Схемы конденсационного энергоблока
Аннотация
В данной выпускной работе
была составлена и рассчитана схема конденсационного энергоблока мощностью 210
мвт с турбиной К-210-130. В исследовательской части был произведён тепловой
расчёт парогенератора.
Работа включает в себя
страниц, таблиц, рисунков, К работе также прилагается листа графических работ
формата А1.
конденсационный
энергоблок котел турбоустановка
Введение
В данной дипломной работе
составлена и рассчитана принципиальная тепловая схема энергоблока с турбиной
К-210-130. Определено основное содержание технологического процесса
преобразования тепловой энергии на электростанции. На чертеже, изображающем
принципиальную тепловую схему, показано теплоэнергетическое оборудование вместе
с линиями (трубопроводами) пара и воды (конденсата), связывающими это
оборудование в единую установку.
При расчёте
принципиальной тепловой схемы была достигнута основная цель - определены
технические характеристики теплового оборудования, обеспечивающие заданный
график электрической нагрузки и требуемый уровень энергетических и
технико-экономических показателей электростанции. На первом этапе были
определены состояния водяного пара в ступенях турбины. На втором этапе были
составлены соотношения материальных балансов потоков пара и воды. Для удобства
расчётов расход свежего пара на турбину принят за единицу, а остальные потоки
пара и воды выражены по отношению к этой величине. На третьем этапе были
составлены и решены (если требуется, то совместно с уравнениями материального
баланса) уравнения теплового баланса теплообменников турбоустановки. На
четвёртом этапе был определён расход пара на турбину из условия заданной
электрической мощности. Пятый завершающий этап - определение энергетических
показателей турбоустановки и энергоблока.
В исследовательской части
были отражены проблемы организации эксплуатации котлоагрегатов, связанные с
образованием отложений на внутренних и внешних поверхностях нагрева.
Разработаны методы борьбы с данными отложениями и сделаны соответствующие
выводы.
Технологическая часть
1. Расчёт тепловой
схемы конденсационного Энергоблока 210 мвт
1.1 Принципиальная
тепловая схема энергоблока мощностью 210 мвт
Расчёт принципиальной
тепловой схемы проведён с целью определения параметров и величины потоков рабочего
тела (пара, конденсата и питательной воды) в различных участках
технологического цикла, а также мощности и показателей тепловой экономичности.
Энергоблок 210 мвт
состоит из барабанного парогенератора и одновальной конденсационной
турбоустановки К-210-130 номинальной мощностью 210 мвт, с параметрами свежего
пара:
Давление Р=130 ат. (12,75
мпа);
Температура 565 °С.
Топливо – уголь Егоршинского месторождения (Свердловская обл.),
марки ПА. Принципиальная тепловая схема энергоблока приведена на
рисунке 1.1
Турбина имеет три
цилиндра. Свежий пар поступает в ЦВД, включающий регулирующую одновенечную
ступень и одинадцать ступеней активного типа. После ЦВД пар поступает на
промежуточный перегрев, после которого с параметрами рпп=2,35 мпа и tпп= 565 °С поступает в ЦСД. Цилиндр среднего
давления имеет одинадцать ступеней. После ЦСД пар поступает в двухпоточный
цилиндр низкого давления, с четырьмя ступенями в каждом потоке.
Конечное давление пара в
турбине перед конденсатором Рк=0,034 ат. (0,00343 мпа).
Турбина имеет 7
регенеративных отборов пара. Подогрев конденсата и питательной воды паром,
отбираемым из проточной части турбины, является одним из эффективных способов
повышения экономичности тепловых электрических станций, получивших развитие с
повышением начальных параметров пара и внедрения промперегрева. Регенеративный
подогрев существенно сокращает удельный расход топлива на выработку
электроэнергии. Основным преимуществом регенерации является уменьшение расхода
пара в конденсатор и потерь тепла в нём. Регенеративный подогрев питательной
воды производится последовательно в нескольких подогревателях, что существенно
повышает тепловую экономичность цикла. В зависимости от начальных параметров и
исходной температуры нагреваемого конденсата теплофикационных отборов
дополнительная выработка электроэнергии на регенеративных отборах ТЭС
составляет 8-35 % от выработки на внешнем теплопотреблении.
Подогрев питательной воды
осуществляется в поверхностных и смешивающих (при непосредственном контакте
воды с паром) регенеративных подогревателях. Основными подогревателями в
тепловой схеме ТЭС являются поверхностные. В качестве смешивающегося
подогревателя зачастую используется деаэратор, служащий в основном для удаления
вредных примесей газов из рабочего тела. В смешивающих подогревателях недогрев
равен нулю, что обусловливает большую их тепловую экономичность.
Конденсат турбины
подогревается в охладителе уплотнений ОУ и охладителе эжектора ОЭ, в четырех
регенеративных подогревателях низкого давления, а также в конденсаторе
испарителя (КИ). После деаэратора вода питательным насосом прокачивается через
три подогревателя высокого давления. Все ПВД имеют встроенные пароохладители, а
также снабжены встроенными охладителями дренажа помимо основной конденсирующей
поверхности, что повышает эффективность регенеративного цикла. Охладитель пара
использует теплоту перегрева пара для дополнительного подогрева питательной
воды на 2-5 °С выше
температуры воды на выходе из основной поверхности. Охладитель конденсата
охлаждает конденсат греющего пара ниже температуры насыщения, что уменьшает
вытеснение пара более низких отборов в случае каскадного слива конденсата из
подогревателя. Установка охладителей пара и конденсата даёт экономию топлива до
0,5-1 %.
Дренажи ПВД сливаются
каскадно в деаэратор. Дренажи ПНД4, ПНД5 сливаются каскадно в П6(смешивающего
типа) . Дренажи подогревателей ПНД7, ОУ и ОЭ поступают конденсатосборник
конденсатора.
Потери пара и воды энергоблока
восполняются дистиллятом, получаемым из одноступенчатой испарительной
установки. В испаритель (И) подается греющий пар из 5-го отбора турбины.
Вторичный пар конденсируется основным конденсатом в конденсаторе испарителя
(KИ), включенном между подогревателями ПНД5 и П6. Химически очищенная
добавочная вода поступает в испаритель через подогреватель добавочной воды
(ПДВ) и деаэратор испарителя (ДИ). Дистиллят откачивается в деаэратор
питательной воды дренажным насосом.
Принята следующая схема
использования протечек из уплотнений турбины: из стопорных клапанов ЦВД
протечки поступают в “горячую” нитку промежуточного перегрева; протечки
регулирующих клапанов ЦВД, стопорных и регулирующих клапанов ЦСД и первых камер
уплотнений ЦВД поступают в деаэратор питательной воды; из вторых камер
уплотнений ЦВД, из концевых уплотнений ЦВД, ЦСД и ЦНД пар отсасывается паровым
эжектором в охладитель уплотнений ОУ; к концевым уплотнениям ЦВД, ЦСД и ЦНД пар
подводится пар из деаэратора питательной воды.
Воздух из конденсаторов
ЦНД отсасывается водяными эжекторами.
1.2 Параметры пара и
воды турбоустановки
На рисунке 1.2. Показана
схема процесса работы пара в H,S-диаграмме.
Параметры и величины
потоков рабочего тела (пара, конденсата и питательной воды) в различных
участках технологического цикла приведены в таблице 1.1, где приняты следующие
обозначения:
Pп, Tп, hп - давление
(мпа), температура ( °С)
и энтальпия (кдж/кг) пара;
P¢п - давление пара перед подогревателями
регенеративной установки (мпа);
Tн, h'п - температура ( °С) и энтальпия (кдж/кг) конденсата
при давлении насыщения ;
q
- недогрев воды в поверхностных теплообменниках на выходе из встроенного пароохладителя
(°С);
Pв, Tв, hв - давление
(мпа), температура (°С)
и энтальпия (кдж/кг) воды после регенеративных подогревателей;
tr - суммарный подогрев воды в ступени
регенерации, включая собственно подогреватель, встроенные пароохладитель и
охладитель дренажа ( кдж/кг);
Qr - тепло, отдаваемое
греющим паром в ступени регенерации без учёта охладителя дренажа ( кдж/кг);
Точка процесса 0'
(рисунок 1) отвечает состоянию пара перед регулирующей ступенью ЦВД. Потери
давления в паропроводах отбираемого пара приняты 5-10 %, а дополнительная
потеря давления пара в охладителях составляет 2 %.
1.3 Балансы пара и
воды
Расчёт тепловой схемы
ведётся при электрической мощности генератора Wэ=210 мвт. Расходы отборов
определяются в долях расхода свежего пара. При этом подвод свежего пара к
стопорным клапанам ЦВД a0 =
1,0 , потери от утечек aут
= 0,01. Паровая нагрузка парогенератора и расход питательной воды составляют:
aпг = a0 + aут = 1,01.
aпв = aпг + aпр = 1,035,
Где aпр = 0,025 – расход продувочной воды.
