Загрузка...Расчет тепловой схемы конденсационного энергоблока
Санкт
— Петербургский государственный политехнический университет
Кафедра
Промышленной теплоэнергетики
Дисциплина
«ИСТОЧНИКИ И системы ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ» (ТЭС)
ЗАДАНИЕ
НА КУРСОВУЮ работу
Тема:
Расчет тепловой схемы конденсационного энергоблока
исходные данные:
1. Прототип — Энергоблок с турбиной
К-800-240-5 ЛМЗ
2. начальное давление — 23,4 МПа
. Начальная температура — 535 0С
. Давление на входе в промежуточный
пароперегреватель -3,75 МПа
. Давление на выходе из промежуточного
пароперегревателя -3,30 МПа
. Температура на входе в промежуточный
пароперегреватель -285 0С
. Температура на выходе из промежуточного
пароперегревателя — 535 0С
. Конечное давление в конденсаторе — 4
кПа
. температура питательной воды — 260 0С
. Электрическая мощность — 790 МВт.
г.
Санкт — Петербург. 2011г.
Содержание
Введение
. тепловая схема энергоблока
. Параметры пара и воды
турбоустановки
. Материальные балансы пара и
воды
.1 Протечки из уплотнений турбины
.2 Регенеративные подогреватели
высокого давления.
.3 Питательная установка
.4 Деаэратор питательной воды.
.5 Установка предварительного
подогрева котельного воздуха (калориферы).
.6 Сетевая подогревательная
установка.
.7 Подогреватели низкого давления
(ПНД):
.8 Расширитель дренажа греющего пара
калориферов (Р).
.9 Контроль материального баланса
пара и конденсата
. Энергетическое уравнение и
определение расходов пара и воды.
. Энергетические показатели
энергоблока.
Литература.
Введение
принципиальная тепловая схема
(ПТС) электростанции определяет основное содержание технологического процесса
преобразования тепловой энергии на электростанции. Она включает основное и
вспомогательное теплоэнергетическое оборудование, участвующее в осуществлении
этого процесса и входящее в состав пароводяного тракта электростанции.
На чертеже, изображающем
принципиальную тепловую схему (ПТС), показывают теплоэнергетическое
оборудование вместе с линиями (трубопроводами) пара, воды, конденсата и других
теплоносителей, связывающими это оборудование в единую установку.
принципиальная тепловая схема изображается обычно как одноагрегатная и
однолинейная схема, одинаковое оборудование изображается в схеме условно 1 раз:
линии технологической связи одинакового назначения также показывают в виде
одной линий, т. е. каждый элемент данного рода показывают в ПТС 1 раз.
Принципиальная тепловая схема
конденсационной электрической станции (КЭС) ввиду блочной структуры
электростанции является, как правило, ПТС энергоблока. В ее состав, кроме
основных агрегатов и связывающих их линий пара и воды, входят: регенеративные
подогреватели высокого и низкого давления, деаэратор питательной воды,
трубопроводы отборного пара к подогревателям, питательная установка, включающая
обычно питательные и бустерные насосы и их привод, конденсатные и дренажные
насосы, блочная обессоливающая установка. При термической водоподготовке в
схему включают испарительную установку. На первых энергоблоках КЭС принято
устанавливать сетевую подогревательную установку для отопления зданий жилого
поселка и служебных помещений электростанций.
Для мощных энергоблоков
характерно использование паротурбинных приводов питательных насосов, а для
котлов под наддувом и приводных паровых турбин воздуходувок. Во вновь
проектируемых турбоустановках первые два ПНД после конденсатора — смешивающего
типа для повышения надежности и экономичности схемы. В связи с этим число
ступеней конденсатных насосов увеличивается до трех.
В зависимости от вида
сжигаемого топлива в тепловую схему включают: калориферную установку
предварительного подогрева котельного воздуха на отборном паре или с
использованием горячего конденсата ПНД; линии отвода пара на разогрев топлива и
на его предварительную подсушку.
При составлении ПТС решают вопрос о схеме отвода
дренажей греющего пара (каскадную или с дренажными насосами), о наличии в регенеративных
подогревателях охладителей пара и дренажа, об использовании в деаэраторах
питательной воды постоянного или скользящего давления и выборе этого давления,
об использовании протечек пара из уплотнений роторов турбины, стопорных и
регулирующих клапанов, протечек уплотнений питательных и бустерных насосов в
системе регенератиного подогрева воды..
Основная цель расчета ПТС проектируемого
конденсационного энергоблока (электростанции) заключается в определении
технических характеристик теплового оборудования (расходов пара, воды и
топлива) и энергетических показателей энергоблока (электростанции) и его частей
(КПД и удельных расходов теплоты и топлива).
1.
Тепловая схема энергоблока
Прототипом рассчитываемой
тепловой схемы является энергоблок 800 МВт, состоящий из прямоточного котла
П-67 ЗиО производительностью 2650-103 кг/ч, предназначенного для работы на
буром угле Березовского месторождения КАТЭК, и одно-вальной конденсационной
турбоустановки ЛМЗ К-800-240-5 сверхкритических параметров пара с одноступенчатым
газовым промежуточным перегревом пара (рис. 1.1).
