Расчет тепловой схемы турбины P–50–12,8/1,3

Примем параметры пара перед турбиной и перед соплами первой ступени турбины P–50–12,8/1,3 такими же, как и для турбины ПТ–135/165–12,8/1,5, а именно: p₀ = 12,75 МПа, t₀ = 555 °С; p₀ ' = 12,11 МПа, t₀' = 552 °С .

Давление за последней ступенью этой турбины такое же, как и в регулируемом производственном отборе турбины ПТ –
p_к = 1,47 МПа.

Для построения процесса расширения пара в турбине по уравнению Флюгеля найдем давления пара в нерегулируемых отборах при противодавлении 1,47 МПа.

При неизменной электрической мощности N_э = 50 МВт повышение противодавления с 1,08 до 1,47 МПа приводит к увеличению пропуска пара в 1,11 раза [3,13].

Следовательно, давления в нерегулируемых отборах можно записать следующим образом:

Можно считать, округляя до сотых, что p₂ = 2,54 МПа,
a p₁ = 4,12 МПа. Внутренний относительный КПД турбины принимаем согласно заводским данным – h_oi = 0,828 (по состоянию перед стопорным клапаном).

Конечное состояние пара в турбине при принятом h_oi определяется энтальпией в конденсаторе (при p_к = 1,47 МПа).

h_к =h₀ –(h₀ – h_ка) h_oi = 3488,2-(3488,2 - 2892,0)×0,828 = 2994,5 кДж/кг.

Процесс расширения пара в турбине P–50–130/13 дан на рис.4. На рисунке нанесены параметры пара в отборах и давления у регенеративных подогревателей. Давления и температуры пара в камерах отборов, принятые потери давления в паропроводах и состояние перед регенеративными подогревателями в рассматриваемой турбине даются в табл.5.

2.3.1. Исходные условия для определения параметров пара,
питательной воды и конденсата в системе регенерации турбин

Для определения параметров питательной воды и параметров пара после охладителей пара (ПВД) принимаем:

- потери давления в паропроводах от камер турбины до соответствующих подогревателей в размере 4,5,6,7,8,9 % (от первого отбора до последующего),

- недогрев питательной воды в основной поверхности ПВД
и ПНД δt_нед = 5 °С,

- недоохлаждение конденсата греющего пара в охладителях конденсата для ПВД для ПНД –

- гидравлическое сопротивление каждого ПВД, включая трубопроводы и арматуру, и ПНД соответственно

- падение давления греющего пара во встроенных пароохладителях Δp_ОП = 1,5 %,

- недоохлаждение пара в охладителях пара (относительно температуры насыщения при p_ОП) δt_ОП = 15 °С,

- подогрев турбинного конденсата в эжекторном и сальниковом подогревателях Δt_ЭЖ = 5 °С, Δt_СП = 8 °С.

Найдем параметры воды и водяного пара в системе регенерации турбины P–50–130/13.

Параметры питательной воды после деаэратора устанавливаются исходя из условия, что охлаждение ее в баке – аккумуляторе отсутствует. Поэтому за деаэратором имеем:

давление p_Д = 0,589 МПа,

температуру t_Д = 158,08 °С,

энтальпию ct_Д = 667,5 кДж/кг.

Параметры воды после питательного насоса:

а) при p₀ = 12,75 МПа давление на нагнетании насоса
p_нагн = 18,1485 МПа;

б) повышение энтальпии в насосе (кДж/кг):

При p_Д = 0,589 МПа, известной высоте установки деаэратора над осью насоса (20 м) и нормативной величине сопротивления тракта всасывания Δp_вс = 0,0098 МПа давление на всасывающем патрубке насоса p_вс = 0,589 + 20/102 - 0,0098 = 0,775 МПа.

Удельный объем воды в насосе определяется по ее средней температуре (t_н^ср = 160 °С) и среднему давлению
(p_н^ср= 907,81 МПа) и составляет v_нас^ср = 0,0010959 м³/кг.

При среднем значении η_н = 0,78 найдем

Таким образом, энтальпия воды после питательного насоса

ct_ПН = ct_Д + Δh_ПН = 667,5 + 24,4 = 691,9 кДж/кг.

При p_нагн = 18,15 МПа и сt_ПН = 691,9 кДж/кг температура воды будет t_ПН = 161,4 °С.

По принятым значениям Δp_ОП = 1,5 % и Δt_OП = 15 °С устанавливаем параметры греющего пара после охладителей пара:

= 0,985·3,95 = 3,894 МПа, = 248,7 °С ,

= 0,985·2,41 = 2,377 МПа, = 218,9 °С,

= 0,985·1,38 = 1,362 МПа, = 193,6 °С.

Тогда t'_пе3 = 248,7 + 15 = 263,7 °С,

t'_пе2 = 218,9 + 15 = 233,9 °С,

t'_пе1 = 193,6 + 15 = 208,6 °С.

По [11], по известным t'_пе и p , определим:

h'₃ = 2856,7 кДж/кг,

h'₂ = 2847,5 кДж/кг,

h'₁ = 2828,7 кДж/кг.

По принятым значениям δt_нед = 5 °С найдем температуру питательной воды перед ОП.

= - δt_нед = 248,7 - 5 =. 243,2 °С,

= 210,9 - 5 = 213,9 °С,

= 193,6 – 5 = 188,6 °С.

При давлениях воды в трубной системе каждого подогревателя равных 17,65, 17,17, 16,68 МПа и найденных по литературе [11] температурах определяем энтальпии воды:

= 1055,5 кДж/кг, = 921,8 кДж/кг, = 809,9 кДж/кг.

Найдем температуру и энтальпию конденсата, сливаемого из каждого ПВД. При принятом недоохлаждении конденсата
Δt_ок^пвд = 5 °С имеем:

t_к3 = t₂ +5 °С; t_к2 = t₁ + 5 °С; t_к1 = t_пн + 5 °С;

t_пн = 161,4 °С → t_к1 = 161,4 + 5 = 166,4 °C,

ct_к1 = 703,5 кДж/кг (при p₁' = 1,38 МПа).

Температура питательной воды за подогревателем может быть найдена как

t₁ = + Δt_ОП-1; t₂ = + Δt_ОП-2 ,

где Δt_ОП – подогрев воды в охладителях пара.

Принимаем Δt_ОП-1 = 2 °С и Δt_ОП-2 = 3 °С, тогда

t₁ = 188,6 + 2 = 190,6 °С; t₂ = 219,9 + 3 = 216,9 °С,

t_к2 = 190,6 + 5 = 195,6 °С; t_к3 = 216,9 + 5 = 221,9 °С.

По таблицам Александрова для воды находим:

сt_к2 = 833,6 кДж/кг (при 2,28 МПа),

сt_к3 = 953,6 кДж/кг (при 3,90 МПа).

2.3.2. Расчет ПВД

Для определения расхода пара составляем уравнения теплового баланса для каждого ПВД в соответствии с расчетной схемой, приведенной на рис.5.

Уравнения теплового баланса:

для I участка

D₃ (h₃ - ct_к3) + D₂ (h₂ – h₂) = K₃ D_п.в (ct₃ - ct₂),

для II участка

D₂ (h₂ - ct_к2) + D₁ (h₁ – h₁) + D₃ (ct_к3 - ct_к2)= K₂ D_п.в ( ct₂ - ct₁),

для III участка

D₁ (h₁ - ct_к1) + (D₂ + D₃) ( ct_к2 - ct_к1) = K₁ D_п.в ( ct₁ - ct_п.в).

Принимаем коэффициенты, учитывающие потери теплоты в подогревателях:

Подставим известные значения энтальпий и получим:

для I участка

D₃ (2856,7-953,6)+D₂·(3104 - 2847,5) = 1,039329·D·(1055,6 - 921,8).

для II участка

D₂ (2847,5 - 833,8) + D₁ (2994 - 2828,7) + D₃ (953,6 - 833,8) =

= 1,038298·D·(921,8 - 809,9).

для III участка

D₁(2828,7-703,5)+(D₂+D₃)·(833,8-703,5)=1,037266·D·(809,9-691,9).

Проведем арифметические вычисления:

1) 1903,098·D₃ + 256,476·D₂ = 138,91775·D,

2) 2013,714·D₂ + 165,331·D₁ + 119,834·D₃ = 116,15751·D,

3) 2125,168·D₁ + 130,309·( D₂ + D₃) = 122,44925·D.

Решим полученную систему уравнений путем выражения одних неизвестных через другие, для чего разделим обе части уравнения (1) на 256,476:

1′) 7,42017·D₃ + D₂ = 0,54164·D,

обе части уравнения (2) на 119,834:

2′) 16,804195·D₂ + 1,3796668·D₁ + D₃ = 0,96932·D,

обе части уравнения (3) на 130,309:

3′) 16,308681·D₁ + D₂ + D₃ = 0,9396875·D.

Из (1′) выразим D₂ = 0,54164·D - 7,4201796·D₃. (А)

Подставим выражение (А) в (2′):

16,804195·(0,54164·D-7,4201796·D₃)+1,3796668·D₁+D₃=0,96932·D;

9,1018241·D - 124,69014·D₃ + 1,3796668·D₁ + D₃ = 0,96932·D;

123,69014·D₃ = 8,132504·D + 1,3796668·D₁.

Из полученного выражения определим расход D₃:

D₃ = 0,065749·D + 0,011154218·D₁. (Б)

Подставим выражения, определяющие D₂ и D₃, в (3′):

16,308681·D₁+0,54164·D-7,4201796·(0,065749·D+0,01154218·D₁) +

+ 0,065749·D + 0,011154218·D₁ = 0,9396875·D;

16,308681·D₁ - 0,082766167·D₁ +0,011154218·D₁ =

= 0,9396875·D - 0,54164·D + 0,48786938·D - 0,065749·D;

16,237069·D₁ = 0,8201678·D.

Из полученного выражения определим расход D₁:

Подставив это выражение в уравнение (Б), имеем:

D₃=0,065749·D+0,050512·0,011154218·D=0,066312421·D.

При подстановке в уравнение (А) получим:

D₂ = 0,54164·D - 7,4201796·0.066312421·D = 0,04959·D.

Подогрев питательной воды в охладителях пара устанавливаем из уравнений тепловых балансов.

Для ОП – 3: D₃ (h₃ – h₃) = k₃ D_п.в (ct₃ – ct₃) = k₃ D_п.в Δct₃;

ct₃ = ct₃ + Δct₃ = 1055,5 + 22,7 = 1078,2 кДж/кг.

По p_п.в = 16,68 МПа и ct₃ определяем t₃ = 248,1 °С [11].

Для ОП – 2: D₂ (h₂ – h₂) = k₂ D_п.в Δct₂;

ct₂ = ct₂ + Δct₂ = 921,8 + 12,2 = 934,0 кДж/кг.

По p_п.в = 17,17 МПа и ct₂ определяем t₂ = 216,9 °С.

Для ОП – 1: D₁·(h₁ – h₁) = k₁ D_п.в Δct₁;

ct₁ = ct₁ + Δct₁ = 809,9 + 8,1 = 818,0 кДж/кг.

По p_п.в = 17,66 МПа и ct₁ определяем t₁ = 190,6 °С.

Проверяем правильность выполненных расчетов по тепловым балансам ПВД в целом:

D₃^*·(h₃ –ct_к1) =к₃·D_п.в·( ct₃ - ct₂).

D₂^*(h₂-ct_к2)+D₃(ct_к3-ct_к2)=к₂ D_пв(ct₂-ct₁).

Расход пара на турбину можно определить следующим образом:

D = d_э N_э + ∑y_m D_m = d_э N_э + D₃ y₃ + D₂ y₂.

Удельный электрический расход пара на турбину выражается как

,

где η_м, η_г – механический КПД турбины и КПД электрического генератора.

Коэффициенты недовыработки отборов:

D = 7,592·50000 + 0,066312·D·0,441117 + 0,04959·D·0,222582 =

= 374353,7 + 0,02925135·D + 0,0110378·D.

D = 374353,7 / (0,9597109·3600) = 108,353 кг/с.

Определяем расходы пара на регенеративные подогреватели:

D₃ = 0,066312·108,353 = 7,1851 кг/с ≈ 7,2 кг/с,

D₂ = 0,04959·108,353 = 5,3732 кг/с ≈ 5,4 кг/с,

D₁ = 0,050512·108,353 = 5,4731 кг/с ≈ 5,5 кг/с.

∑ D = 18,03 кг/с.

Расход пара на производство из турбины P-50-130/13

D_пр^Р-50 = 108,353 - 18,03 = 90,323 кг/с.

Расход питательной воды, проходящей через ПВД турбины,

D_п.в^Р-50 = 1,031083·108,353 = 111,72 кг/с.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: