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.

В качестве 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;

- 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 N_н = 80 МВт спроизводственным 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:

1. Начальные параметры пара – p₀ = 12,8 МПа, t₀ = 555 °С.

2. Температура питательной воды – t_п.в = 249 °С.

3. Давление пара в конденсаторе – p_к = 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 ( N_н = 80 МВт) и приноминальных расходах в отборы – 124,4 кг/с.

7. Расход охлаждающей воды (рассчитанный при номинальной температуре охлаждающей воды 20 °С) – 2222кг/с.

Согласно [I] для турбин ПТ–80–12,8/1,3 имеем параметры пара в отборах, приведенные в табл. 2:

Таблица 2. Параметры пара в отборах турбины ПТ–80–12,8/1,3

*– 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 a_ТЭЦ и выбранному температурному графику теплосети t₁/t₂ определяют температуру сетевой воды за сетевыми подогревателями:

2. По принятой величине недогрева воды dt и значению t¢₂ находят температуру насыщения в сетевом подогревателе (ВСП)

t ^н_СП = t¢₂ +dt.

По таблицам [11] определяют давление пара в СП (p_СП).

3. Давление пара в теплофикационном отборе с учетом потерь в паропроводах (Dp) p_Т = p_СП /(1 - Dp) MПa, где Dp = 3¸10 %.

По действительному значению давления в теплофикационном отборе уточняется давление пара в нерегулируемых отборах турбины между промышленным и теплофикационным отборами. Уточнение производится с помощью уравнения Флюгеля:

Здесь D / D₀ – отношение действительного расхода пара через часть среднего давления (ЧСД) к расходу пара по справочным данным (для упрощения принимают D / D₀ »1);

p_Т0 , p_Т – давления пара в теплофикационном отборе по справочнику и действительное, МПа.

Давление пара в производственном отборе определяется характером потребителей, подключенных к ТЭЦ, и устанавливается на основе данных о давлении пара у потребителей:

p_потр = 0,196 ¸ 0,785 МПа – для текстильной, пищевой, кожевенной промышленности;

p_потр = 0,981 ¸ 1,962 МПа – для химической и нефтеперерабатывающей промышленности;

p_потр = 0,785 ¸ 1,079 МПа – для машиностроения.

Потеря давления в паропроводах от ТЭЦ до пароприемников составляет (в зависимости от длины паропровода)
Dp_трассы = 0,147 ¸ 0,245 МПа, p_п = p_потр + Dp_трассы .

После того как установлены давления в регулируемых и нерегулируемых отборах, предоставляется возможность построить условный процесс расширения пара для турбины в h, s – диаграмме.

При известных из характеристики турбины начальных параметрах (p₀, t₀) и конечном давлении (p_к) для построения условного процесса необходимо, прежде всего, установить:

- потерю давления в органах регулирования, в перепускных трубах и контуре газового промперегрева с отсечными клапанами;

- внутренние относительные КПД (h_oi) по отсекам турбины.

Потерю давления в указанных элементах турбины согласно [1] можно принимать:

- в клапанах свежего пара при полном их открытии – 3 ¸ 5 %,

- в клапанах перепуска пара из камеры регулируемого отбора при полном их открытии – 3 ¸ 5 %,

- в перепускных трубах из одного корпуса в следующий – 1 ¸ 2 %,

- в контуре газового промежуточного перегрева в отсечных клапанах – 10 ¸ 15 %.

При частичном открытии перепускных клапанов потеря в них в зависимости от системы парораспределения и режима работы турбины может достигать 30 ¸ 40 % и более.

Таким образом, можно принимать:

p¢₀ = (0,97 ¸ 0,95) p₀,

p¢_ПП = (0,9 ¸ 0,85) p_ПП ,

p¢_e1 = (0,97 ¸ 0,95) p_e1, где p_e1 = p_п,

p¢_e2 = (0,3 ¸ 0,4) p_e2, где p_e2 = p_т.

С учетом этих значений потерь давления построены процессы в h, s – диаграмме для чисто конденсационной турбины, для турбины с двумя регулируемыми отборами и для турбины с противодавлением (см. рис.2).

Внутренние относительные КПД по отсекам турбин (h_oi) принимаются по справочным или заводским данным.

При принятых значениях h_oi для ЧВД, ЧНД турбины и известных из построения энтальпиях в конце адиабатического расширения в отсеках турбины действительные энтальпии определяются из соотношений (см. рис. 2,в):

h₃ = h₀ – (h₀ –h_3a) ,

h₅ = h₃ – (h₃ –h_5a) ,

h_k = h₅ – (h₅ –h_ka) .

Разность энтальпий в начале и конце расширения пара в турбине (h₀ –h_k), полученная при построении условного процесса в
h, s – диаграмме для теплофикационных турбин, представляет используемый в турбине теплоперепад, то есть

H_i = h₀ – h_k ,

так как потеря теплоты с выходной скоростью в последней ступени при номинальных расходах пара в регулируемые отборы незначительна.

Для конденсационных турбин потерю теплоты с выходной скоростью последней ступени при определении используемого теплоперепада необходимо учитывать, и поэтому

- для цикла без промежуточного перегрева (рис. 2,а)

H_i = h₀ - h^*_k - h_в = h₀ - h_k ,

- для цикла с промежуточным перегревом (рис. 2,б)

H_i = h₀ - h₂ + h_ПП - h^*_k - h_в = h₀ – h_k + D h_ПП ,

где D h_ПП = h_ПП - h₂ .

