Лекция 27 Общие положения расчета принципиальных тепловых схем

1. Расчёт тепловой схемы т-110/120-130

(на номинальном режиме работы)

Параметры турбоустановки:

N₀ = 110 МВт

P_о = 12,8 МПа - давление свежего пара;

t_о = 555 ⁰ С - температура свежего пара;

D_о = 133 кг/с - расход свежего пара;

t_пв = 232 ⁰С - температура питательной воды;

Q_Т = 203 МВт -теплофикационная нагрузка;

_тэц = 0,5 - коэффициент теплофикации;

1.1 Расчет расхода воды теплосети

Энтальпия сетевой воды на входе в ПСГ-1 определяется при t_ос = 35 ⁰С и давление на выходе из сетевого насоса, равном 0,78 МПа, получаем h_ос = 148 кДж/кг.

Расход воды теплосети через сетевые подогреватели равен:

842 кг/с;

Расчет давления в теплофикационный отборах турбины.

Зададимся величиной недогрева U_псг2 = 3⁰С

Температура насыщения в ПСГ-2 t^н_псг2 равна:

t^н_псг2 = t^в_псг2 + U_псг2 = 92,7 + 4 = 96,7 ⁰С;

Найдем давление пара в ПСГ-2 и энтальпию его дренажа:

P^н_псг2 = 0,09 МПа и h^др_псг2 = 405 кДж/кг;

Потери давления пара в трубопроводе от камеры отбора до сетевого подогревателя оценивается величиной 10% от давления в камере (т.к. сетевые подогреватели удалены от турбины). Давление в камере верхнего теплофикационного отбора с учетом потерь:

P_вт = 0,09/0,9 = 0,10 МПа;

Принимаем температуру сетевой воды на выходе из ПСГ-1:

t^в_псг1 = 70,8⁰С, при Р^в_псг1 = 0,7 МПа;

Найдем энтальпию сетевой воды после ПСГ-1: h^в_псг1 = 298 кДж/кг.

Оцениваем величину подогрева: U_псг1 = 3 ⁰С.

Температура насыщения в ПСГ-1 равна:

t^н_псг1 = t^в_псг1+ U_псг1 = 70,8 + 3 = 73,8 ⁰C.

По температуре t^н_псг1 = 73,8⁰С и P^н_псг1 = 0,0375 МПа находим энтальпию: h^др_псг1 = 310,2 кДж/кг.

Давление в камере нижнего теплофикационного отбора с учетом потерь:

Р_нт = 0,0375/0,9 = 0,0418 МПа.

1.2 Расчет подогрева воды в питательном насосе

Давление питательной воды на выходе из питательного насоса оценивается величиной, на 30 - 40% больше давления свежего пара р₀ ;

Принимаем 35 %:

р^в_пн = р₀^.1,35 =12,8^.1,35 = 17,28 МПа.

Прирост энтальпии h_пн, кДж/кг, в питательном насосе определяется по формуле:

где р_д=0,6МПа - давление на входе питательного насоса;

U_ср=0,0011 м³/кг - усредненный объем воды в насосе;

_н-0,85 - к.п.д. проточной части насоса.

кДж/кг;

При Р_д = 0,6 МПа и температуре t^н_д =158,84 ⁰С найдена энтальпия h^н1_д = 670,4 кДж/кг.

Энтальпия воды после питательного насоса определяется:

h^в_пн = h^н1_д+h_пн=670,4+21,58 = 692 кДж\кг;

Энтальпия h^в_пн и давление P^в_пн = 17,28 МПа (давление за питательным насосом с учетом гидравлических потерь в парогенераторе) позволяют определить температуру воды за ПН:

t^в_пн =165 ⁰С.

1.3 Расчет термодинамических параметров в подогревателях.

Потери давления питательной воды в ПВД составляет: р^в_пвд = 0,5 МПа

Давления питательной воды на выходе из ПВД 3 составляет:

Р^в_п3 = р^в_пн^-р^в_пвд = 17,28- 0,5 = 16,78 МПа.

Давления питательной воды на выходе из ПВД 2 составляет:

Р^в_п2 = Р^в_п3^-р^в_пвд = 16,78- 0,5 = 16,28 МПа.

Давления питательной воды на выходе из ПВД 1 составляет:

р^в_п1 = р^в_п2 ^-р^в_пвд =16,28-0,5 = 15,78 МПа.

Температура питательной воды после ПВД-1 t_пв=232 ⁰С, а за питательным насосом t^в_пн = 165 ⁰С.

Определим подогрев питательной воды в ПВД:

t_пв = t_пв- t^в_пн= 232-165 = 67 ⁰С.

Примем, что подогрев в системе ПВД распределен равномерно: t_пв/3 = 67/3 = 22,3 ⁰С.

Соответственно температура воды из ПВД-3 составляет:

t^в_п3 = t^в_пн+22,3 = 165+22,3 = 187,3 ⁰С;

а из ПВД-2 равна :

t^в_п2 = t_пв-22,3 = 232-22,3 = 209,7 ⁰С.

