Топливо
|
Марка, класс
|
Химический состав золы на
бессульфатную массу, %
|
SiO2
|
Al2O3
|
TiO2
|
Fe2O3
|
CaO
|
MgO
|
K2O
|
Na2O
|
Подмосковный бассей
|
Б2Р
|
52
|
37,6
|
0,5
|
8
|
5,4
|
0,8
|
1,7
|
1,7
|
2. Расчет тепловых
нагрузок
2.1 Расчет
теплового потока на отопление
-Тепловая нагрузка на
отопление при средней температуре самой холодной пятидневки -
1 режим :
где q0=83,4 Вт/м2-укрупненый показатель расхода тепла
на отопление жилых зданий на1 м2 общей площади (определяется по
расчетной температуре для проектирования отопления);
tнр=-27 0С-расчетная температура для
проектирования отопления ;
К=0,25-коэффициент,
учитывающий тепловую нагрузку на отопление общественных зданий
А- общая жилая площадь.
где S=20 м2/чел-норма жилой площади на одного
человека;
m=210000 чел. -число жителей.
-Тепловая нагрузка на
отопление при средней температуре наиболее холодного месяца-
2 режим:
Продолжительность
отопительного периода; 275 сут в год.
Средняя температура
воздуха за отопительный период; – 3,20С.
Средняя температура
наиболее холодной пятидневки; - 27 0С
Средняя температура
наиболее холодного месяца; –10,5 0С
где tвн=18 0С-внутренняя температура жилых зданий;
tх м - средняя температура наиболее холодного месяца
-Тепловая нагрузка на
отопление при средней температуре воздуха за отопительный период-
3 режим:
где tсрот- средняя температура за отопительный
период
- Летний режим без
нагрузки на отопление -
4 режим:
2.2 Расчет
теплового потока на горячее водоснабжение
-Тепловая нагрузка на
горячее водоснабжение в зимний период:
где а=100 л/чел -суточная
норма горячей воды на человека в жилых зданиях;
b=20 л/чел- суточная норма горячей воды на
человека в общественных зданиях;
с=4,19 кДж/кг·0С-удельная теплоемкость;
tзхв=5 0С-температура холодной воды в зимний
период.
-Тепловая нагрузка на
горячее водоснабжение в летний период:
tлхв=15 0С-температура холодной воды в летний
период.
β – коэффициент,
учитывающий изменение среднего расхода воды на ГВС в неотопительный период (для
жилищно-коммунального сектора принимается равным – 0,8).
2.3 Суммарная
теплофикационная нагрузка.
-Суммарная
теплофикационная нагрузка в 1 режиме:
-Суммарная
теплофикационная нагрузка во 2 режиме:
-Суммарная
теплофикационная нагрузка в 3 режиме:
-Суммарная
теплофикационная нагрузка в 4 режиме:
2.4. Построение
графика тепловых нагрузок
Построения графика
тепловых нагрузок (приложение1, рис.1)
3. Предварительный выбор основного
оборудования
3.1 Предварительный
выбор паровых турбин
-Количество теплоты из
отборов паровых турбин:
где aтэц=0,6-коэффициент теплофикации.
Для покрытия теплофикационного
отбора следует использовать турбины:
Т-110/120-12,8 ТМЗ.
-Данные по паровой
турбине Т-110/120-12,8
ТМЗ.
номинальная мощность -110МВт;
давление свежего пара -12,8МПа;
температура свежего
пара -555 °С;
расход пара на турбину
- 480т/ч;
давление пара в
конденсаторе - 0,0053МПа;
номинальный расход
пара-320 т/ч.
Т-50/60-12,8 ТМЗ.
-Данные по паровой
турбине -
Т-50/60-12,8 ТМЗ:
номинальная мощность -
50 МВт;
давление свежего пара
- 12,8 МПа;
температура свежего
пара - 555 °С;
расход пара на турбину
– 255 т/ч;
давление пара в
конденсаторе - 0,0049МПа;
номинальный расход
пара- 185 т/ч
3.2 Предварительный выбор паровых
котлов
Принимаю
схему ТЭЦ С поперечной связью.
∑ D=(1,05 ÷1,07) D =(485+285) 1,07 = 823,9 т/ч
D- производительность котлоагрегата;
D= 770 т/ч- расход пара на турбину;
По производительности
выбираем тип котлоагрегата Е-420-13,8 - 560
4. Расчет расходов
сетевой воды
4.1 Расчет расходов
сетевой воды на отопление
где tрн=150 0С - расчетная температура сетевой воды в
подающем трубопроводе;
tро=70 0С - расчетная температура сетевой воды в
обратном трубопроводе.
4.2 Расчет расходов
сетевой воды на горячее водоснабжение
-Расход воды на горячее
водоснабжение в отопительный период:
-Расход воды на горячее
водоснабжение в неотопительный период:
График температуры
сетевой воды приведен в приложении 1 (Рис.2).
4.3 Доля воды
взятой из подающей магистрали.
где tпод - температура воды в подающей магистрали при данном
режиме;
tобр - температура воды в обратной магистрали при данном
режиме .
-Доля воды взятой из
подающей магистрали в
1 режиме:
Вся вода на ГВС берется
из обратного трубопровода
-Доля воды взятой из
подающей магистрали во
2 режиме
-Доля воды взятой из
подающей магистрали в
3 режиме
-Доля воды взятой из
подающей магистрали в
4 режиме:
- вся вода на ГВС берется из подающего
трубопровода.
4.4 Расход сетевой
воды на горячее водоснабжение из подающей магистрали
-Расход сетевой воды
на ГВС из подающей магистрали в
1 режиме:
- вся вода на ГВС берется из обратного трубопровода.
-Расход сетевой воды
на ГВС из подающей магистрали во
2 режиме:
-Расход сетевой воды
на ГВС из подающей магистрали в
3 режиме:
-Расход сетевой воды
на ГВС из подающей магистрали в
4 режиме:
4.5 Суммарный
расход сетевой воды на теплофикацию.
- Суммарный
расход сетевой воды на теплофикацию в
1 режиме:
- Суммарный
расход сетевой воды на теплофикацию во
2 режиме:
- Суммарный
расход сетевой воды на теплофикацию в
3 режиме:
- Суммарный
расход сетевой воды на теплофикацию в
4 режиме:
В летнем режиме для
поддержания циркуляции добавляется 10%.
4.6 Расчет расхода
воды на подпитку теплосети.
= 70 м3 – объем воды в тепловых
сетях (на 1 Гкал/ч)
-Расход воды на
подпитку теплосети в
1,2 и 3 режимах:
-Расход воды на
подпитку теплосети в
4 режиме:
5. Расчет тепловой
схемы
. Принципиальная схема подготовки подпиточной и сетевой
воды с вакуумным деаэратором: 1 – конденсатор турбины со встроенным пучком;
2 – пароводяной подогреватель подпиточной воды (ПВПподп); 3 – цех
химводоочистки (ХВО); 4 – вакуумный деаэратор; 5 – бак-аккумулятор подпиточной
воды; 6 – подпиточный насос; 7 – перекачивающий насос; 8 – сетевой насос; 9 –
основные подогреватели сетевой воды (ОП); 10 – пиковый подогреватель сетевой
воды (ПП).
5.1 Расчет тепловой схемы подготовки
подпиточной и сетевой воды
5.1.1 Расчет
температуры сырой воды после встроенного пучка.
,
где QВП =5800 кВт - тепловая мощность
встроенного пучка турбины Т-50;
QВП =11600 кВт - тепловая мощность
встроенного пучка турбины Т-110;
=5 оС - температура воды на входе во
встроенный пучок (зимний период).
=15 оС - летний период.
-Температура сырой
воды после встроенного пучка в
1,2 и 3 режимах:
-Температура сырой
воды после встроенного пучка в
4 режиме:
5.1.2 Расход
греющего пара на подогреватель (ПВП) после встроенного пучка
Расход греющего пара на
ПВПподп, кг/с, определяется из уравнения теплового
баланса пароводяного подогревателя
где – температура воды после данного
подогревателя (перед ХВО), °С; по условиям работы с ионообменными смолами
температура воды перед ХВО должна быть не более 40°С; в расчете принята 36 °С.
и – соответственно энтальпии греющего пара и его
конденсата, кДж/кг.
-Расход греющего
пара на ПВП в
1 режиме:
tоп= 120°С;
tн = 120+5 = 125°С;
- с учетом недогрева 5 °С;
Pн =0,232 МПа;
Pотб = 0,232
∙1,1 = 0,255 МПа;
= 2717,4 кДж/кг; = 538,14 кДж/кг.
-Расход греющего
пара на ПВП во
2 режиме:
tоп= 100°С;
tн = 105°С; -
с учетом недогрева 5 °С;
Pн =0,1209
МПа;
Pотб = 0,133
МПа;
= 2687,7 кДж/кг; = 451,96 кДж/кг.
-Расход греющего
пара на ПВП в
3 режиме:
tоп= 79°С;
tн = 84°С; - с
учетом недогрева 5 °С;
Pн =55,636
кПа;
Pотб = 61,2
кПа;
= 2653,7 кДж/кг; = 361,98 кДж/кг.
-Расход греющего
пара на ПВП в
4 режиме:
tоп= 65°С;
tн = 70°С; - с
учетом недогрева 5 °С;
Pн =31,201
кПа;
Pотб = 34,32
кПа;
= 2629,9 кДж/кг; = 302,32 кДж/кг.
5.1.3 Расчет
расхода греющей среды на вакуумный деаэратор.
,
где - расход подпиточной воды после
вакуумного деаэратора;
= 51° С - температура подпиточной воды после
вакуумного деаэратора;
= 31°С - температура сырой подпиточной воды
перед вакуумным деаэратором;
- температура греющей воды для вакуумного
деаэратора (берется из графика температур сетевой воды).
Расход греющей
среды на вакуумный деаэратор в 1 режиме:
=120°С
-Расход греющей
среды на вакуумный деаэратор в 2 режиме:
=100°С
-Расход греющей
среды на вакуумный деаэратор в 3 режиме:
По условию работы
вакуумного деаэратора температура греющей среды должна быть не ниже 100оС.
Принимаю = 100 оС.
-Расход греющей
среды на вакуумный деаэратор в 4 режиме:
5.1.4 Температура сетевой воды в узле
смешения перед основными сетевыми подогревателями.
,
где
Gобр
– расход сетевой воды в обратном трубопроводе тепловой сети, кг/с.
.
-для 1 режиме:
-для 2 режиме:
-для 3 режиме:
-для 4 режиме:
5.1.5 Расход
греющего пара на основные сетевые подогреватели
Расход сетевой воды через
основные сетевые подогреватели Gоп
определяется из расхода
сетевой воды в подающей магистрали с учетом расхода сетевой воды на вакуумный деаэратор
Gгр
.
Расход пара на основные
подогреватели, кг/с, определяется из уравнения теплового баланса поверхностного
подогревателя
-Расход греющего пара
на основные подогреватели в
1 режиме:
-Расход греющего пара
на основные подогреватели в
2 режиме:
-Расход греющего пара
на основные подогреватели в
3 режиме:
-Расход греющего пара
на основные подогреватели в
4 режиме:
5.1.6 Суммарный
расход пара из теплофикационного отбора турбины на подготовку сетевой и
подпиточной воды.
.
-Суммарный расход пара
на подготовку сетевой воды в 1 режиме:
-Суммарный расход пара
на подготовку сетевой воды во 2 режиме:
-Суммарный расход пара
на подготовку сетевой воды в 3 режиме:
-Суммарный расход пара
на подготовку сетевой воды в 4 режиме:
5.1.7 Тепловая нагрузка
пиковых подогревателей
Нагрузка
пиковых подогревателей сетевой воды, кВт, рассчитывается по формуле
где tпод – температура сетевой воды в
подающем трубопроводе (после основных подогревателей), °С;
Из графика температур
сетевой воды видно, что необходимость в пиковом подогреве есть в первых двух
режимах.
-для 1 режима:
-для 2
режима:
В 3-м и,
тем более, в 4-м режимах необходимости работы пиковых подогревателей нет.
5.2
Расчет схемы подготовки добавочной воды для котлов
Принципиальная
схема подготовки добавочной воды: 1 – барабан котла; 2 – расширитель
непрерывной продувки первой ступени (РНП ВД); 3 – расширитель непрерывной продувки
второй ступени (РНП НД); 4 – теплообменник непрерывной продувки (ТНП); 5 –
подогреватель добавочной воды перед ХВО (ПВП1); 6 – ХВО; 7 – пароводяной
подогреватель добавочной воды перед деаэратором (ПВП2); 8 – атмосферный
деаэратор добавочной воды (ДА); 9 – перекачивающий насос.
5.2.1 Расход
продувочной воды после расширителя непрерывной продувки высокого давления.
Количество продувочной воды
после расширителя непрерывной продувки высокого давления (РНП ВД), кг/с,
определяется по формуле
,
где
Gпр –
расход продувочной воды, кг/с; принимается 3% от суммарной паропроизводительности
котлов, так как принята схема ТЭЦ с поперечными связями;
– энтальпия пара с
давлением 0,6 МПа, отводимого от РНП ВД в деаэратор питателной воды, кДж/кг;
hпр – энтальпия
продувочной воды после барабана котла (перед расширителями), кДж/кг;
определяется по давлению в барабане котла Рб; давление в барабане
принято на 10% выше давления на выходе из котла;
– энтальпия продувочной воды
после расширителя, равная энтальпии конденсата при давлении 0,6 МПа, кДж/кг.
кг/с;
МПа;
т/ч.
Расход
отсепарированного пара РНП ВД, кг/с, определяется из уравнения материального баланса
расширителя
т/ч.
5.2.2 Расход
продувочной воды после расширителя непрерывной продувки низкого давления.
Количество продувочной воды
после расширителя непрерывной продувки низкого давления (РНП НД), кг/с,
определяется по формуле
,
где
– энтальпия пара с
давлением 0,12 МПа, отводимого от РНП НД в атмосферный деаэратор добавочной
воды, кДж/кг;
– энтальпия продувочной воды после
расширителя, равная энтальпии конденсата при давлении 0,12 МПа, кДж/кг.
т/ч.
Расход
отсепарированного пара РНП НД, кг/с, определяется из уравнения материального баланса
расширителя
т/ч.
5.2.3 Расчет расхода добавочной воды
Количество
добавочной воды, кг/с, определяется по формуле
где
потери с продувочной
водой (после ТНП), кг/с;
потери в основном цикле с
утечками, кг/с; приняты 1,5% от суммарной производительности котлов;
количество невозвращённого
с производства конденсата, кг/с;
кг/с;
G
5.2.4 Расчет
температуры добавочной воды после теплообменника непрерывной продувки
Температура
добавочной воды после теплообменника непрерывной продувки, °С, определяется из
уравнения теплового баланса водоводяного ТНП
,
где
–
температура сырой добавочной воды, принимается зимой 5°С; летом 15°С;
– температура продувочной
воды после теплообменника непрерывной продувки, °С;
эта вода может сбрасываться в канализацию, поэтому ее температура не должна
превышать 50°С;
1,2
– коэффициент, учитывающий собственные нужды химцеха (принято 20%
расхода обрабатываемой воды ).
-Отопительный период
°С.
-Неотопительный период
°С.
5.2.5 Расход пара на ПВП 1 добавочной воды.
Расход
пара теплофикационного отбора на ПВП1, кг/с, определяется по формуле
,
где
– температура
добавочной воды после ПВП1 (перед ХВО), °С;
по условиям работы с ионообменными смолами принята 35°С.
-Расход пара на
ПВП 1 добавочной воды в
1 режиме:
-Расход пара на ПВП 1
добавочной воды в
2 режиме:
-Расход пара на ПВП 1
добавочной воды в
3 режиме:
В 4 режиме
подогрев добавочной воды в ПВП1 не требуется (37,60С).
5.2.6 Расход пара на ПВП 2 добавочной воды.
Расход
пара на ПВП2, кг/с, определяется по формуле
,
где
– температура
добавочной воды перед деаэратором добавочной воды (после ПВП2) °С; принята 85°С;
– температура добавочной
воды после химводоочистки, °С;
принимается на 5°С
меньше, чем перед цехом ХВО (30°С).
-Расход пара на ПВП 2
добавочной воды в
1 режиме:
-Расход пара на ПВП 2
добавочной воды в
2 режиме:
-Расход пара на ПВП 2
добавочной воды в
3 режиме:
-Расход пара на ПВП 2
добавочной воды в
4 режиме:
5.2.7 Расход греющего пара на деаэратор добавочной
вод.
Для определения расхода
греющего пара на деаэратор составляются уравнения теплового и материального
балансов атмосферного деаэратора (без учета выпара деаэратора):
;
,
где – расход воды на выходе из
деаэратора, кг/с;
– температура
деаэрированной воды после атмосферного деаэратора, равная 104°С.
Из полученной системы
уравнений определяется расход пара на деаэратор
.
-Расход греющего пара
на деаэратор 0,12 МПа в
1 режиме:
-Расход греющего пара
на деаэратор 0,12 МПа в
2 режиме:
-Расход греющего пара
на деаэратор 0,12 МПа в
3 режиме:
-Расход греющего пара
на деаэратор 0,12 МПа в
4 режиме:
5.2.8 Расчет суммарного расхода пара
теплофикационного отбора на подготовку добавочной воды
.
Первый режим
т/ч.
-Второй режим
т/ч.
-Третий режим
т/ч.
-Четвертый режим
т/ч.
6.Балансы пара.
Загрузка турбин и котлов
6.1 Расчет
суммарного расхода пара теплофикационного отбора
Расход
пара из теплофикационных отборов турбин равен сумме расходов пара на подготовку
подпиточной, сетевой и добавочной воды:
.
-Первый режим
т/ч.
-Второй режим
т/ч.
-Третий режим
т/ч.
-Четвертый режим
т/ч.
6.2 Составление
балансов пара
Определив необходимые
количества пара из теплофикационных отборов турбин, загружаются выбранные
турбины, и определяются расходы острого пара на турбины с помощью диаграмм
режимов. При определении расхода пара на турбины приняты номинальные значения
электрической мощности турбин Т-110-12,8 и Т-50/60-12,8 (соответственно, 110
МВт и 50 МВт).
6.2.1 Расчет РОУ 1,28/0,12.
Расход
охлаждающей воды на 1 кг первичного пара для РОУ 1,28/0, рассчитывается по
формуле
где
W – расход охлаждающей воды на
охладитель, т/ч;
и – энтальпии, соответственно, первичного (1,28
МПа) и вторичного пара (0,12 МПа), кДж/кг;
– энтальпия охлаждающей
воды, кДж/кг (в качестве охлаждающей принята питательная вода с температурой
160°С);
– энтальпия конденсата
вторичного пара, кДж/кг;
– коэффициент, учитывающий
долю воды, не испаряющейся в охладителе и сливаемой в дренажную систему (=0,65÷0,7).
Расход первичного
пара на РОУ 1,28/0,12 определяется по формуле:
-Первый режим
;
-Второй режим
.
6.2.2 Расчет РОУ 13,8/1,28.
где
W – расход охлаждающей воды на
охладитель, т/ч;
и – энтальпии, соответственно, первичного (13,8
МПа) и вторичного пара (1,28 МПа), кДж/кг;
– энтальпия охлаждающей
воды, кДж/кг (в качестве охлаждающей принята питательная вода с температурой
160°С);
– энтальпия конденсата
вторичного пара, кДж/кг;
– коэффициент, учитывающий
долю воды, не испаряющейся в охладителе и сливаемой в дренажную систему (=0,65÷0,7).
Расход первичного
пара на РОУ 1,28/0,12 определяется по формуле:
-Первый режим
-Второй режим
-Третий режим
-Четвертый режим
В качестве источника
пиковой мощности, для покрытия пиковых тепловых нагрузок, по величине Qпп=164,194МВт выбираем 3 водогрейных
котла КВ-Р-52,8-150 с суммарной теплопроизводительностью 174,6 МВт.
Табл.1 Баланс пара
на ТЭЦ
Приход
|
Расход
|
Наименование
|
1
|
2
|
3
|
4
|
Наименование
|
1
|
2
|
3
|
4
|
Острый пар 13,8 МПа
|
Е-420-13,8-560
|
420
|
420
|
320
|
411,5
|
Т-110-12,8
|
480
|
480
|
480
|
400
|
Е-420-13,8-560
|
389
|
359,8
|
368
|
-
|
Т-50/60-12,8
|
256
|
256
|
195
|
−
|
РОУ-13,8/1,28
|
73
|
43,8
|
13
|
11,5
|
Итого
|
809
|
779,8
|
688
|
411,5
|
Итого
|
809
|
779,8
|
688
|
411,5
|
Пар производственного отбора 1,28
МПа
|
РОУ-13,8/1,28
|
101,9
|
61
|
18
|
16
|
СН
|
25
|
20
|
18
|
16
|
РОУ1,28/0,12
|
76,9
|
41
|
-
|
-
|
Итого
|
101,9
|
61
|
18
|
16
|
Итого
|
101,9
|
61
|
18
|
16
|
Пар теплофикационного отбора 0,12
МПа
|
Т-110-12,8(DТ-ОТБ=320)
|
320
|
320
|
320
|
51,03
|
ПВП подп.
|
47,2
|
45,9
|
44,8
|
14,52
|
ОП
|
548
|
506
|
370
|
33,7
|
Т-50/60-12,8(DТ-ОТБ=185)
|
185
|
185
|
98,12
|
−
|
ПВП1
|
0,43
|
0,414
|
0,112
|
-
|
ПВП2
|
2,83
|
2,56
|
2,48
|
2,46
|
93,91
|
50,414
|
-
|
−
|
Д 0,12 МПа
|
0,65
|
0,54
|
0,44
|
0,35
|
Итого
|
598,91
|
555,414
|
418,12
|
51,03
|
Итого
|
598,91
|
555,414
|
418,12
|
51,03
|
Список литературы
1. Тепловые и
атомные электрические станции. Расчёт тепловых схем ТЭЦ. Учебное пособие для
студентов теплоэнергетических специальностей очной и заочной форм обучения. Составители: Никифорова С.В., Сушко С.Н., Воронков
В.В. – Иркутск: изд-во ИрГТУ, 2010 г. – 94 с.
2. Справочники по
теплоэнергетическому оборудованию.
Приложение А
Графики тепловых
нагрузок
Рис. А1 График тепловых нагрузок
Рис. А2 График
температуры сетевой воды