После построения процесса расширения пара в турбине в h, s –диаграмме наносятся изобары нерегулируемых отборов на регенеративные подогреватели – p₁, p₂,…, p_п – и устанавливаются энтальпии пара в этих отборах – h₁, h₂,…, h_п .

Баланс пара и воды

При расчетах тепловых схем в курсовых и дипломных проектах допустимо принять упрощенный метод учета потерь пара и конденсата в цикле станции, протечек пара через концевые уплотнения и расход, поступающий на эжекторные установки.

Потери пара и конденсата в цикле составляют 2 % от расхода пара на турбину, то есть

D_ут = 0,02 D,

а расход пара на концевые уплотнения и эжекторы – 1 %, то есть

D_КУ + D_ЭЖ = 0,01 D,

где D – расход пара на турбину (через ее стопорный клапан) при расчетном режиме, кг/с.

Можно считать также, что теплота пара, проходящего через концевые уплотнения и штоки, в элементах тепловой схемы не используется. Принимая условно, что утечки сосредоточены в месте наивысшего уровня рабочего тела, расход пара из котла можно выразить как (кг/с)

D_К = (2 + 0,02 + 0,01)×D = 1,03×D,

Расход питательной воды на котел (кг/с)

D_п.в = D_к + D_пр ,

где D_пр –расход котловой воды, идущей в непрерывную продувку, кг/с.

D_пр = 0,01 p_пр D_к ,

p_пр – процент (размер) непрерывной продувки котла.

Размер непрерывной продувки парогенераторов определяется величиной потерь пара и конденсата в цикле станции и у тепловых потребителей, качеством (составом примесей) добавочной воды, возвращаемого и турбинного конденсата, требованиями к качеству насыщенного пара и совершенством сепарационных устройств котлоагрегата.

В курсовом и дипломном проектах размер продувки принимается в соответствии с данными [10]:

а) при восполнении потерь дистиллятом испарителей (паропреобразователей) или обессоленной водой – не более 0,5 и не менее 0,3 %;

б) при восполнении потерь химически очищенной водой – не более 3 % и не менее 0,5 %;

в) при высокой минерализованности исходной воды, большом невозврате конденсата от потребителей – до 5 %.

Расход добавочной воды, направляемой из станционной химводоочистки в цикл станции,

D_доб = D_ут + (1 - K) D_пр + D_в.р .

Здесь D_в.р – расход воды, выходящей из расширителя непрерывной продувки.

D_в.р = (1 - b) D_пр ,

b – доля пара, выделяющегося из продувочной воды в расширителе непрерывной продувки,

где сt_к.в – энтальпия котловой воды, определяемая по давлению в барабане, кДж/кг;

сt_в.р – энтальпия воды в расширителе, кДж/кг. Определяется по давлению в деаэраторе, куда он подключен с учетом потери давления в сепарационном устройстве расширителя и соединенных паропроводов в размере » 10 %;

h_п.р – энтальпия влажного насыщенного пара, выходящего из расширителя. Если принять его влажность равной 3 %, то

h_п.р = сt_в.р + 0,97 r ;

K – коэффициент возврата конденсата с производства.

В этом случае, если значение K не обусловлено заданием, при расчетах рекомендуется принимать:

для машиностроительных заводов – 0,50 ¸ 0,80

для автомобильных заводов – 0,60 ¸ 0,70

для металлургических заводов – 0,10 ¸ 0,50

для алюминиевых заводов – 0,60 ¸ 0,85

для текстильных фабрик – 0,70 ¸ 0,80

для бумажных фабрик – 0,30 ¸ 0,60

для заводов синтетического каучука – 0,30 ¸ 0,60

для заводов химической промышленности – 0,40 ¸ 0,60

для заводов искусственного бензина – 0,45 ¸ 0,55

для нефтеперерабатывающих заводов – 0,10 ¸ 0,50

для деревообрабатывающих заводов – 0,80 ¸ 0,90

для пищевых комбинатов – 0,60 ¸ 0,80

для бань, прачечных, кухонь – 0,80 ¸ 0,90

Большие значения K относятся к новым предприятиям с современным оборудованием, меньшие – к предприятиям со старым оборудованием.

При закрытой системе горячего водоснабжения восполнение утечек системы теплоснабжения можно осуществлять химически очищенной водой, поступающей из станционных атмосферных или вакуумных деаэраторов. Но, как правило, на ТЭЦ существуют раздельные схемы подготовки добавочной воды для восполнения потерь в цикле и в теплосети. При закрытой системе расход воды на подпитку теплосети принимается раным 1 % от расхода сетевой воды, то есть

D_{подп.ТС} = 0,01 W ,

где W = Q_м / (ct₁ – ct₂), Q_м – максимальная тепловая нагрузка на станционную бойлерную при расчетной температуре наружного воздуха, МВт;

t₁, t₂ – температуры прямой и обратной воды в системе.

Расход воды, поступающей в химводоочистку, в среднем на 20 ¸ 30 % больше, чем ее производительность. Это обусловлено необходимостью использования части воды на собственные нужды станции.

1.4. Параметры теплоносителей по элементам тепловой
схемы

Перед расчетом элементов тепловой схемы необходимо установить температуры и энтальпии питательной воды и пара на различных участках тепловой схемы.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: