Процесс расширения пара в проточной части турбины Т – 100/120 – 130 в i-s диаграмме

ТАБЛИЦА ПАРАМЕТРОВ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СХЕМЫ

3.1. Расчет сетевой подогревательной установки.

Тепловая нагрузка потребителя (Q_т) обеспечивается тепловой мощностью сетевых подогревателей (Q_отб) и пиковых водогрейных котлов (Q_пвк)

Q_т=309,4 МВт

Q_отб=α_тэц* Q_т=0,6*309,4=185,64 МВт

Q_пвк= Q_т – Q_отб=309,4-185,64=123,76 МВт

Расход сетевой воды G_св определяется из уравнения теплового баланса

Q_т= G_св*С_в*(τ_п- τ_о),

где С_в = 4,19 кДж/кг – удельная теплоемкость воды,

кг/с

Температуры сетевой воды после сетевых подогревателей принимаются с учетом недогрева конденсата (дренажей) пара соответствующего отбора на СП на 5 ºС. Таким образом: t′_тэц= t^(s)₀₁-5

t′′_тэц= t^(s)₀₂-5,

где t^(s)₀₁ – температура насыщения при давлении пара р₀₁ в отборе,

t^(s)₀₂ - температура насыщения при давлении пара р₀₂ в отборе.

Из термодинамических таблиц находим:

р₀₁= р₇ =0,095 МПа→ t^(s)₀₁=98,2 ºС→i₀₁=2673 кДж/кг,

р₀₂= р₆ =0,221 МПа→ t^(s)₀₁=123 ºС→i₀₂=2711 кДж/кг.

t′_тэц=98,2-5=93,2 ºС

t′′_тэц=123-5=118 ºС

Для учета потерь теплоты с поверхности изоляции подогревателя вводится КПД подогревателя (коэффициент удержания теплоты) η_п =0,98, с учетом которого уравнения теплового баланса для каждого подогревателя выглядят следующим образом:

D_сп1*(i₀₁- i′₀₁)* η_п= G_св*С_в*(t′_тэц- τ_о)

D_сп2*(i₀₂- i′₀₂)* η_п= G_св*С_в*(t′′_тэц- t′_тэц )

где i₀₁, i₀₂ – энтальпии пара в теплофикационных отборах, определяемые в процессе расширения пара в турбине, кДж/кг,

i′₀₁, i′₀₂ – энтальпии конденсата на линии насыщения при соответствующих давлениях пара в отборе, кДж/кг,

i′₀₁=411,5 кДж/кг

i′₀₂ =518,8 кДж/кг

Из этих уравнений можно определить расход пара на сетевые подогреватели

нижней ступени:

кг/с,

верхней ступени:

кг/с,

Тепловая нагрузка подогревателей:

Q_сп1= G_св*С_в*(t′_тэц- τ_о)/1000=923,03*4,19*(93,2-70)/1000=89,7 МВт

Q_сп2= G_св*С_в*( t′′_тэц- t′_тэц)/1000=923,03*4,19*(118-93,2)/1000=95,9 МВт

Q_отб= Q_сп1+ Q_сп2=89,7+95,9=185,6 МВт

3.2. Определение предварительного расхода пара на турбину

Коэффициент недовыработки мощности отопительных отборов:

где Н_i – использованный теплоперепад в турбине (Н_i =i₁-i_к), кДж/кг,

h₇= i₁-i₇, h₆= i₁-i₆

Оцениваем расход пара на турбину:

D_т=К_рег*(N_э/ Н_i*η_эм+у_от1* D_сп1 + у_от1* D_сп2)

Задаемся коэффициентом регенерации К_рег=1,15

η_эм - электромеханический КПД

D_т=1,15*(100*10³/1240*0,98+0,28*40,5+0,37*44,6)=126,6 кг/с

3.3. Расчет расширителя непрерывной продувки

Для снижения материальных и тепловых потерь с продувочной водой для котлов с естественной циркуляцией предусматривается установка расширителя (сепаратора) непрерывной продувки и охладителя продувки.

Расширитель продувки представляет собой цилиндрический сосуд, в который вводится продувочная вода, имеющая высокую температуру, равную температуре кипения в котле при рабочем давлении пара. С помощью редуктора (дроссельного клапана, набора шайб) давление р_рнп1 в расширителе поддерживается значительно меньшее давление пара, чем в паровом котле. При этом давлении продувочная вода оказывается перегретой по отношению к температуре кипения, соответствующей давлению в расширителе. В результате поступающая в расширитель продувочная вода будет вскипать, выделяя пар, эквивалентный разности энтальпий (i_пр-i′′_р)

Растворимые примеси, содержащиеся в продувочной воде, в образующийся пар почти не переходят, поэтому этот пар может использоваться в тепловой схеме станции в регенеративных подогревателях, включая деаэратор.

Тепловой баланс расширителя:

G_пр*i_пр*η_п= G_др* i′_р+ D_р* i′′_р

Материальный баланс расширителя:

G_пр= G_др+ D_р

где G_пр – расход продувочной воды

G_др – оставшийся концентрат (дренаж) продувочной воды

D_р – количество образовавшегося пара

η_п – коэффициент удержания теплоты, учитывающий потери через стенки.

Производительность парогенератора:

D_пг= D_т+ D^ко_сн=(1+α^ко_сн)* D_т=1,52+126,6=128,12 кг/с

где D^ко_сн – расход пара на собственные нужды котельного отделения,

α^ко_сн – коэффициент расхода пара на собственные нужды котельного отделения.

D^ко_сн=0,012* D_т=1,52кг/с.

Расход питательной воды

G_пв = D_пг+ G_пр=(1+α_пр)* D_пг =1,015*128,12=130 кг/с

где α_пр – коэффициент продувки парогенератора

Расход продувочной воды

G_пр= α_пр * G_пв=0,015*130=1,95 кг/с,

Выпар из первой ступени:

кг/с,
где i_пр – энтальпия воды в барабане парогенератора при р_б=13,8 МПа,

i′_р1 - энтальпия продувочной воды, сливаемой из 1-ой ступени

i′′_р1 - энтальпия пара, образовавшегося в 1-ой ступени

G_др1= G_пр-D_р1=1,95-0,81=1,14 кг/с

Выпар из второй ступени:

кг/с,

где i′_р2 - энтальпия продувочной воды, сливаемой из 2-ой ступени

i′′_р2 - энтальпия пара, образовавшегося в 2-ой ступени

G_др2= G_др1-D_др2=1,14-0,08=1,06 кг/с.

Дренаж (концентрат) G_др расширителя имеет высокую температуру; это позволяет использовать его теплоту в охладителе продувки (ОП). ОП – это водоводяной теплообменник. На ТЭС в ОП подогревается химически очищенная вода, а сам ОП в этом случае называется подогреватель химически очищенной воды. Расчет подогревателя ХОВ сводится к определению температуры ХОВ на выходе из подогревателя (t″_хов)

Основу расчета составляет уравнение теплового баланса подогревателя:

G_др2*( i′_р2 – i_сл)*η_п= G_хов*( t″_хов- t′_хов)*С_р,

Расход ХОВ (добавочной):

G_хов= G_доб= D_ут+ D^ко_сн+ G_др2

где D_ут=0,02* D_т=0,02*126,6=2,53 кг/с,

G_хов=2,53+1,52+1,06=5,11кг/с

Принимаем недогрев воды в подогревателе ∆t=5 ºС

t″_хов= t_сл-∆t t_сл= t″_хов+∆t

t″_хов=44,6 ºС

3.4. Расчет деаэратора добавочной воды.

Уравнение теплового баланса:

(G_хов* i″_хов+ D_д5* i₅+ D_р2* i_р2)* η_п= D_1,2др* i_1,2др

Уравнение материального баланса:

D_1,2др= G_хов+ D_р2+ D_д5

D_1,2др=5,11+0,08+0,67=5,86 кг/с.

3.5. Расчет ПВД

Уравнение теплового баланса ПВД1:

D₁*(i₁-i_др1)*η_п=G_пв*( i_пв1-i_пв2)

где D₁ – расход пара на ПВД1, из первого отбора турбины, кг/с,

i₁ – энтальпия пара при давлении1-го отбора, кДж/кг,

i_др1 – энтальпия образовавшегося конденсата, кДж/кг,

G_пв – расход питательной воды, кг/с

i_пв1 – энтальпия питательной воды на выходе из подогревателя, кДж/кг

i_пв2 - энтальпия питательной воды на входе в подогреватель, кДж/кг.

кг/с

D_отб1= D₁ – α_у1* D_т=4,52-0,00427*126,6=3,98 кг/с.

