Расчет тепловой схемы ТЭЦ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Расчет сетевой подогревательной  установки

Подогрев сетевой воды осуществляется последовательно в двух подогревателях – основном и пиковом, а затем в пиковом водогрейном котле при низких внешних температурах.

Расход сетевой воды, определяется по формуле

      (1.5) 

где QТ – теплофикационная нагрузка ТЭЦ, кВт;

      t10 t20 – расчетные температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводе соответственно, оС (согласно температурного графика);

СВ – средняя теплоемкость воды, кДж/(кг·оС).

Расход пара на нижнем сетевом подогревателе рассчитывается

 

                                  , кг/с     (1.6) 

 

где tНС = t'1 - q - температура сетевой воды после нижнего сетевого подогревателя, оС;    

t'1 – температура насыщения греющей пара нижнего подогревателя, оС (определяется по давлению в отборе);    t'1=104,81 оС

q - подогрел воды к температуре насыщения греющей пара (принимаем 7 оС);

tНС = 104,81 - 7 = 97,81 оС;

hНС – энтальпия греющего пара отбора, кДж/кг;

h'НС – энтальпия конденсата греющего пара, кДж/кг;

hТ – КПД сетевого подогревателя - 0,98.

Аналогично, затрата пара на верхний сетевой подогревателе

 

, кг/с     (1.7) 

 

где tВС = t'2 - q - температура сетевой воды после верхнего сетевого подогревателя, оС;

t'2 – температура насыщения греющего пара верхнего подогревателя, оС;

tВС = 127,43 – 7 = 120,43 оС;

hВС, h'ВС – соответственно, энтальпия греющего пара, и конденсата греющего пара, кДж/кг.

 

1.4 Предварительное определение  расхода пара на турбину

Общий расход пара на турбину определяется по формуле

 

 

 

ДТ = Кр( + уПДП + уНСДНС + уВСДВС )   (1.8) 

 

где NЭ – номинальная электрическая мощность турбины, кВт;

Hi – полезно использованный теплоперепад в турбине, кДж/кг;

hМ hГ – соответственно механический КПД турбины и электрический КПД генератора;

уП, уНС, уВС - соответственно, коэффициенты недовыработки мощности паром промышленного отбора, отбора нижнего сетевого подогревателя и  верхнего сетевого подогревателя

,

где hОТ – энтальпия пара соответствующего отбора, кДж/кг (промышленного или отопительного);

h0, hК – соответственно энтальпия пара на входе в турбину и при давлении в конденсаторе, кДж/кг;

ДП, ДНС, ДВС – соответственно, расходы пара промышленного отбора или отопительного отборов, кг/с;

КР – коэффициент регенерации, что учитывает увеличение расхода пара на турбину в результате регенератного подогрева питательной воды. Принимается равным 1,2.

 

1.5 Определение  расходов пара  с котла и  питательной воды

 

Расход пара с котла нетто

 

ДКНТ =ДТ + ДРОУ + ДСНМЗ, кг/с     (1.9) 

где ДТ – расход пара на турбину, кг/с;

ДРОУ – расход свежей пара на РОУ, кг/с (равно 0);

ДСНМЗ – расход свежего пара на собственные нужды машзала, кг/с

ДСНМЗ = 0,05· Дт=0,05·94,96= 4,748 (кг/с).

ДКНТ = 94,96+0+4,748 = 99,708 (кг/с).

Производительность котла брутто

 

ДКБР= ДКНТ + ДКСН, кг/с      (1.10) 

 

где ДКСН=aксн ·ДТ – затрата свежей пара на собственные потребности котла, кг/с;

aксн – коэффициент затраты пара на собственные потребности котла.

ДКСН= 0,01·94,96= 0,9496 (кг/с);

ДКБР= 99,708+0,9496=100,658(кг/с).

Расход питательной воды

 

GПВ= ДКБР + GПР, кг/с      (1.11) 

 

где GПР=aпр ·ДКБР – расход продувочной воды котла, кг/с;

aпр – коэффициент продувки.

GПР= 0,02·100,658= 2,013 (кг/с);

GПВ=100,658+ 2,013 = 102,67 (кг/с).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Тепловой и материальный баланс элементов тепловой схемы

 

 

2.1 Расчет сепараторов беспрерывной  продувки котла

 

Сепараторы-расширители применяются для снижения потерь теплоты с продувочной водой. Пар из расширителей направляется в линии регулируемых отборов или направляется в деаэратор. Допускается подключение выпара к регенеративным подогревателям низкого давления. Обычно используют 1-2 ступени расширения. Схема двухступенчатого сепаратора непрерывной продувки приведенная на рисунке.

1 – первая ступень расширения; 2 – вторая ступень расширения;

3 – охладитель продувки.

 

Рисунок  – Двухступенчатый расширитель непрерывной продувки котла

 

Количество пара из первой ступени расширения

 

ДПР1 =  (2.1)

 

где hПР – энтальпия кипящей воды при давлении пара в барабане котла, кДж/кг;

r1 – теплота парообразования при давлении РПР1, которое принимается равным давлению в деаэраторе;

h'1 – энтальпия продувочной воды после первой ступени сепаратора при РПР1, кДж/кг

 

ДПР1 =

кг/с

 

Расход продувочной воды на выходе из расширителя

 

G'ПР= GПР – ДПР1;  (2.2.)

G'ПР= 2,013 –1,107 = 0,906 кг/с

 

Аналогично рассчитывается вторая ступень расширителя

 

ДПР2=  (2.3)

 

где h'2 – энтальпия продувочной воды после второй ступени сепаратора при РПР2, кДж/кг. Давление РПР2 принимаем равным 0,12 Мпа;

r2 – теплота парообразования при давлении РПР2

 

ДПР2=

кг/с.

 

Количество сливаемой воды

 

G"ПР= G'ПР – ДПР2, (2.4)

G"ПР= 0,906– 0,093 = 0,813кг/с.

 

Расход химически очищенной (подпиточной) воды для заполнения внутренних и внешних потерь в цикле станции

 

GХОВ = G"ПР +GУТ +(1 - j) ДП + ДКСН , (2.5)

GХОВ = G"ПР +aУТДТ +(1 - j) ДП + aКСНДТ , (2.6)

 

где j = 0,75 доля возврата конденсата от внешних потребителей;

ДП – расход пара промышленными потребителями, кг/с;

aУТ = 0,007 – доля внутренних потерь

 

GХОВ =

кг/с

 

Полученные результаты позваляют перейти к расчету регенеративной схемы.

                    2.2 Расчет регенеративной схемы

 

Расчет схемы начинают с первого от котла подогревателя высокого давления. Расход греющего пара из регенеративного отбора на подогреватель определяют из уравнений теплового баланса подогревателя, принимая, что пар отбора конденсируется без переохлаждения конденсата. Для наглядности расчета составим схему трех подогревателей со всеми входящими и исходящими потоками пара, конденсата, питательной воды, представленную на рисунке.

Рисунок– Схема подогревателей высокого давления

 

Расход пара на ПВД1,

 

Д1=  (2.7)

 

где hПВ, h'В1 – соответственно, энтальпия воды на выходе из ПВД1 и ПВД2, кДж/кг;

h1, hДР1 – соответственно, энтальпия греющего пара и конденсата ПВД1, кДж/кг;

hТ – КПД подогревателя

 

Д1=

кг/с

 

 

Аналогично, расход пара на подогреватель высокого давления ПВД2

 

Д2 =  (2.8)

 

Д2 =

кг/с

 

Для расчета расхода пара на ПВД3 сначала определим энтальпию питательной воды на входе в ПВД3 с учетом его повышения в питательном насосе в связи с повышением давления воды от давления в деаэраторе РД к давлению после насоса РПН =1,25 Р0.

Среднее давление насоса РПНср=(РПН+ РД)/2. По этому давлению находим средний удельный объем воды в питательном насосе - uпорівн.

 

РПН=1,25 · Р0=1,25·17,0 = 21,25 МПа.

РПНср= (21,25+0,6)/2 = 10,925 МПа;

uср = 0,00107 м3/кг;

 

Тогда повышение энтальпии питательной воды в насосе

 

, (2.9)

где hН – КПД насоса

кДж/кг.

 

Энтальпия питательной воды на входе в ПВД3

 

h'Д =hД + ∆hПН

h'Д = 670,4 + 29,46 = 699,86 кДж/кг

 

Расход пара на ПВД3,

 

Д3 =  (2.10)

 

Д3 =

кг/с

 

 

 

 

Далее переходим к расчету деаэратора.

При расчете деаэратора неизвестными являются два  потока: поток греющего пара на деаэратор ДД и поток основного конденсата турбины ДКД. Схема основных потоков деаэратора приведена на рисунке.

 

Рисунок  – Схема потоков деаэратора

 

Для определения неизвестных значений будем использовать уравнение материального и теплового балансов деаэратора.