Турбина имеет пять цилиндров.
Свежий пар с параметрами 23,4 МПа, 535 °С через группу стопорных и регулирующих
клапанов поступает в двухкорпусный ЦВД, после чего направляется в промежуточный
перегреватель парового котла при давлении 3,75 МПа и температуре 285 °С. после
промежуточного перегрева пар (3,30 МПа, 535 °С) подводится через стопорные и
регулирующие клапаны в середину двухпоточного ЦСД, из ЦСД отводится в три
двухпоточных цилиндра низкого давления. Конечное давление в двухсекционном
конденсаторе составляет рк,ср = 4,0 кПа. Расчетная электрическая мощность
турбогенератора энергоблока задана 790 МВт.
Турбина имеет восемь
регенеративных отборов пара: два — из ЦВД, четыре — из ЦСД и два — из ЦНД. Конденсат
турбины подогревается в охладителях уплотнений ОУ2 и ОУ1, в двух смешивающих
(П8 и П7) и двух поверхностных (П6 и П5) ПНД. После деаэратора питательная вода
бустерным и питательным насосами прокачивается через три ПВД. Пароохладитель
ПВД3 включен по схеме Виолен. Все ПВД и ПНД (поверхностного типа) имеют
встроенные пароохладители и охладители дренажа греющего пара.
Применение смешивающих ПНД
вертикальной конструкции потребовало установки трех ступеней конденсатных
насосов.
Питательная установка имеет
конденсационный турбопривод, питаемый паром из третьего отбора и включающий
редуктор для понижения частоты вращения бустерного насоса. Конденсат
турбопривода конденсатным насосом направляется в основной конденсатор.
Дренажи ПВД каскадно сливаются
в деаэратор, а дренажи ПНД5 и ПНД6 — в смеситель после ПНД7; дренажи ОУ1 и ОУ2
поступают в основной конденсатор.
Греющий пар для двухступенчатой
сетевой установки отбирается из пятого и шестого отборов турбины. Конденсат
этого пара каскадно сливается в охладитель дренажей ОДБ, а затем в конденсатор.
установка предварительного
подогрева котельного воздуха состоит из энергетических калориферов,
установленных за дутьевыми вентиляторами котла. Греющий пар отбирается из
пятого отбора, а его конденсат направляется в специальный расширитель дренажа.
потери пара и воды энергоблока αут=
0,015 условно отнесены к потокам отборного пара и восполняются обессоленной
добавочной водой из химической водоочистки, подаваемой в основной конденсатор
турбины с температурой 40 оС.
Принята следующая схема
использования протечек из главной турбины (рис. 1.2) из питательной установки
энергоблока: из стопорных и регулирующих клапанов ЦВД протечки направляются
частично в «горячую» нитку промежуточного перегрева (αс.к),
частично в деаэратор (αр.к); из
стопорных и регулирующих клапанов ЦСД протечки поступают в деаэратор (
); из
концевых уплотнений стопорных и регулирующих клапанов ЦВД и ЦСД протечки
отсасываются в охладитель уплотнений ОУ2.
Протечки первых камер уплотнений ЦВД
поступают в деаэратор (αУ1;αУ2); из
вторых камер ЦВД — в охладитель уплотнений ОУ1 (αо.у1); к
концевым уплотнениям ЦВД, ЦСД и трех ЦНД подводится пар из деаэратора
питательной воды (αтд.у); из
концевых уплотнений всех цилиндров пар отсасывается паровым эжектором (поток
пара αэ.у из
деаэратора) в охладитель уплотнений ОУ2 (αо.у2). На концевые уплотнения
приводной турбины питательного насоса также подают пар из деаэратора (
), а отсос
пара из этих уплотнений поступает в охладитель уплотнений приводной турбины ОУ
(αо.у) (рис.
1.3). Протечки воды из первых камер питательного насоса направляются в
деаэратор (αу.в1), из
концевых камер этого насоса- в ПНД7 (αу.в3). За конденсатным
насосом третьей ступени КН III отбирают часть основного
конденсата (αу.в2) на
концевые уплотнения питательного насоса.
Рис. 1.1. ПТС пылеугольного
энергоблока с турбоустановкой К-800-240-5 ЛМЗ:КН ТП — конденсатный насос
турбопривода; ВС, НС — верхний и нижний сетевые подогреватели; О ДБ —
охладитель дренажей сетевых подогревателей; СН — сетевой насос; Р — расширитель
дренажей калорифера
Рис 1.2. Схема уплотнений
штоков стопорных и регулирующих клапанов и концевых уплотнений турбины
турбоустановки К-800-240-5: СК, РК — стопорные и регулирующие клапаны
Рис. 1.3. Схема концевых
уплотнений питательной установки энергоблока 800 МВт: БН, ПН-бустерный и
питательный насосы; Р — редуктор понижения частоты вращения БН
Под тремя ЦНД турбины
установлен продольный (аксиальный) конденсатор с перегородкой по пару,
позволяющей осуществлять двухступенчатую конденсацию пара, вследствие чего имеют
место разные конечные давления пара рк1<рк2 . Ступенчатая конденсация пара
позволяет получить более глубокий вакуум при исходной температуре охлаждающей
воды. Конденсат пара переливается из первой секции конденсатора во вторую, а
затем поступает к конденсатному насосу первой ступени. Воздух из конденсаторов
главной и приводной турбин отсасывается водяными эжекторами.
2.
параметры пара и воды турбоустановки
На рис. 2.1. показана схема
процесса работы пара турбоустановки в h,
S-диаграмме; в табл.
2.1 приведены КПД отсеков главной турбины и приводной турбины питательного
насоса. температура регенеративного подогрева питательной воды задана 260оС; с
учетом дополнительного подогрева в охладителе пара третьего отбора, включенного
по схеме Виолен, она равна 265 °С.
параметры пара и воды приведены
в табл. 2.2, где приняты следующие обозначения: р, t,
х, h -давление,
температура, степень сухости и энтальпия пара; рr-
давление пара перед подогревателями системы регенерации; tsr,
h’r
, , hдрr
— температура и энтальпия конденсата при насыщении для давления рr,
энтальпия дренажа греющего пара; θr
— недогрев воды в регенеративном подогревателе с учетом пароохладителя; рвr,
tBr, hBr
— давление, температура и энтальпия воды после регенеративных подогревателей; τr
— подогрев воды в ступени регенерации, включая собственно подогреватель (зона
конденсации пара), пароохладитель и охладитель дренажа; qr
— теплота, отдаваемая греющим паром в ступени регенерации.
Точка О’ процесса работы пара
отвечает его состоянию перед регулирующей ступенью ЦВД, точки 2° и 2 —
параметрам пара до и после промежуточного перегрева. Приняты следующие потери
давления пара: в стопорных и регулирующих клапанах ЦВД — 3%, в тракте
промежуточного перегрева, включая стопорные и регулирующие клапаны ЦСД,- 14%, в
ресиверах пара между ЦСД и ЦНД- 2%, в паропроводах отборного пара — 5-8%.
давления пара до и после приводной турбины питательного и бустерного насосов
приняты: р0т.п=1,67 МПа, ркт.п=5 кПа; энтальпии пара соответственно равны h0т.п
= = 3400кДж/кг, hкт.п,=2439
кДж/кг.
температуры воды в сетевой
подогревательной установке следующие: на входе 60,- между подогревателями 90,
на выходе 130 °С. Отпуск теплоты на отопление принят равным- 65 ГДж/ч. давление
сетевой воды 0,8 МПа.
Температуры котельного воздуха
до и после калориферной установки приняты:
tB’=
1°С, tB»=50°C;
температура наружного воздуха tн.в=
-5°С.
Таблица 2.1.
Показатель
главная
турбина
Приводная
турбина питательного иасоса
ЦВД
ЦСД
ЦНД*
Интервал
давлений пара в МПа турбине,
23,5-16
16-3,8
3,34-0,213
0,209-0,0036
1,67-0,005
hоi, %
75
87
91
81**
84
* Без учета потери с выходной
скоростью (hв.с.»
кДж/кг).
** В зоне работы иа перегретом
паре.
Таблица 2.2.
Точка
процесса
Элемент
тепловой схемы
Пар
в отборах турбины
Пар
в регенеративных подогревателях
Обогреваемая
вода за регенеративными подогревателями
p,
МПа
t(x),
оС (%)
h,
кДж/кг
pr,
МПа
tsr,
оС
h’r,
кДж/кг
hдрr,
кДж/кг
qr,
кДж/кг
r,
оС
pВr,
МПа
tВr,
оС
hВr,
кДж/кг
r,
кДж/кг
0
—
23,40
535
3309
0′
—
22,46
531
3309
1
П1
5,10
320
2983
4,85
262,0
1144,9
1093,3
1889,7
2
28,92
260,0
1134,5
84,9
2о
П2
3,75
285
2928
3,56
243,6
1054,5
922,3
2005,7
2
29,42
241,6
1049,7
161,4
2
—
3,30
535
3532
3
П3
2,03
468
3397
1,88
209,3
894,4
741,9
2211,1
4
29,92
205,3
888,3
150,2
4
П4
(ДПВ)
1,068
370
3199
0,70
165,0
697,6
0
0,7
165,0
697,6
5
П5
0,541
300
3063
0,501
151,9
640,8
547,7
2515,3
2
1,2
149,9
632,7
127,9
6
П6
0,238
205
2879
0,220
123,2
517,6
419,6
2459,4
3
1,5
120,2
504,8
127,8
7
П7
0,0760
120
2719
0,070
90,1
377,2
0
0,070
90,1
377,0
127,7
8
П8
0,0220
х=97,8
2545
0,0200
59,7
249,5
0
0,0200
59,7
249,3
127,6
К
К
0,0040
2405
121,7
2283,3
0
0,0040
29,0
121,7
* С учетом подогрева воды в ПН.
* * Без учета подогрева воды в
СМ.
*** С учетом потери с выходной
скоростью пара.
**** С учетом охлаждения пара в
пароохладителе ПОЗ.
Построение процесса работы пара в турбине в h,
S-диаграмме (рис.
2.1) и составление табл. 2.2 осуществлялось одновременно. В первую очередь
строится процесс работы пара в ЦВД и ЦСД. Учитывались значения h0i
цилиндров ЦСД и ЦСД, (табл. 2.1). По известной температуре воды за последним
ПВД (П1), равной tв1=260 оС
определены параметры пара в первом отборе турбины- ts1=
tв1+2=260+2=262 оС ;
p’1=f(ts1)=4,849
МПа , p1= p’1*1,08
= 5,104 МПа, hв1=f
(p’1; tв1)=1134
кДж/кг
параметры воды за предпоследним ПВД (П2)
определены по давлению пара до промежуточного перегрева : p2=
3,75 МПа; p’2= p2*0,95
= 3,563 МПа; ts2=f(p’2)=243,6
оС , tв2= ts2-2=241,6
оС, hв2=f
(p’2; tв2)=1049
кДж/кг. Недогрев воды в регенеративном подогревателе с учетом пароохладителя
принят θr
=2оС.
В данной тепловой схеме
деаэратор работает при постоянном давлении в 0,7МПа. Это позволяет определить
подогрев воды в питательном и бустерном насосах энергоблока :
,
а также энтальпию воды за
питательной установкой
в.п.н=hв4+τп.н=697+41=738
кДж/кг.
В тепловой схеме турбоустановки пароохладитель
ПВДЗ (ПЗ) включен по схеме Виолен, поэтому принимаем τ2»τ3»
0,5* (hв2- hв.п.н
)=0,5*(1049-738)=161кДж/кг.;
в3 = hв2- τ2=
1049-161=888 кДж/кг.
далее определяем параметры пара в третьем отборе
турбоустановки:
в3=f(Рв3;
hв3)=205,3
оС
; ts3= tв3+4=205,3+4=209,3
оС
; p’3=f(ts3)=1,88 МПа
, p3= p’3*1,08 = 2,03 МПа.
подогрев воды в остальных ступенях распределим
по геометрической прогрессии, определив методом последовательных приближений ее
показатель m=1,00004 :
Рис.2.1. процесс работы пара в
главной турбине и турбоприводе турбоустановки К-800-240-5
Для шести оставшихся ступеней
подогрева воды получаем:
,
Энтальпия конденсата определяем по
давлению насыщения
’к
= f(p’к=0,004)=
121,7КДж/кг,
Определяем последовательно:
τ7=m* τ8=1,00004*127,6=127,7
τ6=m* τ7=1,00004*127,6=127,8
τ5=m* τ6=1,00004*127,6=127,9
τ4=m* τ5=1,00004*127,6=128,0
τ3=m* τ4=1,00004*127,6=128,1
Параметры воды и пара в
подогревателях и пара в отборах турбины определяем, используя значения τi . Учитываем
принятые значения недогрева воды, давление воды и потери давления пара в
турбинах.
Определяем параметры воды и пара в
ПНД (П8) и отборе турбины 8:
Недогрев воды в смешивающем
подогревателе составляет θ8=0°С.
Энтальпия воды за П8 составит hв8=h’8=h’к+ τ8=121,7+127,6=249,3
кДж/кг. давление пара в подогревателе р8′ =20,0 кПа определяем по значению h’8 из таблиц
теплофизических свойств пара и воды и температуру воды в нем tв8 = ts8=59,7oC . давление
пара в отборе турбины находим с учетом потерь на тракте подогреватель —
турбина:
р8=1,08 р8’=22,0 кПа.
Определяем параметры воды и пара в
ПНД (П7): по аналогии с П8 имеем:
θ7 = 0;
hв7= h’7=hв8+ τ7=249,3+127,7
=377,0 кДж/кг;
р7’=70,0 кПа
; tв7
= ts7=90,1oC ;
р7=1,08р7’=76,0 кПа.
Определяем параметры воды и пара в
ПНД (П6):
Энтальпия воды за поверхностным
подогревателем равна:
в6=hв7+
τ6=377,0+127,8
=504,8 кДж/кг;
турбоустановка
подогреватель калорифер котельный
давление воды в ПНД принято рв6= 1,5
МПа;
По давлению и энтальпии воды
определяем температуру воды за ПНД из таблиц теплофизических свойств: tв6=120,2°С.
Недогрев воды в ПНД принят θ6:=3 °С.
температура и давление насыщения греющего пара в ПНД соответственно равны:
6= tв6 + θ6 = 120,2+3=123,2
°С; р6′ = 220 кПа.
давление пара в отборе турбины
определяем с учетом потерь на тракте подогреватель — турбина р6=1,08р6’=238
кПа.
Определяем параметры воды и пара в
ПНД (П5): по аналогии с П6 имеем:
Энтальпия воды за поверхностным
подогревателем равна:
в5= hв6+
τ5=504,8+127,9
=632,7 кДж/кг;
давление воды в ПНД принято рв5= 1,2
МПа;
По давлению и энтальпии воды
определяем температуру воды за ПНД из таблиц теплофизических свойств: tв5=149,9°С;
Недогрев воды в ПНД принят θ6:=2 °С.
температура и давление насыщения греющего пара в ПНД соответственно равны:
5= tв5 + θ5 =
149,9+2=151,9 °С; р5′ = 501 кПа.
давление пара в отборе турбины
определяем с учетом потерь на тракте подогреватель — турбина р5=1,08р5’=541
кПа.
