Расчет схемы электростанции

Расчет схемы электростанции

Введение

Принципиальная тепловая схема (ПТС) в значительной степени определяется типом проектируемой электростанции, а так же выбранным типом турбин, так как каждая турбина поставляется заводом-изготовителем вместе с соответствующим комплектом вспомогательного оборудования и типовой схемы регенерации. ПТС турбиной электростанции включает: котельный турбинный агрегаты с электрическим генератором и конденсатором; теплообменники - для отпуска тепла внешним потребителям (сетевые подогреватели, паропреобразователи), для использования тепла паром отработавшего в турбине, внутри электростанции (регенеративные подогреватели), для подготовки добавочной и питательной воды котлов (испарителя, деаэраторы). Принципиальная тепловая схема включает также насосы для перемычки рабочего тела (теплоносителя), как-то: питательные насосы котлов, испарителей и преобразователей; конденсационные насосы турбины, сетевых подогревателей, регенеративных подогревателей.

Основная цель расчета принципиальной тепловой схемы проектируемой конденсационной электростанции заключается в определении технических характеристик теплового оборудования обеспечивающих заданный график электрической нагрузки и требуемый уровень энергетических и технико-экономических показателей электростанции и её частей.

1. Описание схемы

Энергоблок  состоит из прямоточного парогенератора и одновальной конденсационной турбоустановки  сверхкритических параметров с одноступенчатым промежуточным перегревом пара.

Турбина имеет один ЦВД, один совмещенный цилиндр среднего давления с одним потоком низкого давления (ЦСНД), через который проходит 1/3 расхода пар, остальные 2/3 расхода направляется в двухпоточный ЦНД. Свежий пар ,  поступает в ЦВД, из второго отбора пар направляется на промежуточный перегрев пара. После промежуточного перегрева пар с параметрами  подводится в ЦСНД. Далее пар поступает в середину двухпоточного ЦНД.

Турбина имеет 8 нерегулируемых регенеративных отборов пара, причем из пятого отбора допускается отбор для подогрева сетевой воды. Конденсат турбины подогревается в охладителе уплотнений, а так же в четырех подогревателях низкого давления. После деаэратора вода питательным насосом прокачивается через три подогревателя высокого давления.

Питательный насос имеет конденсационный турбопривод, питаемый из третьего отбора турбины.

Дренажи ПВД сливаются каскадно в деаэратор. Дренажи ПНД5 и ПНД6 сливаются также каскадно в ПНД7, а затем дренажным насосом подаются в линию основного конденсата. Дренажи ПНД8 и ОУ поступают в конденсатосборник.

Греющий пар для сетевого подогревателя отбирается соответственно из 5-го отбора турбины. Конденсат греющего пара сливается поступает в деаэратор.

2. Построение процесса расширения пара на i - s диаграмме

конденсационный электростанция тепловой давление

Процесс расширения пара (рис. 2) построен с учетом потерь давления в регулирующих органах турбины в соответствии с начальными и конечными параметрами, а также по известным давлениям в отборах турбины [5].

Из характеристики турбины имеем:

начальные параметры пара:

давление Р_о = 240 бар (23,5 МВт);

температура t_о = 560 ^оС;

Линия О - О^' процесс дросселирования. Значение давления в точке О^' (рис. 2), с учетом мятия пара в регулируемых органах ЦВД определяется:

где  - потери от дросселирования пара в регулирующих органах цилиндра высокого давления.

Энтальпию пара в первом отборе определим как

Энтальпия пара во втором отборе

Аналогично определяем энтальпию пара в других отборах.

3. Определение параметров по элементам схемы

Покажем это на примере подогревателя высокого давления (ПВД1).

Принимая потери давления на тракте от турбины до подогревателя 5% [2, 3] давление у подогревателя составит

где  - давление в отборе.

Температура конденсата греющего пара по [4]

Энтальпия конденсата греющего пара по [4]

Температура питательной воды за подогревателем с учетом недогрева

где  - недогрев до температуры насыщения [3],

Энтальпия питательной воды за подогревателем

где с - теплоемкость воды ().

Энтальпия греющего пара

 (из i - s диаграммы).

Использованный теплоперепад на турбине

Аналогично рассчитываем параметры по другим элементам схемы. Результаты расчета сводим в табл. 1.

Таблица 1. Параметры основных элементов схемы

4. Расчет установки по подогреву сетевой воды

Для снабжения жилого поселка в тепловую схему включена установка сетевого подогревателя тепловой мощностью 50 МВт, который питается паром из пятого отбора.

Расход сетевой воды составит

где  - теплоемкость воды;

- температура сетевой воды в прямой линии, ^оС;

- температура сетевой воды в обратной линии, ^оС.

Расход пара на сетевой подогреватель из уравнения теплового баланса.

откуда

Дренаж греющего пара сетевого подогревателя направляется в деаэратор.

5. Определение предварительного расхода пара на турбину

Расход пара на турбину определим из следующего выражения

где  - коэффициент недоиспользования мощности отопительного отбора.

Принимая коэффициент регенерации  [1] (с последующим уточнением). Расход пара на турбину с учетом регенерации составит

6. Баланс пара и конденсата

Расход пара на эжектор принят 0,5% [2, 4] расхода пара на турбину, т.е.

Расход пара на уплотнение турбины

 [2, 4],

Утечки пара и конденсата можно принять 2% [1] расхода пара на турбину, т.е.

Следовательно, расход перегретого пара составит

Расход питательной воды

7. Расчет схемы регенеративного подогрева питательной воды

Расчет регенеративной схемы производится последовательно для подогревателей высокого давления, деаэратора, подогревателей низкого давления на основе решения уравнений тепловых балансов.

ПВД1 Греющим паром для этого подогревателя служит пар первого отбора.

Уравнение теплового баланса имеет вид:

откуда расход пара на ПВД1

ПВД2 Греющим паром для этого подогревателя служит пар второго отбора.

Уравнение теплового баланса с учетом слива дренажа из ПВД1 в ПВД2 имеет вид:

откуда

ПВД3 Греющий пар поступает из третьего отбора.

Уравнение теплового баланса

откуда

Энтальпия питательной воды на входе в ПВД3 () определяется с учетом нагрева её в питательном насосе

где  - повышение энтальпии воды в питательном насосе [3].

где м³/кг - удельный объем воды в питательном насосе при [4];

 - КПД питательного насоса;

 - давление воды в питательном насосе, .

Давление воды после насоса

Давлении воды на входе в питательный насос

Тогда энтальпия воды за питательным насосом составит

Расход пара на ПВД3 составит:

8. Расчет деаэратора

Уравнение теплового баланса деаэратора составляется как уравнение смешивающего подогревателя. Поэтому в левой части уравнения суммируют все входящие в деаэратор потоки тепла, а в правой выходящий из деаэратора поток.

В деаэратор входят:

греющий пар из четвертого отбора в количестве  (подлежит определению) с энтальпией пара четвертого отбора ;

основной конденсат из ПНД5 в количестве  (подлежит определению) с энтальпией ;

дренаж сетевого подогревателя в количестве  с энтальпией .

Величины  и  определяются из уравнений материального и теплового балансов деаэратора.

Уравнение материального баланса

Уравнение теплового баланса деаэратора

где - энтальпия конденсата греющего пара деаэратора при абсолютном давлении .

откуда , .

9. Расчет подогревателей низкого давления

ПНД5 Уравнение теплового баланса

Расход пара на ПНД5 составит

ПНД6 Уравнение теплового баланса

где  - энтальпия питательной воды за смесителем, .

Уравнение теплового баланса для смесителя

Уравнение теплового баланса для ПНД7

Подставляя значения и решая совместно последние три уравнения, находим  

Расход пара в конденсатор

где  - расход поступающего в конденсатор пара на уплотнение.

Количество конденсата проходящего через ПВД8

ПНД8 Уравнение теплового баланса подогревателя

где  - энтальпия конденсата, входящего в ПНД8, с учетом нагрева в сальниковом подогревателе и эжекторе ().

Расход пара на ПНД8 равен

Проверка баланса пара в турбине

Проверка по балансу мощности

Несоответствие заданной мощности

, что составляет , что допустимо [3].

Уточнение расхода пара на турбину

Уточненное значение коэффициента регенерации

10. Расчет технико-экономических показателей

Расход тепла на котел

где  - доля пара на промперегрев.

Полный расход топлива

Полный расход тепла на турбоустановку

Тепло затраченное на теплового потребителя

Расход тепла на выработку электроэнергии

Расход топлива на выработку электроэнергии

где

.

где

где

.

Удельный расход топлива на выработку электроэнергии

Расход топлива на выработку тепла

Удельный расход топлива на выработку тепла

Список литературы

1. Тепловые и атомные электрические станции. Справочник / Под общей ред. В.А. Григорьев, В.М. Зорина 2-е переработ.-М.:Энергоатомиздат, 1989.

2. Нормы технологического проектирования ТЭС М.: Энергия, 1981.

. Рыжкин В.Я. ТЭС. М.:Энергоатомиздат, 1987.

. Ривкин С.П., Александров А.А. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Энергия, 1980.

. Шляхин П.Н., Бершадский М.А. Краткий справочник по паротурбинным установкам М.: Энергия, 1970.