Уравнение материального баланса

 

Д1 + Д2 + Д3 + ДПР1 + ДД + ДКД = GПВ + GУТ  (2.11)

 

8,955+ 7,127 + 6,59 + 1,107 + ДД + ДКД = 102,67 + 0,665

 

ДД + ДКД = 80,663 кг/с

 

Уравнение теплового баланса складывается на основе материального баланса, путем умножения любого из расходов на соответствующее значение энтальпии:

 

[(Д1+Д2+Д3)hДР3 +ДПР1hПР1 +ДДhД]hТ +ДКДhКД = (GПВ + GУТ)hД  (2.12)

 

где hКД – энтальпия основного конденсата на входе в деаэратор, кДж/кг.

 

[(8,955+ 7,127 + 6,59)∙815,58 + 1,107∙1817,9 + ДД∙2756,4]∙0,98 +

+(80,663- ДД)∙586,17 = (102,67 + 0,665)∙607,4

 

Решая совместно уравнения (2.11) и (2.12) находим расходы ДД и ДКД

 

ДД = 0,898кг/с

ДКД = 79,765 кг/с

 

По найденному значению расхода основного конденсата поступающего в деаэратор, определяем расход пара на подогреватели низкого давления. На рисунке  представлена схема подогревателей низкого давления.

 

ДДВК – расход подпиточной воды и конденсата от потребителей

 

Рисунок  – Схема подогревателей низкого давления

 

Расход пара на ПНД4

 

Д4= ,  (2.13)

 

Д4=

кг/с

 

Аналогично определяем расход пара на ПНД5

 

Д5=   (2.14)

 

Д5= 

кг/с

 

 

 

 

 

На основании материального баланса определяем расход пара, который поступает в конденсатор турбины

 

ДК = ДТ – (Д1 +Д2 +Д3 +ДД +ДП +Д4 +Д5 +

+ ДВС +Д6 +ДНС +Д7 +ДОУ +ДЭЖ),  (2.15)

 

ДК =94,96– (8,955 + 7,127 + 6,59  + 0,898 + 38,89+3,887 + 3,384 +

+ + Д6 + + Д7 + 0 + 0),

 

ДК = 6,642 - Д6 - Д7

 

Количество конденсата, который проходит через ПНД7

 

Д'К =ДК +Д7 +ДОУ +ДОЭ (2.16)

 

Подставляя в (2.16) значение ДК из (2.15) получим выражения для Д'К с неизвестной затратой Д6

Д'К = 6,642 - Д6

Расход пара на ПНД 7

 

Д7 =  (2.17)

 

Д7 =

 

Напишем уравнения теплового  баланса для ПНД 6,

 

[Д6(h6 – hДР6) + ДПР2( hПР2 – hДР6)]h = (Д'К + ДНС) (h'К6 – hК6)  (2.18)

 

Решая это уравнение относительно Д6, получим расход пара на ПНД6,

 

; (2.19)

 

 

кг/с.

 

По найденному значению Д6 определяем затраты Д7, Д'К и ДК.

 

Д7 =

кг/с;

Д'К = 6,642 –0,577 = 6,065 кг/с;

ДК = 6,642– 0,577 – 0,366 = 5,699 кг/с.

 

Для уточнения значения конденсата на входе в ПНД5 составим уравнения теплового баланса - смешение конденсата:

 

ДКД hК5 = ДДВК hДВК + ДВС hВС + (Д6 + ДПР2) hДР6+ (Д'К + ДНС) h'К6  (2.20)

 

Откуда значение энтальпии

 

hК5 = (ДДВК hДВК + ДВС hВС + (Д6 + ДПР2) hДР6+

+ (Д'К + ДНС) h'К6)/ ДКД  (2.21)

 

hК5 = (1,46∙362,6 + 8,558∙

+ (0,577 + 0,093)∙380,53 +

+ (6,065 + 10,029)∙386,34)/79,765 = 379,24 кДж/кг

 

Полученное значение энтальпии отличается от предварительно принятого, но незначительно.

Аналогично для энтальпии на входе в ПНД6:

 

    (2.22)

 

кДж/кг.

 

Полученное значение энтальпии отличается от предварительно принятого, но незначительно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Проверка предварительного  расхода пара на турбину

 

Проверку материального баланса пара в турбине выполнИМ путем прибавления всех потоков пара, включая производственный и отопительный отборы:

Д'Т= ДК + +ДП +ДОТ  (3.1)