Определяем параметры воды и пара в
ПНД (П4): по аналогии с П8 имеем:
θ4 = 0;
hв4= h’4=hв5+ τ4=632,7+128,0
=760,7 кДж/кг;
р4’=0,989 МПа
; tв5
= ts5=179,4oC ;
р4=1,08р4’=1,068 МПа.
Энтальпия воды за ПВД (ПЗ) равна hв3= hв4+τ3=760,7+128,1=888,8
кДж/кг, что соответствует ранее полученному hв3. Таким
образом, показатель m подобран верно, распределение подогрева воды выполнено.
Уточняем подогрев воды в деаэраторе
при его работе на постоянном давлении р4′ = =0,7 МПа и h4’=hв4=697
кДж/кг, т. е. τ4= hв4- hв5=697-632,7=64,3
кДж/кг;
подогрев основного конденсата в
деаэраторе составит t=tв4-tв5=165-149,9=15,1°С,
С учетом подогрева воды в
питательном насосе:
τ3= hв3- hв.п.н
=888,3-738,1= =150,2 кДж/кг.
Проверяем местоположение
индифферентной точки на h, S-диаграмме
процесса расширения пара в ЦСД. Определяем КПД условной конденсационной
турбины, состоящей из одного ЦВД:
где доля расхода пара на
подогреватели П1 и П2 согласно (П.З) и (11.3а) определяется по принятому
балансу расхода питательной воды при условии αп.в=αо=1,0:
;
;
Определяем теплоперепад от начала
процесса расширения пара в ЦСД до индифферентной точки :
НИ=hiЦВД*(hп.п-hoп.п)*(1-1-2)=0,174*(3532-2928)*(1-0,4529-0,077260)=92,22
кДж/кг.
Используя р3, что подтверждает допустимость принятого
распределения подогрева питательной воды между второй и третьей ступенями.
Уточняем процесс работы пара в ЦНД
турбины, закончив его для ЦСД в точке 6 процесса (р6=0,238 МПа). давление пара
на входе в ЦНД р6’=0,98*р6=0,233 МПа.
процесс расширения пара в ЦНД до
среднего значения конечного давления рк=4,0 кПа строим первоначально по 
для
перегретого пара. Затем вводим поправку на работу в зоне влажного пара:
где поправочный коэффициент
вл=1-β*(у0+ук)/2=1-0,87*(0+0,074)/2=0,9678.
(11.38)
Коэффициентом β=0,87 учтено
влияние средней влажности пара на значение 
. Поправочный коэффициент kвл
определяем с учетом начальной у0=0 и конечной ук =0,074 влажностей пара.
По построению определяем:
=2880-2252= =628 кДж/кг; hксух=2650
кДж/кг; Hавл.цнд=2650-2320=330
кДж/кг.
далее определяем положение точек процесса работы
пара за ЦНД без учета и с учетом потери с выходной скоростью:
к°=2375 кДж/кг и hK=hK°+hв.c=
2375+30= 2405 кДж/кг.
Заканчиваем составление процесса работы пара и
таблицы параметров пара и воды построением рабочего процесса в приводной
турбине питательного и бустер-ного насосов.
таким образом, в данном разделе определены
параметры состояний водяного пара в ступенях турбины, построен процесс работы
пара в главной турбине и турбоприводе турбоустановки К-800-240-5 в h,
S-диаграмме
(рис.2.1) , составлена сводная таблица параметров пара и воды в турбоустановке
(таблица 2.2.), выполнено оптимальное распределения регенеративного подогрева
воды между ступенями.
3. материальные балансы пара и воды
Для энергоблоков с прямоточным
котлом полагают, что его паровая нагрузка (в долях) равна αп.к=αп.в=1,0
доля расхода добавочной воды в конденсатор главной турбины αд.в=αут=ΣαВн=0,015.
3.1 Протечки
из уплотнений турбины
Протечки из уплотнений турбины
(рис 1.2) приняты равными: из первых камер стопорных и регулирующих клапанов
ЦВД и ЦСД αс.к=0,003, αoр.к
=0,002, αп.пр.к=
0,0003; из концевых камер тех же клапанов α°с.к.р=0,0004,
αп.пс.к.р =0,0003, αр.к=0,0023;
отвод пара из первых камер переднего и заднего уплотнений ЦВД αy1
= 0,0006, αy2
=0,0004; отвод пара из вторых камер этих уплотнений αу3=0,0006,
αу4= 0,0004; отвод
пара из первых камер уплотнений ЦСД αу5=αу6=0,0003;
из концевых уплотнений ЦВД, ЦСД и трех ЦНД в охладитель уплотнений ОУ2 отводится
αо.у2=0,002.
.2 Расход пара на эжектор
отсоса из уплотнений αэ.у=0,0008
Протечки пара из концевых
уплотнений турбопривода ПН αо.у=0,0004
направляются в собственный охладитель уплотнений, а затем в конденсатор. Из
деаэратора питательной воды в предпоследние камеры уплотнений турбины и
приводной турбины направляется пар при давлении 0,1 МПа в количестве
αд.у
= αтд.у
+ αт.пд
.у
= 0,0014 + 0,0002 = 0,0016.
В тепловой схеме учтены протечки воды
питательного насоса: из первых камер в деаэратор питательной воды αу.в1=0,008;
из концевых уплотнений в ПНД (П7) αу.в3=
=0,008. За конденсатным насосом КН III
отбирается конденсат на уплотнения питательного насоса в количестве αу.в2
=0,002.
3.3 Регенеративные
подогреватели высокого давления
Ранее были определены доли
расхода пара на ПВД1 и ПВД2 (рис. 3.1) α1=0,04529,
α2=0,07726, а также
подогрев воды в питательном и бустерном насосах τп.н=41
кДж/кг.
Определяем долю расхода пара на
ПВД3:
где q3o=h3о-hдр3=2953-741,9=2211,1
кДж/кг.
Энтальпию пара h3° на входе
в зону конденсации ПВДЗ после пароохладителя, включенного по схеме Виолен,
определяем при h3° = tB1+θno=260+10=270
°С
при р3°= 0,98р3= 1,99 МПа.
тепловой баланс пароохладителя ПВДЗ:
αn.B
(hп.в.-hв1)=
αп3
(h3-h3o)hпз;
1,0 (hп.в- 1134.5)
= 0,0598 (3397 -2953)*0,994.
Получаем hп.в= 1161 кДж/кг.
При рп.в=28,9 МПа конечное Рис. 3.1. Расчетная схема
группы ПВД и питательной установки энергоблока 800 МВт
3.4 Питательная
установка
Определяем долю отбора пара на
приводную турбину :
« = 1.0-1.1(32,4-0,7)
доля расхода пара третьего отбора α3= αn3 +αт.п +αут3=0,09823
3.5 Деаэратор
питательной воды
Уравнение материального баланса:
(αп.в+αу.вз-αу.в2)
+ (αд.у+αэ.у)
= (α1+α2+α3)
+αу1,2+αр.к+αкд+α4;
(1,0+0,008-0,002) + (0,0016+
,0008) =(0,04529+0,07726+0,09823)+0,001 +0,0023+αкд+α4;
α4= 0,7843-αкд.
Уравнение теплового баланса
(αп.в+αу.вз-αу.в2)*
h4’ +(αд.у+αэ.у)
*h4″=
= (α1+
α
2+ α
пз)*hдрз+ α у1,2*hу1,2+ α
р.к*hр.к+ α Кд*h5+ α
4*h4;
(1,0+0,008-0,002)*697+ (0,0016+0,0008)*2762,9 =
=(0,04529+0,07726+0,09823)*741,9+0,001 * 3010+0,0023 * 3352+акд *640,8+
+α4*3199
Решая систему уравнений получаем α
кд=0,786; α 4=0,015.
Рис. 3.2. Расчетная схема
деаэратора питательной установки энергоблока 800 МВт
.6 установка предварительного подогрева
котельного воздуха (калориферы)
предварительно определяем предполагаемый расход
пара на турбину:
Принимаем с последующим уточнением коэффициент,
учитывающий увеличение расхода пара за счет регенерации βр=1,18;
тогда Dо=1,175*2107*103=2474*103 кг/ч.
Рассчитываем тепловую нагрузку парового котла :
Qnк=
1,0*2474*103*(3306-1161)+(1-0,04529-0,07726*2474*103 *(3543-2915)= =6682,3
ГДж/ч,
Для определения энтальпии свежего
пара и пара промежуточного перегрева у котла hпе,
hп.пп.к и hоп.пп.к
принимаем, следующие параметры этого пара:
рпе = 24,9 МПа, tпе = 540°С; pоп.пп.к
=3,7 МПа ,tоп.пп.к=280°С; pп.пп.к
= 3,35 МПа, tп.пп.к = 540°С;
hп.вПК=hп.в,с учетом потерь тракта.
Расход натурального топлива на паровой котел
определяем по прямому балансу, приняв КПД ηп.к=0,92:
Вр=Qп.к/Qнр/ηп.к
=6682,3/15660/0,92 = 463,81* 103 кг/ч.
.7 тепловой баланс калориферов
в=Qкал=(βкал+βрец)*Lо*Вр*(tв”*cв”-tв’*cв’)=Dкал*(h5-h5’)*ηп
где L0
=5,5 — теоретически необходимое количество воздуха, кг/кг. избыток котельного
воздуха за калориферами принимаем βКал=1,28.
доля рециркуляции воздуха для поддержания положительной температуры воздуха перед
калориферами зависит от температуры наружного воздуха.. Коэффициент βрец
определяем из уравнения смешения потоков горячего и холодного воздуха перед
дутьевым вентилятором (ДВ):
βрец=βкал*(t’в-tн.в)/(
t”в- t’в )= 0,15;кал=(1,28+0,157)*5,5*463,81*10-3*(50*10057-1/1,0028)=180,66
ГДж/кг;кал=180,66/0,99/(3063-640,8)*106=75,346*103 кг/ч;
αкал= Dкал/
Do(к)=75,346/2474=0,0304
.8 Сетевая подогревательная установка
Расход сетевой воды
Тепловой баланс верхней ступени установки (ВС):
с.в
*(hn.c-hн.c)
= Dв.с *(h5-h5′) ηп;
219*103*(547-251)= Dв.с *(3063-640,8)*0,997
Dв.с =15
446 кг/ч;
αв.с=0,0062.
тепловой баланс нижней ступени
сетевой установки (НС):
с.в
*(hn.c-hодб)
= Dн.с *(h6-h6′) ηп+
Dв.с *(h5-h5′) ηп;
219*103*(547- hодб)=
Dн.с *(2879-517,6)*0,997+15 446*(3063-640,8)*0,998;
тепловой баланс охладителя дренажей (ОДБ):
Gс.в
*(hодб
-hо.c)
=( Dн.с+ Dв.с )*(h6-hдр)
ηп;
219*103*(hодб-251)=(
Dн.с+ 15446 )*(2879-335)*0,998
Подогреватели низкого давления (ПНД):
ПНД5(рис. 3.3): доля расхода пара на ПНД5 :
доля расхода пара пятого отбора α5
= α
п5+ α
в.с+ α
кал=0,0756.
ПНД6 и СМ: уравнение теплового баланса для П6:
αкд
*(hв6-hсм) = αп6
*q6*ηп6+
αп5*(hдр5-hдр6) *ηп6
;
0,768*(504,8- hсм)
=αп6
*2459,4*0,997*0,39*(547,7-419,6)* 0,997;
Уравнение материального баланса для СМ:
(αкд+αув2)
hсм
= (αп5+
αп6)
hдр6+
αк7
hв7
,
где αк7=αкд+αу.в2-αп5-αп6;
(0,768 +0,002) hсм
= (0,039+ αп6) *419,6 +
(0,768+0,002-0,039-ап6) *377,0.
Из совместного решения уравнений получаем,
исключая hсм ,
αп6 = 0,043, αК7=0,6842.
доля расхода пара шестого отбора α6=
αп6+αн.с+αу.в2
=0,047.
Рис. 3.3. Расчетная схема
группы ПНД турбоустановки энергоблока 800 МВт
Расширитель дренажа греющего пара калориферов
(Р).
Принимаем давление пара в расширителе рр=0,10
МПа; h’p=417,2
кДж/ кг; h»р=2676,5 кДж/кг.
Уравнение материального баланса:
αкал=0,0304=αрп+αрдР.
Уравнение теплового баланса:
αкалh5’=αpnhp”+
αpдрhp’;
,0304 — 640,8=αpn*
2676,5+αpдр
* 417,2.
Решаем совместно оба уравнения и получаем: αpn
=0,003; αpдр
=0,027.
ПНД7 и ОУ1: уравнение материального баланса для
П7:
αK7=α7+αy.B3+αpn+αK8.
,6842=α7+0,008+0,003+
αK8.
Уравнение теплового баланса
αK7hB7=α7h7+αy.B3hy.B3+
αpnhp”+ αK8hв.o.y1
0,6842 * 377,0=α7*2719+0,008*
326+0,003 *2676,5+ αK8
Уравнение теплового баланса для ОУ1:
αK8 (hв.o.y1-hB8)
— αо.y1
(ho.y1 — h’o.y1) ηп;
αK8
(hв.o.y1-249,3)
=0,001 (2800-450)*0,998.
Решаем совместно систему уравнений; исключая
величину
hв.o.y1,
получаем α7=0,027; αK8=
0,689.
ПНД8 и ОУ2: уравнение материального баланса для
П8:
αк8=α8+αк=0,689
Уравнение теплового баланса:
αк8hв8
= α8h8+αкhв.о.у2;
,689 * 249,3=α8
* 2545+ αкhв.о.у2
Уравнение теплового баланса для ОУ2:
αк(hв.о.у2-
h’K)
= (αэ.у+α0.у2)(ho.у2
— h’o.у2 )ηп+ αп.пс.к.р
(hп.п — h’o.y2
) ηп
+
+αoс.к.р
(ho- h,o.y2) ηп
;
αк(hв.о.у2-
121,3)
= (0,0008 + 0,002)*(2750-420)*0,999 + 0,0003*(3543-420)*0,999 + +0,0004
(3309-420)* 0,999.
Решаем совместно систему уравнений, исключая
величину hв.о.у2, получаем
α8=0,033, αк=0,658.
.9 Контроль материального баланса пара и
конденсата
Пропуск ‘пара в конденсатор:
αкп= αо
— αр.к-
αос.к.р
— αп.пс.к.р-
αy1-
αy2-
αy3-
αy4-
αy5-
αy6
+αтд.у-
αо.y2
-Σ
αi-Σ
αу.т
=
1-0,0023-0,0004-0,0003-0,0006-0,0004-0,0006-0,0004-0,0003-0,0003+0,0014-0,002-[0,04529-0,07726-(0,0598+0,03843)-0,01500-(0,039+0,0304+0,0062)-
(0,0430+0,004)-
,028-0,033] -0,015=0,559.
Поток конденсата из конденсатора:
αк(п)= αкп
+ αд.в
+ αpдр+
αв.c
+ αн.c
+ αкт.п
+ αо.y2
+ αэ.y2
+ αос.к.р
+ αп.пс.к.р
+ αо.y1
=
= 0,5596 + 0,015 + 0,027 + 0,0064+ 0,004 +
0,03834 + 0,002 + 0,0008 + + 0,0004 + +0,0003 + 0,001 = 0,659,
где
αкт.п = αт
п + αд
» = 0,0062 + 0,0002 = 0,0064.
Погрешность сведения материального баланса
что допустимо.
4
Энергетическое уравнение и определение расходов пара и воды
Энергетическое уравнение
турбоустановки представлено в табличной форме (табл. 4.1).
Таблица 4.1.
Цилиндр
турбины
Отсек
турбины (на процессе расширения пара)
доля
пропуска пара через отсек aj
Теплоперепад
пара в отсеке Hij, кДж/кг
Внутренняя
работа на 1 кг свежего пара aJHiJ, кДж/кг
ЦВД
0′-1
0,9946
326
324,2396
1-2o
0,94931
55
52,21205
ЦСД
2-3
0,87225
135
117,75375
3-4
0,77534
198
153,51732
4-5
0,76034
136
103,40624
5-6
0,68464
184
125,97376
ЦНД
6′-7
0,63784
160
102,0544
7-8
0,60984
174
106,11216
8-К
0,57484
140
80,4776
ΣαjHj=1165,74688
Определяем расход свежего пара
на турбину:
Погрешность предварительной оценки
расхода пара на турбину составляет
что допустимо.
Удельный расход пара на турбину :
Определяем потоки пара и воды, выраженные в
долях D0,
D1
=
112,138
*103
кг/ч
D2
=
191,296
*103
кг/ч
D3
=
144,796
*103
кг/ч
Dт.п
=
95,153
*103
кг/ч
D4
=
37,140
*103
кг/ч
D5
=
96,812
*103
кг/ч
Dкал
=
75,270
*103
кг/ч
Dв.с
=
15,351
*103
кг/ч
D6
=
103,992
*103
кг/ч
Dн.с
=
9,904
*103
кг/ч
D7
=
69,328
*103
кг/ч
D8
=
81,708
*103
кг/ч
Dкп
=
1629,208
*103
кг/ч
Dд.в
=
37,140
*103
кг/ч
Dп.п.
=
2159,691
*103
кг/ч
Все параметры тепловой схемы определены,
приступаем к расчету энергетических показателей энергоблока.
Энергетические показатели энергоблока
. Полный расход теплоты на
турбоустановку :
Qтy=2476*10-3*(3309-1134)+2159*10-3*(3532-2915)-37,1*10-3
*(1134-167,5)= 6652,727 ГДж/ч.
. эффективная мощность
приводной турбины ПН по (11.25)
Nе
т.п.п.и = 2476*103*1,1*(32,4-04)/3600/0,83= 28895 кВт.
. Расход теплоты турбоустановки
на выработку электроэнергии
этy
= Qтy
— Qот
— Qкал
= 6407,004- 65 -180,656= 6407,004 ГДж/ч,
где Qкал
=Qв=Dкал
(h5-h’5)
hп=75,270*10-3*(3063-640,8)*0,99=180,656
ГДж/ч.
. Удельный расход теплоты
турбоустановки на выработку электроэнергии :
. КПД турбоустановки по выработке
электроэнергии
hэту=3600/qэту=3600/7823,963=0,4601
. Абсолютный электрический КПД
турбоустановки
hату
=3600*790*103/6652,727=0,4275
. Тепловая нагрузка парового котла :
Qпк=2476*10-3*(3306-1134)+2159*10-3*(3542-2915)=
6652,727 = 6733,231 ГДж/ч.
Энтальпии свежего пара и пара
промежуточного перегрева были уточнены ранее при расчете установки
предварительного подогрева котельного воздуха (калориферов).
. КПД транспорта теплоты
hтр=6652,727/6733,231=0,988.
. количество теплоты топлива на
паровой котел
Qc=6733,231 *106/0,92=7318,729
ГДж/ч.
. КПД энергоблока
где доли отбора теплоты на
калориферы и на отпуск теплоты равны:
βв=Qв/Qту=180,723/6652,727=0,02716
βт=Qот/Qту=65/6652,727=0,01015
11. КПД энергоблока нетто
hсн=0,40258(1-0,05)=0,3824
где эс.н=0,05.
. Удельный расход теплоты
энергоблока нетто
qсн
=3600/0,3824=9414
кДж/ (кВт • ч).
. Часовые расходы условного и
натурального топлива
Ву=7318,729*106/29308=249,72*
103 кг/ч;
Вн=7318,729*106/15660=467,35*
103 кг/ч;
где QHp=15
660 кДж/кг.
. Удельный расход условного
топлива нетто
bун=
123/0,3824=321,7 г/(кВт-ч).
Вывод: Для типового энергоблока К-800-240-5 ЛМЗ
с исходными параметрами Ро=23,4 МПа, tо=535,
роп.п=3,75 МПа, tоп.п=540оС,рп.п=3,3МПа, tп.п=535оC, рк=4кПа, tпв=260оС ,
Nэ=790 МВт определены технические характеристики теплового оборудования
(расходы пара, воды и топлива) и его энергетические показатели (КПД и удельных
расходов теплоты и топлива).КПД энергоблока нетто составил hсн=0,3824
Литература
1. Рыжкин
В.Я. «Тепловые электростанции» 1987г.