1.3.1 Доли утечек и
протечек
Протечки пара из
уплотнений приняты равными:
Стопорные клапаны ЦВД: aс.к.= 0,0020;
Регулирующие клапаны ЦВД:
aр.к.= 0,0028;
Стопорные и регулирующие
клапаны ЦСД: aппc.р.= 0,0003;
Первые камеры переднего и
заднего уплотнений ЦВД: aу1=0,0043;
Отвод пара из вторых
камер переднего и заднего уплотнений ЦВД и из
Концевых уплотнений в
охладитель уплотнений ОУ: aоу =0,003;
Пара из первых камеры
переднего и заднего уплотнений ЦСД: aу2=0,0003 ;
Количество пара
уплотнений , направляемого в деаэратор питательной воды: aд.у. = aр.к.+ aу1+aппc.р = 0,0028+0,0043+0,0003 = 0,0074 ;
Количество пара,
подаваемого на концевые уплотнения турбины: aу.к.= 0,001;
Расход пара на эжектор
отсоса уплотнений: aэ.у.=
0,0008 ;
Количество
пара, отводимого из деаэратора на концевые
Уплотнния:
aу. Д.= aу. К.-2aу2 = 0,001-2·0,0003 = 0,0004 .
1.3.2 Балансы
расширителей непрерывной продувки
1) расход пара из
расширителя непрерывной продувки первой ступени
(выхлоп вторичного пара в
ДПВ)
, (1.1)
Где hпр=1560 кдж/кг- энтальпия продувочной воды,
при температуре насыщения в барабане парогенератора;
H`пр= 666 кдж/кг- энтальпия продувочной
воды, при температуре насыщения в деаэраторе питательной воды;
H``пр=2755 кдж/кг- энтальпия пара при
давлении насыщения в ДПВ;
Подставляя эти значения в
формулу (1.1) , получим
Αп1=0,011
2) расход пара из
расширителя непрерывной продувки второй ступени (выхлоп вторичного пара в
деаэратор испарителя ДИ)
, (1.2)
Где h`пр1= 437 кдж/кг- энтальпия
продувочной воды, при температуре насыщения в деаэраторе испарителя;
H``пр1=2680 кдж/кг- энтальпия пара при
давлении насыщения в ДИ;
Αпр1- расход
продувочной воды из расширителя первой ступени. Определяется по формуле (1.3):
Αпр1= αпр- αп1=0,025-0,011=0,014
(1.3)
Подставляя эти значения в
формулу (1.2) , получим:
Αп2=0,0015
1.4 Тепловые балансы
регенеративных подогревателей высокого давления
Тепловой расчет
регенеративных подогревателей, имеющих в одном корпусе пароохладитель (ПО),
собственно подогреватель (СП) и охладитель дренажа (ОД) удобно выполнять,
задаваясь конечным недогревом воды на выходе ее из пароохладителя Q. При этом известны температуры и
энтальпии воды до и после всего теплообменника, а также доля воды, проходящей
через теплообменник aв,
параметры греющего пара на входе в теплообменник p'п, hп, Tп; температура и
энтальпия насыщения пара в подогревателе -T'н и h'п . В результате решения уравнения теплового баланса
теплообменника определяют долю греющего пара, отбираемого из турбины aп. При этом приняты: остаточный
перегрев пара за пароохладителем QПО = 5-15 °C и недоохлаждение конденсата в охладителе дренажа
Qо.д.= 40 кдж/кг (Qо.д.»10°С). Условно принимаем при расчёте потоки дренажей
из вышестоящих подогревателей направленными в охладитель дренажа.
1.4.1 Тепловой баланс
ПВД 1
Уравнение теплового
баланса ПВД1 :
a1(hп1-hдр1)•ηто
= aпв•(hпв1-hпв2)
, (1.4)
Где a1- доля греющего пара, отбираемого из
турбины для ПВД1;
Hп1=3217,9 кдж/кг – энтальпия греющего
пара перед ПВД1;
Hдр1 - энтальпия конденсата греющего
пара на выходе из ПВД1;
Hдр1 = hпв2 + Qо.д.=921+40 = 961 кдж/кг, (1.5) ηто
= 0,99 – коэффициент, учитывающий рассеивание теплоты в подогревателях;
aп.в.=1,035 - расход питательной воды
через ПВД1;
Hпв1 = 1029 кдж/кг – энтальпия
питательной воды после ПВД1;
Hпв2 = 921 кдж/кг – энтальпия
питательной воды после ПВД2.
При этом, доля конденсата
греющего пара, сливаемого каскадно из ПВД1 в ПВД2 определяется по формуле:
aдр1=a1, (1.6)
Находим долю греющего
пара, отбираемого для ПВД1 по формуле (4):
a1 = 0.049
Находим долю конденсата
греющего пара, сливаемого каскадно из ПВД1 в ПВД2
aдр1=0.049
1.4.2 Тепловой баланс
ПВД 2
Уравнение теплового
баланса ПВД2 :
a2•(hп2-hдр2)+
aдр1• (hдр1- hдр2)
= aпв•( hпв2- hпв3)•(1/
ηто), (1.7)
Где a2 - доля греющего пара, отбираемого
из турбины для ПВД2;
Hп2= 3121,1кдж/кг - энтальпия греющего
пара перед ПВД2;
Hдр2 - энтальпия конденсата греющего
пара на выходе из ПВД1;
Hдр2 = hпв3 + Qо.д.=771,2+40 = 811,2 кдж/кг, (1.8)
Hпв3=771,2кдж/кг - энтальпия
питательной воды после ПВД3;
Находим долю греющего
пара a2 , отбираемого для ПВД2
a2 =0,065.
При этом, доля конденсата
греющего пара, сливаемого каскадно из ПВД2 в ПВД3 определяется по формуле
(1.9):
aдр2=a2+aдр1, (1.9)
aдр2= 0.065+0.049=0.114
1.4.3 Тепловой баланс
ПВД 3
Уравнение теплового
баланса ПВД3 :
aп3•(hп3-hдр3)+
aдр2• (hдр2- hдр3)
=aпв•(hпв3-hпв_пн)•(1/hто), (1.10)
Где aп3- доля греющего пара, отбираемого
из турбины для ПВД3;
Hп3=3413,9 кдж/кг - энтальпия греющего
пара перед ПВД3;
Hпв_пн- энтальпия воды
перед ПВД3, с учетом подогрева в питательном насосе τп.н.
Hпв_пн= hдпв+ τп.н , (1.11)
Где hдпв = 666 кдж/кг – энтальпия питательной
воды после деаэратора.
Подогрев в питательном насосе
определяется по формуле (1.12):
Τп.н.= vср•( рн- рв)/ hнi , (1.12)
Где vср = 0,0011 -
среднее значение удельного объёма воды в насосе;
Рн = 18,1 мпа - давление
воды в нагнетающем патрубке насоса;
Рв = 0,59 мпа - давление
воды во всасывающем патрубке насоса;
hнi = 0,85 – внутренний ( гидравлический ) КПД насоса;
кдж/кг;
Энтальпия воды перед ПВД3
по формуле (1.11):
685.14 кдж/кг.
Hдр3 - энтальпия
конденсата греющего пара после охладителя дренажа ПВД3. Рассчитывается по
формуле (1.13):
Hдр3= hпв_пн + Qо.д.=685,14+40=725,14 кдж/кг, (1.13)
Находим долю греющего
пара aп3, отбираемого для ПВД3 по формуле
(1.10):
aп3 =0.03
При этом, доля конденсата
греющего пара, сливаемого каскадно из ПВД3 в ДПВ определяется по формуле (14):
aдр3=aп3+aдр2=0.03+0.114=0.144, (1.14)
aдр3= 0.144
1.5 Испарительная
установка
Эта установка включает
испаритель, его деаэратор, подогреватель добавочной воды, использующие пар из
пятого отбора, и конденсатор испарителя, включённый между подогревателями ПНД5
и ПНД6.
Расходы пара и воды в
установке, а также подогрев воды в конденсаторе испарителя определяются из
уравнений материального и теплового баланса. В таблице 1.2 приведены параметры
пара и воды в установке.
Таблица
1.2. Параметры пара и воды в испарительной установке
Среда
|
Греющий
пар
|
Вторичный
пар
|
Параметр
пара и воды
|
Р5,
Мпа
|
H5,
Кдж/кг
|
Тн.
И,
°С
|
H'5,
Кдж/кг
|
Ри1,
Мпа
|
Тн.
И1,
°С
|
H'и,
Кдж/кг
|
H''и,
Кдж/кг
|
Значение
|
0.261
|
2937.41
|
127
|
532
|
0.14
|
109
|
455,1
|
2689,2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Страницы: 1, 2, 3, 4
|