Схемы конденсационного энергоблока

Hдр3=725,14кдж/кг - энтальпия конденсата после охладителя дренажа ПВД3;

Hв4=636,4кдж/кг - энтальпия конденсата, подводимого к деаэратору от подогревателя ПНД4;

H'и1=455,1кдж/кг - энтальпия конденсата, поступающего в деаэратор из конденсатора испарителя;

hд.п.в =0,99 - КПД деаэратора питательной воды.

Уравнения (1.20) и (1.21) образуют систему двух уравнений:

1,035+0,0004+0,0008=aд+0,0074+0.144+aкд+0,01

1,035•666+(0,0004+0,0008)•2736,1=

=(aд•3413,9 +0,0074•3555,8 +0.144•725,14+aк.д•636,4+0,01•455,1)•0,99

Решением которой являются значения:

aд=0,01

aк.д=0,8696.

1.7 Регенеративные подогреватели низкого давления (ПНД)

1.7.1 Тепловой баланс ПНД4

Уравнение теплового баланса ПНД4 :

a4•(hп4-hдр4)= aк.д4•(hв4-hв5)•1/hто , (1.22)

Где a4 - доля греющего пара, отбираемого из турбины для ПНД4;

Hп4=3232,4 кдж/кг- энтальпия греющего пара в четвертом отборе для ПНД4;

Hдр4=653,1 кдж/кг- энтальпия конденсата греющего пара после ПНД4;

aк.д4=0,8696 – расход основного конденсата через ПНД4;

Hв4=636,4кдж/кг - энтальпия конденсата, подводимого к деаэратору от подогревателя ПНД4;

Hв5=511кдж/кг – энтальпия основного конденсата, подводимого к ПНД4 от подогревателя ПНД5;

hп4=0,995 - КПД ПНД4.

При этом, доля конденсата греющего пара, сливаемого каскадно из ПНД4 в ПНД5 определяется по формуле:

aдр4=a4, (1.23)

Находим долю греющего пара, отбираемого для ПНД4 по формуле (1.22):

.

a4 =0,044.

Находим долю конденсата греющего пара, сливаемого каскадно из ПНД4 в ПНД5

aдр4=0.044.

1.7.2 Тепловой баланс конденсатора испарителя (КИ)

Уравнение теплового баланса КИ :

aк.д•(hв.к.и-hв6)= aи•(h''и1-h'и1)• hто , (1.24)

Где aк.д=aк.д4=0,8696– расход основного конденсата через КИ;

Hв.к.и- энтальпия основного конденсата после КИ;

Hв6=431,2 кдж/кг - энтальпия конденсата на выходе из подогревателя ПНС6 (определяется по давлению насыщения греющего пара смешивающего подогревателя);

aи=0,0094 - расход пара на испаритель (выход дистиллята из конденсационной установки для восполнения потерь);

H''и1=2689,2 кдж/кг - энтальпия вторичного пар на выходе из испарителя (на входе в конденсатор испарителя);

H'и1=455,1кдж/кг - энтальпия насыщения вторичного пара на выходе из конденсатора испарителя.

По формуле (1.24) найдем энтальпию основного конденсата после КИ:

кдж/кг

1.7.3 Тепловой баланс ПНД5

Уравнение теплового баланса ПНД5 :

aп5•(hп5-hдр5)+ aдр4• (hдр4- hдр5) = aк.д5•( hв5- hв.к.и.)•(1/ ηто), (1.25)

Где aп5 - доля греющего пара, отбираемого из турбины для ПНД5;

Hп5=3025,7кдж/кг- энтальпия греющего пара в пятом отборе для ПНД5;

Hдр5=523,35 кдж/кг- энтальпия конденсата греющего пара после ПНД5;

aк.д5=aк.д4=0,8696– расход основного конденсата через ПНД5;

Hв5=511 кдж/кг - энтальпия конденсата на выходе из подогревателя ПНД5;

Hв.к.и=470 кдж/кг - энтальпия конденсата, подводимого к подогревателю ПНД5 от конденсатора испарителя.

Находим долю греющего пара aп5 , отбираемого для ПНД5 по формуле (1.25):

.

aп5 =0,012.

При этом, доля конденсата греющего пара, сливаемого каскадно из ПНД5 в ПНС6 определяется по формуле (1.26):

aдр5=aп5+aдр4, (1.26)

aдр5= 0.012+0.044=0.056

1.7.4 Тепловой баланс ПНС6

Уравнение теплового баланса ПНС6:

aк.д6• hв6•1/hто=a6• hп6+aк.д7• hв.о.у.+ hдр5•aдр5+aдр.и(h'5- hдр5) , (1.27)

Где aк.д6=0,8696 – доля конденсата выходящего из ПНС6;

Hв6=431,2 кдж/кг - энтальпия конденсата на выходе из подогревателя ПНС6;

a6 - доля греющего пара, отбираемого из турбины для ПНС6;

Hп6=2868,4кдж/кг- энтальпия греющего пара в шестом отборе для ПНС5;

aк.д7 - доля основного конденсата на входе в ПНС6;

Hв.о.у- энтальпия основного конденсата после охладителя уплотнений ОУ;

aдр.и=0.0096 – доля конденсата греющего пара, поступающего в линию каскадного слива конденсата из ПНД5 в ПНС6;

Уравнение материального баланса для ПНС6:

aк.д6=a6+aк.д7+aдр5 . (1.28)

1.1.7.5 Тепловой баланс охладителя уплотнений ОУ

aк.д7•(hв.оу-hв7)= aоу•(hп.оу-hоу.др)•hто , (1.29)

Где hв7=247кдж/кг - энтальпия конденсата на выходе из подогревателя ПНД7;

aоу=0,003 - отвод пара из вторых камер переднего и заднего уплотнений ЦВД и из концевых уплотнений в охладитель уплотнений ОУ;

Hп.оу=2900 кдж/кг - энтальпия греющего пара, поступающего в охладитель уплотнений ОУ;

Hоу.др=570 кдж/кг - энтальпия конденсата греющего пара, поступающего из охладителя уплотнений ОУ в конденсатор.

Решая систему уравнений (1.27), (1.28) и (1.29):

0,8696 • 431,2 •1/0,99=a6• 2868,4+aк.д7• hв.о.у.+ 523,35•0.056+0,0096•(532-523.35)

0,8696 =a6+aк.д7+0.056

aк.д7•(hв.оу-247)= 0,003 •(2900 -570)•0,99,

Получим следующие результаты:

a6=0,052

aк.д7=0,7315

Hв.оу=256,11 кдж/кг.

1.7.6 Тепловой баланс ПНД7

Уравнение теплового баланса ПНД4 :

aк.д7•(hв7- hв.оэ)= a7•(hп7- hдр7)•hто , (1.30)

Где hв7=247кдж/кг - энтальпия конденсата на выходе из подогреватляпнд7;

Hв.оэ – энтальпия основного конденсата перед ПНД7, с учетом его подогрева в ОЭ. Считается по формуле (1.31):

Hв.оэ= hк+Δ hв.оэ , (1.31)

Где hк=108,9кдж/кг-энтальпия основного конденсата перед охладителем эжектора;

Δ hв.оэ=16,7 кдж/кг- подогрев основного конденсата в охладителе эжектора.

Таким образом по формуле (1.31) получаем:

Hв.оэ=108,9+16,7=125,6кдж/кг .

a7 - доля греющего пара, отбираемого из турбины для ПНД7;

Hп7=2666,1кдж/кг- энтальпия греющего пара в седьмом отборе для ПНД7;

Hдр7=275,61 кдж/кг- энтальпия конденсата греющего пара после ПНД7;

По формуле (30) определяем долю пара в седьмом отборе:

a7=0,039

1.8 Материальный баланс пара и конденсата

Доли отборов пара из турбины:

1-ый отбор a1=0,049;

2-ой отбор a2=0,065;

3-ий отбор a3=aп3+aд=0,03+0,01=0,04;

4-ый отбор a4=0,044;

5-ый отбор a5=aп5+aи.у=0,012+0,01049=0,02249;

6-ой отбор a6=0,052;

7-ой отбор a7=0,039.

.

Расход пара в конденсатор (по материальным балансам в конденсатно-питательном тракте) :

aп.к=0,68851 .

Расход пара в конденсатор( по материальному балансу конденсатора):

aв.к=aк.д7-a7-aоу-aоэ=0,7315-0,039-0,003-0,001=0,6885

aв.к=0,68851 .

Погрешность материального баланса:

.

Такая точность расчётов была достигнута благодаря использованию ЭВМ.

1.9            Расходы пара и воды

1.9.1 Коэффициенты недовыработки

Определим срабатываемый теплоперепад в турбине по формуле (1.32):

Hi=h0 - hпп1+hпп2 - hk , (1.32)

Где h0=3512,96 кдж/кг- энтальпия острого пара;

Hпп1=3121,1 кдж/кг- энтальпия пара перед промежуточным перегревом;

Hпп2=3609,2 кдж/кг- энтальпия пара после промежуточного перегрева;

Hk=2561 кдж/кг- энтальпия пара перед конденсатором.

Hi=3512,96 - 3121,1 +3609,2 – 2561=1450 кдж/кг.

Определяем коэффициенты недовыработки:

А) для первого отбора:

, (1.33)

Где h1=3217,9 кдж/кг- энтальпия пара в первом отборе;

.

Б) для второго отбора:

. (1.34)

В) для остальных отборов:

, (1.35)

Где yj- коэффициент недовыработки для j-го отбора;

Hj- энтальпия пара j-го отбора.

Результаты расчетов коэффициентов недовыработки сводим в таблицу 1.3:

Таблица 1.3. Результаты расчетов коэффициентов недовыработки

1.9.2 Расход пара в голову турбины

 , (1.36)

Где Wэ =210мвт- номинальная электрическая мощность;

Yj- коэффициент недовыработки для j-го отбора;

Αj-доли отборов пара из турбины;

Hi=1450кдж/кг- срабатываемый теплоперепад в турбине;

Ηмех=0,98- КПД механический;

Ηген=0,99 – КПД генератора.

кг/с.

1.9.3 Расход пара в отборы турбины:

D1 = a1•D0=0,049•167,1=8,19 кг/с;

D2 = a2•D0 = 0,065•167,1=10,86кг/с;

D3 = a3•D0 = 0,04•167,1=6,684 кг/с;

D4 = a4•D0=0,044•167,1=7,35 кг/с;

D5 = a5•D0=0,02249•167,1=3,758 кг/с;

D6 = a6•D0=0,052•167,1=8,69 кг/с;

D7 = a7•D0=0,039•167,1=6,52 кг/с.

Паровая нагрузка парогенератора:

Dпг = aпг•D0==1,01•167,1=168,771 кг/с.

1.10 Энергетический баланс турбоагрегата

Определяем мощность отсеков турбины и полную её мощность:

Wотс.i =Dотс.i • Hотс.i , (1.37)

Где Wотс.i - мощность отсека турбины;

Dотс.i - пропуск пара через отсек;

Hотс.i - внутреннее теплопадение отсека.

Электрическая мощность турбоагрегата:

 , (1.38)

Где - суммарная мощность турбоагрегата по отсекам без учёта механических потерь и потерь в генераторе;

hм- КПД механический;

hг - КПД электрического генератора.

hэм=0,985 - КПД с учётом механических потерь и потерь в генераторе.

Результаты расчётов сводим в таблицу 1.4.

Таблица 1.4. Результаты расчётов мощности по отсекам.

мвт.

Wэ = 213,19·0,985 = 210 мвт .

1.11 Энергетические показатели энергоблока

Полный расход тепла на турбоустановку:

Удельный расход тепла турбоустановкой на производство электроэнергии (без учета расхода электроэнергии на собственные нужды):

Коэффициент полезного действия турбоустановки по производству электроэнегии:

.

Тепловая нагрузка парогенератора:

Qпг=(hпг-hпв)•aпг•D0=(3512,96-1030)•1,01•210 = 526,6мвт

Коэффициент полезного действия транспорта тепла:

Коэффициент полезного действия парогенератора брутто принят:

hпг=0,94

Тепло, выделяемое при сгорании топлива:

.

Абсолютный электрический КПД турбоустановки:

.

Коэффициент полезного действия энергоблока (брутто):

Или

.

Удельный расход тепла на энергоблок:

.

Удельный расход электроэнергии на собственные нужды:

Эсн = 0,03.

Коэффициент полезного действия энергоблока (нетто):

hн.эс =hэс•(1-Эсн) = 0,375·(1-0.03) =0.364.

Удельный расход условного топлива (нетто) на энергоблок:

2. Выбор основного и вспомогательного оборудования

Для ступенчатого подогрева конденсата и питательной воды служат регенеративные подогреватели. Пар из отборов турбины подается в подогреватели как направляющая среда, в связи с этим по давлению отбора различают подогреватели высокого и низкого давления (ПВД и ПНД). Выбор теплообменников заключается в расчете поверхности нагрева для определения марки подогревателя. ПВД и ПНД поверхностного типа, деаэраторы повышенного и атмосферного давления, смешивающего типа.

2.1 Выбор ПВД

Расчет достаточно провести для одного подогревателя, например для ПВД 1.

Поверхность нагрева определяется по формуле:

 , м2 (2.1)

Где Q – тепловая мощность подогревателя (квт);

K – коэффициент теплопередачи;

Dt – средний логарифмический температурный напор.

Расчет осуществим, разбивая подогреватель на три части: охладитель пара , собственно подогреватель и охладитель дренажа. Таким образом , получим следующие формулы:

-  Для охладителя пара

Qоп= Dп·(hп-h``н), квт (2.2)

Где Dп=8,19 кг/с – расход отборного пара на подогреватель ;

Hп=3217,9 кдж/кг – энтальпия отборного пара перед подогревателем;

H``н=2800 кдж/кг - энтальпия насыщения отборного пара.

Qоп= 8,19 ·(3217,9 -2800)=3422,6квт;

-    Для собственно подогревателя

Qсп= Dп ·( h``н -h`н), квт (2.3)

Где h`н=1038.8 кдж/кг - энтальпия насыщения воды при давлении в данном отборе.

Qсп= 8,19 ·( 2800-1038.8)=14424,2 квт;

-    Для охладителя дренажа

Qод= Dп ·( h`н – hдр), квт (2.4)

Где hдр=950 кдж/кг – энтальпия конденсата греющего пара после ОД.

Qод= 8,19 ·( 1038.8 –950)=727,3 квт.

Тепловая мощность подогревателя:

Q= Qоп+ Qсп+ Qод=3422,6+14424,2+727,3 =18574,1 квт.

Cредний логарифмический температурный напор определяется по формуле:

 , (2.5)

Где Δtб - наибольший теплоперепад температур между греющей и нагреваемой средой, °C;

Δtм - наименьший теплоперепад температур между греющей и нагреваемой средой, °C:

А) для охладителя пара

Δtб= tп- tпв.вых , (2.6)

Где tп=400°C-температура греющего пара;

Tпв.вых=240°C- температура питательной воды после подогревателя;

Δtм= tн- tв.оп , (2.7)

Где tн=242°C - температура насыщения греющего пара;

Tв.оп- температура питательной воды перед охладителем пара. Определяется по формуле (2.8):

Tв.оп= tпв.вых- Δtоп=240-5=235°C (2.8)

Где Δtоп=5°C – подогрев воды в охладителе пара.

Таким образом, по формулам (2.6) и (2.7) определяем:

Δtб=400-240=160°C,

Δtм= 242- 235=7°C.

Определяем температурный напор:

°C.

Б) для охладителя дренажа

Δtб= tн- tод.вых , (2.9)

Где tод.вых- температура воды после охладителя дренажа. Определяется по формуле (2.10):

Tод.вых=tпв2+ Δtод=216,5+4=220,5°C, (2.10)

Где tпв2=216,5°C- температура воды перед подогревателем;

Δtод=4°C - подогрев воды в охладителе дренажа.

Δtм=Qо.д.=10°C,

Где Qо.д=10°C-недоохлаждение конденсата греющего пара в подогревателе.

Таким образом, по формуле (2.9) определяем:

Δtб= 242- 220,5=21,5°C

Определяем температурный напор:

°C.

В) для собственно подогревателя

Δtб=21,5°C,

Δtм=7°C.

Определяем температурный напор:

°C.

График нагрева воды показан на рисунке 3.1:

Tп=400°C

Tн=242°C q=2°C

Tдр=226,5°C

10°C

Tпв2=216,5°C Δtод Δtсп Δtоп

Рисунок 2.1 - График нагрева воды

Определяем поверхности нагрева подогревателя по формуле (2.1), задаваясь значениями коэффициентов теплопередачи:

Kоп= kод=1,5квт/м2·°C

Kсп=3 квт/м2·°C.

м2,

м2,

м2.

Общая поверхность теплообмена подогревателя составляет:

F=Fоп+ Fсп+ Fод=45,39+394,9+32,72=472,8 м2.

Так как тепловая мощность первого ПВД больше, чем остальных ПВД, принимаем группу ПВД с одинаковой поверхностью из стандартных теплообменников. Также необходимо учитывать давление в отборе, расход воды, давление воды. По данным параметрам соответствует следующая группа ПВД:

ПВД 1: ПВ-475-230-50

ПВД 2: ПВ-475-230-50

ПВД 3: ПВ-475-230-50

ПВД с F = 475 м2, предельное давление воды 230 кгс/см2, расчетный расход воды 600 т/ч, максимальная температура воды на выходе 250 С, максимальное давление пара 5 мпа.

2.2 Выбор ПНД

Выбор ПНД производится без разбиения его поверхности на три части. Расчет будем производить для ПНД 4:

Q = 7.35· (3032-653) = 16020квт.

 ; k = 3; F = 390,8м2

Выбираем группу ПНД: №4,№5, №7

ПН-400-26-7-II; С3ТМ; F = 400 м2.

ПНС6 (подогреватель смешивающего типа) выбираем: ПНС-800-0,2

2.3 Выбор деаэратора питательной воды

Выбираем деаэратор для деаэрации питательной воды следующего типа

ДП-1000 с расходом воды на выходе 1000 т/ч. Давление в деаэраторе 0.59 мпа. К колонке деаэратора присоединен бак аккумуляторный деаэратора емкостью 100 м3, для запаса воды в аварийных ситуациях с обеспечением работы блока на 15 минут.

2.4 Выбор испарителя

Выбираем испаритель для восполнения потерь пара и конденсата следующего типа - И-350-1, с поверхностью теплообмена 350м2.Максимальное давление пара 0,59мпа, номинальная производительность по пару 5кг/с.

2.5 Выбор конденсатора

Конденсатор выбирают по максимальному расходу пара в конденсатор, температуре охлаждающей воды, по которым определяются давление в конденсаторе, расход охлаждающей воды. Поверхность охлаждения конденсатора определяется по формуле:

Dк = 115,048 кг/с

Где Dк – расход пара в конденсатор, кг/с

Hк , h¢-энтальпия отработавшего пара и конденсата, кдж/кг

K-коэффициент теплопередачи, квт/м2·°С. Принимаем к=4 квт/ м2·°С.

Dtср –средне логарифмическая разность температур между паром и водой, °С

Выбираем конденсатор типа 200-КЦС-2 с поверхностью охлаждения F = 9000 м2, число ходов z = 2, расход охлаждающей воды W = 25000 м3/ч.

2.6 Выбор конденсатных насосов

Конденсатные насосы служат для подачи конденсата из конденсатора через подогреватели низкого давления в деаэратор. Расчетная производительность

Страницы: 1, 2, 3