Проектирование расширения турбинного цеха с установкой дополнительной турбины ТОО ТЭЦ-3 «Караганда-Энергоцентр»

4. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ТУРБИН Т-120/140-12,8 И Т-120/130-130

 

4.1 Описание турбины Т-120/140-12,8

 

 

Турбина представляет собой  одновальный двухцилиндровый агрегат, состоящий из однопоточного цилиндра высокого давления и двухпоточного цилиндра низкого давления[2,3].

Парораспределение ЦВД (см. Рисунок 1) - сопловое.

Цилиндр высокого давления имеет 20 ступеней, из которых первая ступень регулирующая. Цилиндр низкого  давления имеет по 4 ступени в  каждом потоке, третья ступень в  каждом потоке - регулирующая.

Длина лопатки последней  ступени - 755 мм.

Ротор высокого давления - цельнокованый, ротор низкого давления состоит из вала с насадными дисками.

Роторы турбины между  собой и с ротором генератора соединены жесткими муфтами.

Конструкция и материал дисков и лопаточного аппарата, работающих в зоне фазового перехода, обеспечивают их коррозионную стойкость в процессе длительной эксплуатации.

В камерах нижнего отопительного  отбора за вторыми ступенями ЦНД (см. Рисунок 1) установлены уплотненные регулирующие диафрагмы. Пропуск пара через полностью закрытую диафрагму (на один поток) не превышает 10 т/ч при абсолютном давлении 0,1 МПа (1,0 кгс/см²) в нижнем отопительном отборе.

Для обеспечения допустимого  теплового состояния выхлопных  частей цилиндра низкого давления при работе с полностью закрытыми регулирующими диафрагмами установлена форсуночная система охлаждения выхлопов ЦНД.

На перепускных трубах от цилиндра высокого к цилиндру низкого  давления установлен сепаратор, обеспечивающий снижение влажности пара на входе  в ЦНД до 1%.

Концевые части ЦВД  и ЦНД снабжены гибкими лабиринтовыми  ступенчатыми уплотнениями с чередующимися короткими и длинными гребнями.

Турбина имеет валоповоротное устройство с приводом от электродвигателя для вращения валопровода с частотой примерно 0,067 с^-1 (4 об/мин) при пусках и остановах турбины, а также во время ремонтных и наладочных работ. Валоповоротное устройство с обгонной муфтой расположено в корпусе переднего подшипника турбины.

Фикс-пункт турбины расположен по оси турбины и определен  поперечными шпонками, расположенными на передней раме выхлопного патрубка турбины.

Корпус переднего подшипника стальной, сварной.

Конструкция турбины и ее опорных поверхностей обеспечивает свободу теплового расширения корпусов цилиндров при всех режимах эксплуатации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1 Продольный разрез турбины Т-120/140-12,8

 

 

 

 

Системы регенерации  играют большую роль в процессе производства энергии, за счет снижения потерь теплоты  с отработавшим паром в конденсаторе турбины. На современных ТЭС в  основном применяются поверхностные (кожухотрубные) подогреватели (ПНД, ПВД, СП). Конкретные решения по количеству аппаратов в системе регенеративного  подогрева питательной воды и  месту их в тепловой схеме ПТУ  принимаются на основе технико-экономических расчетов[4,5]

Эффективность использования отборов пара теплофикационных турбин (см. Рисунок 2) для нужд теплового потребления в значительной мере определяет экономичность работы теплоэлектроцентралей

Следует подчеркнуть, что в этом комбинированном процессе полезно используется теплота уже  отработавшего пара для нагрева  сетевой воды, циркулирующей в  тепловых сетях и системах потребителей, которая была бы выброшена в окружающую среду через «холодный источник» - градирни или водоемы-охладители. Эти тепловые отходы процесса, полезно  используемые для обогрева городов  и поселков, составляют от 20 до 40 % теплоты  всего сжигаемого на ТЭЦ топлива.

В зависимости  от начальных параметров пара и количества отборов пара на регенерацию относительное  повышение КПД турбоустановки за счет регенерации составляет от 7 до 15%, что сопоставимо с эффектом, получаемым от повышения начальных  параметров пара перед турбиной.

Регенерацию можно рассматривать как процесс  комбинированной выработки энергии  с внутренним потреблением теплоты  пара, отбираемого из турбины. Регенеративный подогрев воды снижает потерю теплоты  с отработавшим паром в конденсаторе турбины.

Регенеративный  подогрев питательной воды имеет  ряд преимуществ:

-  упрощает  паропроводы отборного пара;

- расход пара  уменьшается от входа к выходу  турбины, что облегчает конструктивное  выполнение первых и последних  лопаток турбины;

- снижается  конечная влажность пара в  турбине (у_к=0,08…0,14), так как влага частично выводится из турбины в подогреватели с отборным паром;

- уменьшается  отвод теплоты в конденсаторе, что облегчает выполнение низкопотенциальной  части ТЭЦ и снижает экологическую  нагрузку на окружающую среду.

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 Тепловая схема турбоустановки Т-120/140-12,8

1.      Материальный баланс пара и конденсата

Данные по отборам пара (см. Рисунок 2) сведены для более наглядного представления в Таблицу 1 Основных параметров отборов пара:

 

Таблица 1 Основные параметры отборов пара

 

Определяемая точка	D, т/ч	P, ата	T, 0С (X)	H, кДж/кг
0	520,00	134,29	555,09	3489,94
0’	514,30	127,58	545,00	3459,02
1	487,65	35,55	372,49	3163,58
2	456,86	20,35	302,33	3033,89
3	427,97	10,38	226,70	2893,78
4	401,96	3,82	0,989	2715,04
5	381,68	1,45	0,987	2565,29
6	361,84	0,46	0,984	2404,88
к	343,93	0,06	0,889	2329,64

 

Из таблицы  видно с какими параметрами пар  подается на голову турбины, какие параметры  у забираемого на подогрев пара и  какой пар сбрасывается в конденсат.

1. Расходы отборов пара из турбины

Количество отбираемого на промежуточных  ступенях турбины пара (см. Таблица 1) равно:

 

D₁=D₀-D₁=520-487,65=32,35 т/ч (8,99 кг/с)

 

D₂=D₁-D₂=487,65-456,86=30,79 т/ч (8,55 кг/с)

 

D₃=D₂-D₃=456,86-427,97=28,89 т/ч (8,03 кг/с)

 

D₄=D₃-D₄=427,97-401,96=26,01 т/ч (7,23 кг/с)

 

D₅=D₄-D₅=401,96-381,68=20,28 т/ч (5,63 кг/с)

 

D₆=D₅-D₆=381,68-361,84=19,84 т/ч (5,51 кг/с)

 

∑D_отб=158,16 т/ч (43,94кг/с)

 

343,93 т/ч (95,54кг/с)

 

2. Определяем мощность отсеков турбины:

 

N_i=D_iHi , МВт

 

N₁=D₀₍H_0’-H₁)=144,44_{(3489,94-3163,58)=47,14}

 

N₂=(D₀-D₁)₍H₁-H₂)=(144,44-8,99)_{(3163,58-3033,89)=17,57}

 

N₃=(D_N2-D₂)₍H₂-H₃)=(135,45-8,55)_{(3033,89-2829,78)=25,91}

 

N₄=(D_N3-D₃)₍H₃-H₄)=(126,9-8,03)_{(2893,78-2715,04)=21,25}

 

N₅=(D_N4-D₄)₍H₄-H₅)=(118,87-7,23)_{(2715,04-2565,29)=21,07}

 

N₆=(D_N5-D₅)₍H₅-H₆)=(111,64-5,63)_{(2565,29-2404,88)=17,01}

 

N_к=(D_N6-D₆)₍H₆-H_к)=(106,01-5,51)_{(2404,88-2329,64)=7,56}

 

Внутренняя  мощность турбины с отборами пара выражается как сумма мощностей  отдельных отсеков проточной  части, каждый из которых имеет свой расход пара, свой теплоперепад и свой относительный внутренний КПД:

 

∑N_отс =N₁+N₂+N₃+N₄+N₅+N₆+N₇+N_k=157,51 МВт

 

3. Электрическая мощность турбоустановки вычисляется по формуле:

 

=157,510,98=154,35 МВт

 

где - коэффициент, принимаемый равным 0,98 [1]

2. Энергетические показатели турбоустановки и теплоцентрали
1. Полный расход тепла на турбоустановку определяется по формуле:

 

, МВт

 

где - энтальпия питательной воды. Определяется по h-s диаграмме водяного пара при =155 ата и =240 ⁰C и равна 1039,3 кДж/кг

 

=144,44∙(3489,94-1039,3)=353,97 Мвт

 

2. Расход тепла на турбоустановку на производство электроэнергии

 

, МВт

 

где, - расход тепла на производственный отбор. Турбина ЛМЗ   Т- 120/140-12,8  работает без производственного отбора, поэтому данное слагаемое принимается равным 0;

       - расход тепла на теплофикационные отборы. Т.к. считаем конденсационный режим, т.е. выработку только электроэнергии, значит теплофикационного отбора нет и =0;

        - расход пара на утечки и продувку. Принимается равным 1% от  D_0. [1]

- энтальпия очищенной,  добавочной воды с =7 ата и =40 ⁰C.   =168,2 кДж/кг

 

=

353,97-(0,01∙144,44)(1039,3-168,2)=352,71 МВт

 

3. Коэффициент полезного действия по производству электроэнергии равен отношению электрической мощности турбоустановки к объему расхода тепла на производство электроэнергии и равно:

 

 

 

4. Коэффициент ТЭЦ по производству электроэнергии:

 

 

 

где  =0,98,

       =0,92 [1]

 

=0,44∙0,98∙0,92=0,40

 

5. Удельный расход условного топлива

Удельный  расход условного топлива электростанции суммируется. Т.е суммируются расходы топлива в отопительный период (на выработку тепловой энергии) и на выработку  электрической энергии в конденсационном режиме.

Т.к. в дипломной  работе рассматривается только конденсационный  режим, то удельный расход на производство электроэнергии считается по формуле:

 

 г/кВт∙ч

 

 

 

 

2. Краткое описание турбины Т-120/130-130

 

Острый пар с начальными параметрами подводится к стопорному клапан  по двум паропроводам и затем  по четырем паропроводам подводиться  к регулирующим клапанам, привод которых  осуществляется посредством сервомотора, рейки, зубчатого сектора и кулачкового  вала. Открываясь последовательно, регулирующие клапаны подают пар в четыре вваренные  в корпус сопловые коробки, откуда пар  поступает на двухвенечную регулирующую ступень. Пройдя её и девять нерегулируемых ступеней, пар через два патрубка покидает ЦВД (см. Рисунок 3) и по четырём паровпускам подводиться к кольцевой сопловой коробке ЦСД, отлитой заодно с корпусом. ЦСД содержит 14 степеней. Турбина имеет структурную формулу регенерации 4 ПНД+Д+3ПНД (см. Рисунок 4).

Из ЦСД по двум реверсивным  трубам, установленным над турбиной, пар направляется в ЦНД двухпоточной конструкции. На входе каждого потока установлена поворотная регулирующая диафрагма с одним ярусом окон, реализуя дроссельное парораспределение  в ЦНД. В каждом потоке ЦНД имеется  по две ступени. Последняя ступень  имеет длину лопатки 550 мм при среднем диаметре 1915 мм, что обеспечивает суммарную площадь выхода 3,3м².

Валопровод турбины состоит  из роторов ЦВД, ЦСД, ЦНД и генератора. Роторы ЦВД и ЦСД соединены  жесткой муфтой, причём полумуфта  ЦСД откована за одно целое с валом. Между роторами ЦСД и ЦНД ,ЦНД  и генератора установлены полужёсткие  муфты. Каждый из роторов уложен в  двух опорных подшипниках. Комбинированный  опорно-упорный подшипник расположен в корпусе среднего подшипника между  ЦВД и ЦСД [6,10].

Конструкция ЦВД в большей  степени унифицирована с конструкцией ЦВД турбины Р-40-130/13.

Ротор ЦСД – комбинированный: Диски первых восьми ступеней откованы за одно целое с валом, а остальных  – насажены на вал с натягом.

Корпус ЦСД имеет вертикальный технологический разъём, соединяющий  литую переднюю и сварную заднюю часть.