75 группа 2 вариант / ТЭС и АЭС / Часть 2 / Виноградов Расчет тепловой схемы
.pdfА.В. Мошкарин, А.Л. Виноградов
РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ ТЭЦ С КОМПЛЕКСОМ ТУРБИН ТИПА ПТ и Р
Учебно–методическое пособие
Иваново 2005
2
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«ИВАНОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени В.И. Ленина»
А.В. Мошкарин, А.Л. Виноградов
РАСЧЕТ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ ТЭЦ С КОМПЛЕКСОМ ТУРБИН ТИПА ПТ и Р
Учебно–методическое пособие
Иваново 2005
УДК 621.311
М87
Мошкарин А.В., Виноградов А.Л. Расчет тепловых схем ТЭЦ с комплексом турбин типа ПТ и Р: Учеб.- метод. пособие/ ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина». - Иваново, 2005. – 64 с.
Приведен руководящий материал по расчету элементов тепловой схемы современной ТЭЦ.
Даны наиболее важные положения по выбору основного оборудования ТЭЦ и последовательность расчета элементов тепловой схемы.
Приведен наиболее сложный случай расчета, когда в комплексе основного оборудования имеется конденсационная турбина с двумя регулируемыми отборами пара и турбина с противодавлением (ПТ+Р) и пример расчета тепловой схемы ТЭЦ с тур-
бинами 2 ПТ–135/165–12,8/1,5 + P–50–12,8/1,3.
Пособие рекомендуется к использованию при курсовом и дипломном проектировании студентам теплоэнергетического и электроэнергетического факультетов специальностей 100500, 100600, 100100.
Табл. 7. Ил. 10. Библиогр.: 14 назв.
Печатается по решению редакционно – издательского совета ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина».
Редактор М.А.Девочкин
Рецензенты:
кафедра ТЭС Московского энергетического института (технического университета)
А.Г.Ильченко (ГОУВПО ИГЭУ)
© А.В. Мошкарин А.Л. Виноградов, 2005
2
ВВЕДЕНИЕ
В состав основного оборудования промышленно– отопительных ТЭЦ входят конденсационные турбины с промышленным и отопительными отборами типа ПТ и Т, а также турбины с противодавлением типа Р.
Состав, оборудование и параметры работы оборудования тепловых схем ТЭЦ России зависят от периода их строительства. Старые ТЭЦ, построенные до 70–х годов XX века, относятся к ТЭС с поперечными связями.
Впоследние десятилетия XX века ТЭЦ строились по блочному принципу (котел – турбина).
Особое место занимают промышленно–отопительные ТЭЦ, в состав которых входят противодавленческие турбины (типа Р). Они, как правило, проектируются в комплексе с турбинами типа ПТ для обеспечения более экономичной и надежной работы ТЭЦ.
Втабл.1 приведен состав основного оборудования некоторых ТЭЦ в зависимости от электрической мощности.
Таблица 1. Состав оборудования ТЭЦ
Электрическая |
Состав турбинного |
Количество котлов |
||
мощность, |
оборудования |
паропроизводительностью |
||
МВт |
|
|
|
116,76 кг/с (420 т/ч) |
185 |
ПТ–135 + Р–50 |
|
3 (4) |
|
180 (240) |
3 ПТ–60 (80) |
|
3 |
|
245 |
ПТ–135 + T–110 |
|
3 |
|
235 |
ПТ–135 + Р–100 |
|
4 (5) |
|
280 (300) |
ПТ–60(80) + 2 Т–110 |
3 |
||
295 |
ПТ–135 + T–110 + Р–50 |
5 |
||
405 |
ПТ–135 |
+ 2 Т–11 + Р–50 |
5 (6) |
|
360 |
ПТ–135 |
+ T–175 |
+ Р–50 |
6 |
410 |
ПТ–135 |
+ T–175 |
+ Р–100 |
8 |
600 |
2 ПТ–135 + 3 Т–110 |
7 |
Выбор состава основного оборудования ТЭЦ производится только после определения суммарной потребности рассматриваемого промышленного района в тепле и паре с учетом перспективы его развития. Для выполнения этой задачи необходимо пользоваться картограммой покрытия тепловых нагрузок, разработанной ВНИПИэнергопромом (см.[1, с. 208]).
Возможны два варианта выполнения тепловых схем ТЭЦ, в состав оборудования которых входят турбины типа Р.
3
В первом варианте тепловые схемы паротурбинных установок выполнены блочно, без поперечных связей. Нагрев воды, подаваемой в деаэратор Д–6 турбины типа Р, производится теплотой пара противодавления этой турбины в станционных подогревателях низкого давления.
Во втором варианте (более экономичном) тепловые схемы имеют поперечные связи по линии питательной воды деаэраторов Д–6, и нагрев воды до деаэратора Д–6 турбины типа Р может производиться в системе регенерации низкого давления турбины типа ПТ. Этот вариант тепловой схемы ТЭЦ подробно изложен в рассматриваемом пособии.
1. ПОРЯДОК РАСЧЕТА ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ КОМПЛЕКСА ТУРБИН ТИПА ПТ и Р
1.1. Тепловые нагрузки, тип турбин и электрическая мощность ТЭЦ
Тип турбин и электрическая мощность ТЭЦ устанавливаются по величине и характеру тепловой нагрузки и параметрам теплоносителей. Поэтому в проекте, прежде всего, необходимо установить величину тепловой нагрузки подключаемых к ТЭЦ производственных и бытовых потребителей с учетом перспективы их роста. Производственное теплопотребление покрывается паром из производственных отборов турбин типа ПТ или из противодавления турбин типа Р, а максимальная нагрузка на бытовые нужды (на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение) покрывается паром из теплофикационных отборов турбин и пиковых водогрейных котлов. При этом из отборов турбин покрывается приблизительно 50 % суммарной максимальной нагрузки (коэффициент теплофикации ТЭЦ = 0,5; в отдельных случаях выбор ТЭЦ обосновывается).
В практике выполнения студенческих проектов чаще имеет место случай, когда при заданной мощности ТЭЦ и заданных тепловых нагрузках производится выбор типа и мощности турбин. При этом согласно действующим Нормам технологического проектирования (НТП) [13] нужно иметь в виду следующее:
- на современных ТЭЦ применяются преимущественно турбоагрегаты мощностью 60, 80, 100, 135, 175 МВт без промежуточного перегрева пара и турбоагрегаты мощностью 180, 250 МВт с про-
4
межуточным перегревом;
-турбины с производственным отбором пара выбираются, как правило, с учетом длительного использования этого отбора;
-турбины с противодавлением предназначены для покрытия базовой нагрузки и не устанавливаются в качестве первого агрегата ТЭЦ;
-при выборе типа турбин учитываются параметры пара в отборе и противодавлении (давление и энтальпия).
Характеристики турбин, предназначенных к установке на современных ТЭЦ, даются в справочниках, заводских характеристиках и других источниках, например в [1,3,4,5,6,7,8,9,10].
1.2. Тепловая схема турбоустановки, условный процесс расширения пара в турбине в h, s – диаграмме
На основании данных, приведенных в литературе [3 – 10] и в других источниках, например в справочниках и чертежах институтов Теплоэлектропроект и ВНИПИэнергопром, составляется принципиальная (расчетная) тепловая схема. В ней, прежде всего, необходимо отразить:
-тип, число регенеративных подогревателей и способ отвода конденсата (слива дренажа);
-способ отпуска пара тепловым потребителям и восполнение потерь пара и конденсата на станции и у тепловых потребителей;
-место и способ ввода добавочной воды в схему станции;
-продувку парогенератора и использование теплоты продувочной воды;
-тип бойлерной установки и деаэрации подпиточной воды.
Вкачестве примера на рис. 1 приводится принципиальная тепловая схема турбоустановки промышленно–отопительной ТЭЦ. Ее основные характеристики:
-все подогреватели высокого давления (ПВД) (П–7 П–5) имеют встроенные охладители пара (ОП) и охладители конденсата (дренажа) (ОД);
-слив конденсата из ПВД в деаэратор Д– 6 каскадный;
-верхние подогреватели низкого давления (ПНД) (4, 3) имеют охладители конденсата (дренажа) (ОД);
-конденсат из ПНД 4 и 3 каскадно сливается в нижестоящий подогреватель ПНД–2 (П–2), а из ПНД–2 насосом подается в линию основного конденсата;
5
-конденсат из нижнего ПНД–1 сливается в конденсатор турбины;
-для деаэрации питательной воды предусмотрен деаэратор, работающий под давлением 6 бар; деаэрация добавочной воды и конденсата, возвращаемого с производства, производится в атмосферном деаэраторе (Д–1,2);
-принят отпуск пара на производство непосредственно из отбора турбины с восполнением потерь химически очищенной водой;
-теплоснабжение бытовых потребителей производится из станционной бойлерной, состоящей из двух сетевых подогревателей (СП1 и СП2) и пикового водогрейного котла (ПВК);
-принята закрытая система теплоснабжения, подпитка теплосети осуществляется из станционной химводоочистки (водой после Д– 1,2); на подпитку в этом случае возможно направлять и продувочную воду (при отсутствии в ней шлама);
-теплота продувочной воды котла используется в расширителе и охладителе непрерывной продувки;
-выпар Д–6 используется в эжекторной установке или на уплотнение турбины; теплота выпара Д–1,2 используется на подогрев химически очищенной воды;
-в станционную установку химической очистки воды для приготовления добавки подается вода из обратной линия системы охлаждения конденсатора; подогрев ее до температуры, определяемой технологией обработки (предочистки), производится в теплообменнике паром из теплофикационного отбора турбины;
-на станции предусмотрен дренажный бак, в который сливаются потоки: конденсат выпара деаэраторов, конденсат сальникового подогревателя (СП), конденсат подогревателя сырой воды. Конденсат из дренажного бака дренажным насосом подается в Д–1,2.
На рис.1 представлена тепловая схема ТЭЦ на базе турбины типа ПТ–80–12,8/1,3 Ленинградского металлического завода. Это
двухцилиндровая турбина номинальной мощностью Nн = 80 МВт с производственным и двумя теплофикационными отборами пара. Регулируемыми отборами являются производственный и нижний теплофикационный отборы пара. Кроме двух регулируемых отборов, из которых пар используется также в системе регенерации, имеются пять нерегулируемых регенеративных отборов. Основные характеристики турбины согласно [3] следующие:
6
1.Начальные параметры пара – p0 = 12,8 МПа, t0 = 555 °С.
2.Температура питательной воды – tп.в = 249 °С.
3.Давление пара в конденсаторе – pк = 34 кПа.
4.Производственный отбор: номинальный расход – 51,4 кг/с;
максимальный расход – 83,3 кг/с; давление – 1,276 МПа.
5. Теплофикационные отборы:
номинальный расход в верхний и нижний отборы – 36,7 кг/с; максимальный расход в верхний и нижний отборы – 55,5 кг/с; давление в верхнем отборе – 0,098 МПа; давление в нижнем отборе – 0,0033 МПа.
6.Расход свежего пара при номинальной нагрузке ( Nн = 80 МВт)
ипри номинальных расходах в отборы – 124,4 кг/с.
7.Расход охлаждающей воды (рассчитанный при номинальной температуре охлаждающей воды 20 °С) – 2222 кг/с.
Согласно [I] для турбин ПТ–80–12,8/1,3 имеем параметры па-
ра в отборах, приведенные в табл. 2:
Таблица 2. Параметры пара в отборах турбины ПТ–80–12,8/1,3
Номера отборов |
Номер |
|
Греющий пар |
|
и подогревателей |
ступени |
P, МПа |
t, °С |
D, т/ч |
I отбор (ПВД 7) |
9 |
4,45 |
420 |
26 |
II отбор (ПДД 6) |
13 |
2,55 |
348 |
32 |
III отбор (ПВД 5)* |
17 |
1,25 |
265 |
10,5 |
Деаэратор |
17 |
1,25 |
265 |
13 |
IV отбор (ПНД 4) |
2 |
0,37 |
160 |
28 |
V отбор (ПНД 3) |
25 |
0,1 |
– |
– |
|
|
(0,054 – 0,25) |
|
|
VI отбор (ПНД 2)* |
27 |
0,034 |
– |
– |
|
|
(0,03 – 0,1) |
|
|
VII отбор (ПНД 1) |
29 |
0,0033 |
– |
– |
*– пар из регулируемых отборов |
|
|
|
Далее для турбин типа ПТ определяется действительное значение давления в теплофикационном отборе. Это давление находится в такой последовательности:
1. По заданной величине ТЭЦ и выбранному температурному графику теплосети t1/t2 определяют температуру сетевой воды за
сетевыми подогревателями: t t α (t t ).
2 2 ТЭЦ 1 2
2. По принятой величине недогрева воды t и значению t 2 находят температуру насыщения в сетевом подогревателе (ВСП)
t нСП = t 2 + t.
По таблицам [11] определяют давление пара в СП (pСП).
7
Dк
|
|
D |
|
|
|
|
Dпрод |
|
Dут Dэж Dку |
|
|
|
|
|
ЧВД |
ЧСД |
|
ЧНД |
~ |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
||
|
|
1 2 3 |
4 5 |
6 |
7 |
|
|
Dпв |
|
|
|
||
|
ОП |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П-7 |
|
|
|
Dут.пр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ОД |
|
|
|
|
|
|
ОП |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dпроизв. |
|
|
П-6 |
|
|
|
|
|
|
ОД |
|
|
|
|
|
|
ОП |
|
|
|
|
|
|
П-5 |
|
|
|
Dкпр |
Dпр |
|
ОД |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПН D6
ПВК
|
|
Dвып |
|
|
Д-6 |
|
СП-1 |
|
|
|
|
Dвр |
|
П-4 |
|
|
|
|
|
|
|
ОД |
|
|
|
|
СП-2 |
П-3 |
|
|
|
|
|
ОД |
|
П-2 |
|
Д-1,2 |
|
|
|
Dподп. т.с. |
|
|
|
|
Прод .в.
|
СП |
|
|
П-1 |
ХОВ |
На подп т.с. |
|
|
|
|
D Д-6
вып
СП
Dр.бак
ЭП
ЦН
КН
Рис. 1. Принципиальная тепловая схема турбины ПТ – 80 – 12,8/1,3
8