Выбор оборудования и расчет тепловой схемы промышленной ТЭЦ мощностью 2400 МВт

Принята следующая схема  использования протечек из главной  турбины и питательной установки  энергоблока: из стопорных и регулирующих клапанов ЦВД протечки направляются частично в «горячую» нитку промежуточного перегрева, частично в деаэратор; из стопорных и регулирующих клапанов ЦСД протечки поступают в деаэратор; из концевых уплотнений стопорных и регулирующих клапанов ЦВД и ЦСД протечки отсасываются в охладитель уплотнений ОУ2.

Протечки первых камер  уплотнений ЦВД поступают в деаэратор  из вторых камер ЦВД  в охладитель уплотнений к концевым уплотнениям  ЦВД, ЦСД и трех ЦНД подводится пар из деаэратора питательной воды из концевых уплотнений всех цилиндров пар  отсасывается паровым эжектором в охладитель уплотнений. На концевые уплотнения приводной турбины питательного насоса также подают пар из деаэратора, а отсос пара из этих уплотнений поступает в охладитель уплотнений приводной турбины. Протечки воды из первых камер питательного насоса направляются в деаэратор, из концевых камер этого насоса в ПНД7. За конденсатным насосом третьей ступени КНIII отбирают часть основного конденсата на концевые уплотнения питательного насоса.

Под тремя ЦНД турбины  установлен продольный (аксиальный) конденсатор с перегородкой по пару, позволяющей осуществлять двухступенчатую конденсацию пара, вследствие чего имеют место разные конечные давления пара. Ступенчатая конденсация пара позволяет получить более глубокий    вакуум    при   исходной   температуре охлаждающей воды. Конденсат пара переливается из первой секции конденсатора во вторую, а затем поступает к конденсатному насосу первой ступени. Воздух из конденсаторов главной и приводной турбин отсасывается водяными эжекторами.

Таблица 1.1 – Характеристики турбоустановки К-800-240-5

Величина	Обозначение	Размерность	Значение
Номинальная мощность	Nэ ном	МВт	800
Давление свежего пара	Рo	МПа	23,5
Температура свежего пара	t0	°С	540
Давление  после ПП	Рпп	МПа	3,34
Температура после ПП	tпп	°С	540
Число регенеративных отборов  пара	z	-	8
Давление отработавшего пара	Рк	ата	3,6
Температура питательной  воды	tп.в	°С	270
Номинальная температура охлаждающей воды	tохл	°С	12
Расход  свежего пара при номинальной  нагрузке		кг/с	670
Удельный  расход пара при номинальной нагрузке			3,05
Удельный  расход тепла при номинальной  нагрузке			24
Максимальный  расход пара: ЧВД   ЧНД		т/ч т/ч	405 298
Число цилиндров	zцил	-	5
Формула проточной части	-	-	1Р+11 2х9 2х5

 

Таблица 1.2 – Отборы пара из турбины

Отбор пара на подогреватель или  деаэратор	Греющий пар
	Давление МПа	Температура С0
1-ий  отбор (ПВД №1)	6,1	346
2-ой отбор (ПВД №2)	3,8	284
3-ий отбор (ПВД №3 и ТП)	2	469
4-ый отбор (деаэратор)	1,02	379
5-ый отбор (ПНД №5)	0,505	300
6-ый отбор (ПНД №6 и ВСП)	0,213	204
7-ый отбор (ПНД №7 и НСП)	0,0663	114
8-ый отбор (ПНД №8)	0,0186	Х=97,7

 

 

 

2 ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ТЕПЛОВАЯ  СХЕМА ТЭС 

Рисунок 1.1 – Принципиальная схема блока ТЭС с турбиной К-800-240-5

На рисунке 1: ПК – паровой  котел; ПВД – подогреватель высокого давления; ПНД – подогреватель низкого давления; Д – деаэратор; БН – бустерный насос; ПН – питательный насос; КН – конденсатный насос; СН – сетевой насос; КНТП – конденсатный насос турбопривода; ПВК – пиковый водогрейный котел; ВСП и НСП – подогреватели сетевой воды высокого и низкого давлений; 1 – ЦВД – цилиндр высокого давления; 2 – ЦСД – цилиндр среднего давления; 3 – ЦНД1 – цилиндр низкого давления №1; 4 – ЦНД2 – цилиндр низкого давления №2; 5 – ЦНД3 – цилиндр низкого давления №3; 6 – основной конденсатор; 7 – электрический генератор; 8 – подвод свежего пара; 9 – подвод пара после промежуточного перегрева; 10 – пар в ЦНД; 11 – турбопривод питательного насоса; 12 – конденсатор турбопривода; 13 – подвод охлаждающей воды в конденсаторы; 14 – перекачивающий насос; 15 – подвод питательной воды в котел; 16 – отвод пара на сетевой подогреватель высокого давления (ВСП); 17 – отвод пара на сетевой подогреватель низкого давления (НСП); 18 – пароперегреватель; 19 – промежуточный перегрев пара.

Тепловая схема установки этой турбины приведена на рисунке 1. В установке принято восемь отборов пара для регенеративного подогрева питательной воды: в четырех подогревателях низкого давления, деаэраторе и трех подогревателях высокого давления. Питательные насосы развивают давление p_пн=32 МПа, приводятся в действие конденсационными турбинами, мощность турбопривода N_тп=32 МВт. Турбину предполагается выполнить с одним валопроводом и состоящей из пяти корпусов: однопоточного ЦВД с петлевым потоком пара, двухпоточного ЦСД и трех двухпоточных ЦНД. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ПОСТРОЕНИЕ ПРОЦЕССА  РАСШИРЕНИЯ ПАРА 

 

По h-S диаграмме и таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара находим параметры пара, конденсата и воды в характерных точках схемы. Полученные данные занесем в таблицу 3.

Таблица 3.1 – Сводная таблица значений параметров пара, конденсата и воды

№	Адрес отбора	Пар в отборах турбины			Конденсат после подогревателей			Обогреваемая вода
		Р, МПа	t, 0С	i, кДж/кг	Р, МПа	t, 0С	h’, кДж/кг	tв, 0С	hв, кДж/кг
0	Перед Р.С.	22,8	537	3323	-	-	-	-	-
1	ПВД 1	6,1	346	3025	5,7	272	1196,8	270	1131,3
2	ПВД 2	3,8	284	2924	3,7	245,7	1065,3	243	1018,17
2’	После ПП	3,34	540	3543	-	-	-	-	-
3	ПВД 3	2,00	469	3400	1,9	209,8	896,8	206	858,95
4	Деаэратор	1,02	379	3220	0,7	165	697	165	691,35
5	ПНД 5	0,505	300	3064	0,476	150	632,2	148	622,5
6	ПНД 6	0,213	204	2880	0,199	120	503,7	117	490,23
7	ПНД 7	0,0663	114	2710	0,062	86,5	363,1	87	364,53
8	ПНД 8	0,0186	Х=0,98	2554	0,0172	56,8	237,2	57	238,83
К	конденсатор	0,0036	Х=0,94	2405	-	-	-	27	113,13

- давление пара за подогревателем, МПа.

t_в=t_н - θ - температура воды  за подогревателем, ⁰С                   
- энтальпия пара в соответствующем регенеративном отборе, кДж/кг

-температура насыщения при данном  давлении в соответствующем подогревателе, ⁰С                 

-энтальпия пара после соответствующего  подогревателя, кДж/кг

θ- недогрев воды до температуры насыщения, ⁰С                 

- энтальпия воды за соответствующем подогревателе, кДж/кг

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3.1 – Процесс расширения пара в турбоустановке на h-s диаграмме

 

Вычислим используемый теплоперепад турбины по формуле:

     (3.1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 РАСЧЁТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ТЭС

Задачей расчёта тепловой схемы является уточнение предварительного расхода пара на турбину, определение  расходов пара и воды во всех элементах  установки и нахождение показателей  тепловой экономичности ПТУ.

4.1 Расчёт вспомогательных элементов схемы

В данной главе мы проведем тепловой расчет вспомогательных элементов  рассматриваемой схемы, а именно системы сетевого подогрева воды и установку с турбоприводом питательного насоса.

4.1.1 Расчет установки сетевого подогрева воды

Рисунок 4.1 – Система сетевого подогрева воды на отопление

Известно что отопительная мощность на 1-ну турбоустановку Q^{1турб.уст} _отоп=13 МВт и температурный график t_пр.св/t_обр.св=125/55 ºС. Определим расход пара на сетевой подогрев D_сп.

Вычислим расход обогреваемой воды G_св:

     (4.1)

Принимаем температуру между  сетевыми подогревателями t_мд 80 ^°С. Составим уравнение теплового баланса:

Для ВСП:

   (4.2)

    (4.3)

  где η_п – КПД подогревателя.

Для НСП:

    (4.4)

Вычислим предварительные доли расхода пара на подогреватели сетевой воды ВСП и НСП:

      (4.5)

      (4.6)

_Где:

     (4.7)

4.1.2 Расчёт турбопривода питательного насоса

Для привода питательных  насосов применяют турбины конденсационного типа или с противодавлением. Конденсационные  приводные турбины имеют обычно свой конденсатор, эжекторную установку, конденсатные насосы и т.д.

Рисунок 4.2 – Установка турбопривода питательного насоса

Вычислим изменение энтальпии  питательной воды в результате действия ПН по формуле:

     (4.8)

где p_пн=32,МПа; p_вс=2,МПа; v_ср=0,0011,м³/кг; η_пн^oi=0,86;

Определим энтальпию питательной  воды после ПН:

       (4.9)

Теперь определим долю расхода пара на турбопривод ПН:

     (4.10)

где η_тп^oi=0,79; η_м^тп=0,974; H_i^тп=i₃-i_к; α_пв=α_т+α_ут+α_упл+α_эж+α_пр+α_{собс.нужд}; α_т –  расход пара на турбину, α_т =1; α_ут  – потери пара с утечками, α_ут=0,007; α_упл–  потери пара в уплотнениях, α_упл=0,008; α_эж –  потери пара в эжекторе, α_эж=0,006; α_пр – количество питательной воды на продувку, α_пр=0,04; α_{собс.нужд}=0,004.

Тогда:

α_пв=1+0,007+0,008+0,006+0,04+0,004=1,065,

4.2 Расчёт регенеративной установки высокого давления

 α_пв, h_в1

 ПВД1

           α₁, i₁

 

              α₁, h₁^’      ПВД2   h_в2

    α₂, i₂

        (α₁+α₂), h₂^'    ПВД3    h_в3

    α₃, i₃