Уравнение теплового баланса ПВД2:

(D₂*i₂+ D₁* i_др1-( D₂+ D₁)* i_др2)* η_п= G_пв*( i_пв2-i_пв3)

где D₂ – расход пара на ПВД2, из второго отбора турбины, кг/с,

i₂ – энтальпия пара при давлении 2-го отбора, кДж/кг,

i_др2 – энтальпия образовавшегося конденсата, кДж/кг,

i_пв3 - энтальпия питательной воды на входе в ПВД2, кДж/кг.

D_др= D₁+ D₂=4,52+8,65=13,17 кг/с

Уравнение теплового баланса ПВД3:

(D₃*i₃+ D_др2* i_др2-( D₃+ D_др2)* i_др3)* η_п = G_пв*( i_пв3-i_пв^вх)

где D₃ – расход пара на ПВД3, из третьего отбора турбины, кг/с,

Повышение энтальпии воды в питательном насосе:

∆i_пн=∆р_пн*υ_ср/ η_н

где ∆р_пн – перепад давлений воды в насосе, МПа

υ_ср – средний удельный объем воды в питательном насосе, м3/кг

η_н – КПД насоса, %

∆р_пн=р_б- р_д+0,1=13,8-0,588+0,1=13,3 МПа.,

где р_б – давление в барабане парогенератора, МПа.,

р_д - давление в деаэраторе, МПа.

υ_ср =0,00109 м3/кг.,

∆i_пн=13,3*10³*0,00109/0,75=19,3 кДж/кг,

Энтальпия питательной воды за насосом (на входе в ПВД3):

i_пв^вх=i_д+∆i_пн=667,8+19,3=687,1 кДж/кг,

где i_д - энтальпия питательной воды после деаэратора, кДж/кг.,

D_др3= D₁+ D₂+ D₃=4,52+8,65+4,41=17,58 кг/с

3.6. Расчет деаэратора.

Материальный баланс деаэратора:

G_пв+D_ут+ D_уп= D_д+ D_др3+ D_р1+ D_ш+ D_ок+ D_1,2др

где D_уп – расход пара на уплотнения

D_ш – из штоков

D_уп=(α_у2+ α_уд)* D_т=(0,0045+0,00135)*126,6=0,74 кг/с.,

D_ш= α_ш* D_т=0,0043*126,6=0,54 кг/с.,

130+2,53+0,74= D_д+17,58+0,81+0,54+ D_ок+5,86

D_д+ D_ок=108,48 (1)

Тепловой баланс деаэратора:

(G_пв+D_ут)*i_д+ D_уп* i_уп= (D_д*i₃+ D_др3* i_др3+ D_р1* i_р1+ D_ш*i_ш+ D_ок*i_ок+ D_1,2др*i_1,2др)* η_п

(130+2,53)*667,8+0,74*2757=( D_д*2975+17,58*780,3+0,81*2757+0,54*3000+

+ D_ок*620+5,86*505)*0,98

90543,7= D_д*2915,5+20119,54+ D_ок*607,6

D_д*2915,5+ D_ок*607,6=70424,2 (2)

Из совместного решения (1) и (2) находим:

D_д=1,95 кг/с

D_ок=108,48-1,95=106,53 кг/с.

3.7. Расчет ПНД.

Тепловой баланс ПНД4:

D_ок*(i_ок-i_а)*1/η_п= D₄* i₄+ D_у2* i_у2-( D_у2+ D₄)* i_др4,

где D_ок – расход основного конденсата на входе в деаэратор, кг/с.,

i_ок – энтальпия основного конденсата после ПВД4, кДж/кг.,

D₄ – расход пара из 4 отбора турбины, кг/с.,

i₄ – энтальпия пара при давлении в отборе, кДж/кг.,

i_др4 – энтальпия конденсата греющего пара, кДж/кг.,

D_у2 – расход пара из уплотнений, кг/с.,

i_а – энтальпия воды на входе в ПВД4, кДж/кг.

i_а = 528,8 кДж/кг.

D_др4= D_уп+ D₄=0,74+4,02=4,76 кг/с.

Тепловой баланс ПНД3:

D_ок*(i_а-i_в)*1/η_п= D₅* i₅+ D_др4* i_др4-( D₅+ D_др4)* i_др5,

где i_в – энтальпия воды на входе ПВД3, кДж/кг.,

D₅ – расход пара из 5 отбора турбины, кг/с.,

i₅ – энтальпия пара при давлении в отборе, кДж/кг.,

i_др5 – энтальпия конденсата греющего пара в ПНД4, кДж/кг.,

D_др4 – дренаж из подогревателя ПНД4, кг/с.,

Находим энтальпию основного конденсата на входе в ПВД3:

D_d= D_ок- D_сп2=106,53-44,6=61,93 кг/с,

Уравнение смешения: D_ок* i_в= D_д* i_c+ D_сп2* i ₀₂

кДж/кг

D_др5= D_др4+ D₅=4,76+0,87=5,63 кг/с.

Тепловой баланс ПНД2:

D_d*(i_с-i_d)*1/η_п= D₆* i₆+ D_др5* i_др5-( D₆+ D_др5)* i_др6,

где i_d – энтальпия воды на входе ПВД2, кДж/кг.,

D₆ – расход пара из 6 отбора турбины, кг/с.,

i₆ – энтальпия пара при давлении в отборе, кДж/кг.,

i_др5 – энтальпия конденсата греющего пара в ПНД3, кДж/кг.,

D_др5 – дренаж из подогревателя ПНД3, кг/с.,

i_d =415 кДж/кг.,

D_др6= D_др5+ D₆=5,63+2,3=7,93 кг/с.

Тепловой баланс ПНД1:

D′_к*(i_e-i_f)*1/η_п= D₇* i₇+ D_др6* i_др6-( D₇+ D_др6)* i_др7,

где D′_к – расход основного конденсата на входе в ПВД1, кг/с.,

i_f – энтальпия основного конденсата на входе ПВД1, кДж/кг.,

D₇ – расход пара из 7 отбора турбины, кг/с.,

i₇ – энтальпия пара при давлении в отборе, кДж/кг.,

i_др6 – энтальпия конденсата греющего пара в ПНД2, кДж/кг.,

i_др7 – энтальпия конденсата греющего пара в ПНД1, кДж/кг.,

D′_к= D_d- D_сп1- D₇- D_др6.

i_e=390 кДж/кг.,

Оценка расхода пара в конденсатор:

D_к= D_т-( D₁+ D₂+ D₃+ D₄+ D₅+ D₆+ D₇+ D_уп+ D_э+ D_д+ D_сп1+ D_сп2)+ D_у3,

D_уп=α_уп* D_т=0,00124*126,6=0,16 кг/с

D_э=α_э* D_т=0,00224*126,6=0,28 кг/с

D_у3=α_у3* D_т=0,00179*126,6=0,23 кг/с

D_к=126,6-(4,52+8,65+4,41+4,02+0,87+2,3+ D₇+0,16+0,28+1,95+40,5+44,6)+0,23

D_к=14,57-D₇

D′_к=61,93- D₇-40,5-7,93

D′_к=13,5- D₇

Расход пара через ПНД1:

(13,5- D₇) *(i_e-i_f)*1/η_п= D₇* i₇+ D_др6* i_др6-( D₇+ D_др6)* i_др7

i_f=220 кДж/кг.,

D_к=14,57-1,10=13,47 кг/с

D′_к=13,5- 1,10=12,4 кг/с.

D_др7= D_др6+ D₇=7,93+1,10=9,03 кг/с.

3.8. Расчет эжекторного подогревателя.

р_к=0,00298 Мпа., р₁=0,105 Мпа., р_к=0,018 Мпа.

Тепловой баланс:

D_э*(i_эж-i″_эж)*η_п= D′_к*(i″_конд-i′_конд)

кДж/кг

3.9. Баланс пара на турбину.

D_т= D₁+ D₂+ D₃+ D_д+ D₄+ D₅+ D₆+ D_сп2+ D₇+ D_сп1+ D_к+ D_э+ D_уп

D_т=4,52+8,65+4,41+1,95+4,02+0,87+2,3+40,5+1,10+44,6+13,47+0,28+0,16

D_т=126,83 кг/с

3.10. Электрическая мощность турбины.

N_э=(∑h_i*D_i)* η_эм

N_э=(4,52*300+8,65*405+(4,41+1,95)*525+4,02*660+0,87*750+(2,3+40,5)*780+

+(1,10+44,6)*890+13,47*1240)*0,98=100218,5 МВт

Небаланс мощности составляет ∆N_э=218,5 кВт, что составляет 0,22%

Уточнение расхода пара на турбину:

кг/с

D′_т= D_т-∆D_т=126,6-0,208=126,392 кг/с.

Уточнение коэффициента регенерации: