∆𝑡ОКБ = 𝑡𝑂𝑂𝐶 − 𝑡/ . Определим расход сетевой воды на вакуумный деаэратор 𝐺𝐺Д, составив уравнение теплового баланса деаэратора (рис. 20): 𝐺𝐺ДℎД 𝜂𝜂 + 𝐺𝐺В 𝑡ВСр = 𝐺𝐺подп ⋅ СР ⋅ 𝑡подп. Принимаем 𝑡В=30 °С.  Рис. 20. Принципиальная схема вакуумного деаэрвтора. Уточненная тепловая нагрузка сетевой установки турбины: 𝑄𝑄СП = �𝐺𝐺𝐶В − 𝐺𝐺Д � ⋅ Ср ⋅ �𝑡𝐶2 − 𝑡∕ �, кВт. 𝑂𝑂С Расход пара в конденсатор составит: 𝐺𝐺𝑘𝑘 = (𝐺𝐺НД + 𝐺𝐺ВД) − (𝐺𝐺утечек + 𝐺𝐺ВД + 𝐺𝐺НД + 𝐺𝐺ДПВ + 𝐺𝐺В + 𝐺𝐺Н), кг/с. ПП ПП упл упл Т Т Расчет нагрева конденсата во вспомогательных теплообменниках. Для подогрева конденсата, поступающего из главного конденсатора, используются вспомогательные теплообменные аппараты (рис. 21).  Рис. 21. Принципиальная схема узла вспомогательных теплообменников Конденсат последовательно подогревается в охладителе пара основного эжектора ОЭ, охладителе пара эжектора уплотнений ОУ, сальниковом подогревателе ПС. Если нагрев конденсата на выходе из ПС превышает допустимую величину 60 °С, то необходимо включение линии рециркуляции. Расход рециркуляционной воды подбирается таким образом, чтобы за ней температура конденсата не превышала 60 °С. Определим величины нагрева конденсата во вспомогательных теплообменных аппаратах: ОЭ, ОУ и ПС. Принимаем расход пара на охладитель пара основного эжектора (ОЭ) 𝐺𝐺ОЭ = 0,15кг/с и суммарный расход пара на охладитель пара эжектора уплотнений (ОУ) и сальниковый подогреватель (СП) 𝐺𝐺ПС+ОУ = 0,75кг/с, тогда нагрев конденсата в этих теплообменных аппаратах ∆𝑡ОЭ+ОУ+ПС определяется из уравнения: 𝐾 (𝐺𝐺ОЭ + 𝐺𝐺ПС+ОУ) ⋅ 𝑞𝑞П = (𝐺𝐺𝑚𝑚𝑜𝑜𝑚𝑚 + 𝐺𝐺ДВ)Ср ∆𝑡ОЭ+ОУ+ПС, где 𝑞𝑞П ≈ 2200 кДж/кг – теплота, выделяющаяся при конденсации 1 кг рабочего пара; 𝐺𝐺ДВ – расход добавочной воды на восполнение потерь в схеме ПГУ-ТЭЦ (берется из расчета расширителя непрерывной продувки). Если, полученное значение ∆𝑡ОЭ+ОУ+ПС превышает допустимую величину 60 °С, то в схему необходимо включить линию рециркуляции. С учетом потоков пара из уплотнений и добавки воды для восполнения потерь расход конденсата после линии рециркуляции будет равен: 𝐺𝐺рец = 𝐺𝐺 + 𝐺𝐺 + 𝐺𝐺 + 𝐺𝐺 , кг/с. 𝐾 𝐾 ДВ ОЭ ОУ+ПС ОпределениетемпературыирасходаконденсатанавходевГПК  Рис. 22. Принципиальная схема для расчета температуры и расхода конденсата на входе главный подогреватель конденсата 𝐺𝐺ГПК = 𝐺𝐺рец + 𝐺𝐺В + 𝐺𝐺Н, кДж/кг К К Т Т Из уравнения теплового баланса точки смешения (рис. 22) находим энтальпию конденсата на входе ГПК, ℎвх, кДж/кг: ℎвх𝐺𝐺ГПК = 𝐺𝐺рец к рец + (𝐺𝐺В + 𝐺𝐺Н) ⋅ ℎ , к к к ⋅ ℎк Т Т др ℎрец определяем по температуре конденсата 𝑡рец = 60 °С. Температура к вх к конденсата на входе в ГПК – 𝑡к , °С. Температура на входе в ГПК не должна быть менее 60 °С. Если это условие соблюдается, то включение линии рециркуляции перед ГПК не требуется. Для нагрева основного конденсата в ГПК от 𝑡вх до 𝑡вых необходима теплота газов равная: к к 𝑄𝑄ГПК = 𝐺𝐺ГПК ⋅ (ℎвых − ℎых), кВт . К К к к Г Газами в ГПК отдается теплота в количестве равном 𝑄𝑄ГПК , кВт (см. расчет котла-утилизатора). Нагретый в ГПК основной конденсат отдает сетевой воде в водо- водяном теплообменнике следующее количество теплоты: 𝑄𝑄ГПК = 𝑄𝑄ГПК − 𝑄𝑄ГПК, кВт. 𝐶П Г К Таким образом в водо-водяном теплообменнике можно дополнительно нагреть следующее количество сетевой воды; 𝐺𝐺СВ = СП, кг/с. 𝑄𝑄ГПК 𝑂𝑂𝐶𝐶 СР⋅(𝑡𝐶𝐶2−𝑡/ ) При этом суммарная тепловая мощность ПГУ на расчетном режиме составит: 𝐶П 𝑄𝑄ПГУ = 𝑄𝑄СП + 𝑄𝑄ГПК, кВт. |