По температура t^в_пвд и давления р^в_пвд питательной воды находим энтальпию Н_пвд после ПВД по табл. Ривкина:

Н_п3 = 802,5 кДж/кг;

Н_п2 = 903 кДж/кг;

Н_п1 = 1003 кДж/кг;

Оценим недогрев в ПВД =15⁰С. В связи с этим температура насыщения в ПВД-3, ПВД-2, ПВД-1 соответственно равна:

t^н_п3 = t^в_п3+ = 187,3+2,3 = 190 ⁰С;

t^н_п2 = t^в_п2+ = 209,7+3,3 = 213 ⁰С;

t^н_п1 = t^в_п1+ = 232+3 = 235 ⁰С;

В состоянии насыщения определяем давление и энтальпию:

ПВД-3 - Р^н_п3 = 1,255 МПа, h^н1_п3 = 808,3 кДж/кг

ПВД-2 - Р^н_п2 = 2,025 МПа, h^н1_п2 = 911,2 кДж/кг

ПВД-1 - Р^н_п1 = 3,06 МПа, h^н1_п1 = 1013,6 кДж/кг

Теперь определяем давление в камерах отборов, оценив потери давления в 8%:

Р₃ = Р^н_п3+ Р^н_п30,08 = 1,255+1,2550,08 = 1,355 МПа;

Р₂ = Р^н_п2+ Р^н_п20,08 = 2,025+2,0250,08 = 2,187 МПа;

Р₁= Р^н_п1+ Р^н_п10,08 = 3,06+3,060,08 = 3,306МПа;

Величины недоохлаждения дренажа, сливаемого из ПВД-3,ПВД-2,ПВД-1 оцениваем значениями:

^од_п1 = 10,3 ⁰С; ^од_п2 = 9,7 ⁰С; ^од_п3 = 10 ⁰С.

Температура и энтальпия дренажа, сливаемого из ПВД соответственно равны:

t^др_п1 = t^в_п2+ ^од_п1 = 209,7 + 10,3 = 220 ⁰С, h^др_п1 = 943,7 кДж/кг;

t^др_п2 = t^в_п3+ ^од_п2 = 187,3 + 9,7 = 197 ⁰С, h^др_п2 = 839 кДж/кг;

t^др_п3 = t^в_пн+ ^од_п3 = 165 + 10 = 175 ⁰С, h^др_п3 = 741,1 кДж/кг.

Для определения температуры и энтальпии паров в камерах отборов необходимо построить процесс расширения пара в ЦВД на h,s - диаграмме.

Р_о = 12,8 МПа; t_о = 555 ⁰С; h_о = 3488 кДж/кг.

На h,s - диаграмме отмечаем точку пересечения О изобары 12,8 МПа с уровнем энтальпии свежего пара 3488 кДж/кг. Из точки О h,s - диаграммы, проводим по изоэнтропе отрезок, в масштабе 1мм = 9,54 кДж/кг, до пересечения с изобарой давления на выходе из ЦВД Р₃=1,355 МПа. Энтальпия точки пересечения равна h₃^иэ = 2861,75 кДж/кг.

Энтальпия пара на выходе из ЦВД в реальном процессе расширения равна:

H_3о = h₀-^цвд_оi^.(h₀- h₃^иэ) = 3488- 0,8(3488-2861,75) = 2987 кДж/кг,

где ^цвд_оi-внутренний относительный КПД остальных ступеней ЦВД.

Энтальпия пара в камерах регенеративных отборов на ПВД-1 И ПВД-2, находим по пересечению изобар Р₁ = 3,305 МПа и Р₂ = 2,187 МПа, с отрезком, отражающим изменение параметров пара в реальном процессе: h_1о=3160 кДж/кг, h_2о = 3084 кДж/кг.

Потери давления питательной воды в ПНД составляет: р^в_пнд = 0,1 МПа

Давление на выходе из конденсатного насоса, равно р^в_кн = 1,2 МПа Давления питательной воды на выходе из ОЭ+ОЭУ+СП составляет:

р^в_{оэ+оэу+сп} = р^в_кн - р_{оэ+оэу+сп}= 1,2- 0,1 = 1,1 МПа.

Давления питательной воды на выходе из ПВД 1 составляет:

р^в_пнд7 = р^в_{оэ+оэу+сп} - р^в_пнд = 1,1- 0,1 = 1,0 МПа.

Давления питательной воды на выходе из ПВД 2 составляет:

р^в_пнд6 = р^в_пнд7 - р^в_пнд = 1,0 - 0,1= 0,9 МПа.

Даления питательной воды на выходе из ПВД 3 составляет:

р^в_пнд5 = р^в_пнд6 - р^в_пнд = 0,9 - 0,1 = 0,8 МПа.

Давления питательной воды на выходе из ПВД 4 составляет:

р^в_пнд4 = р^в_пнд5 - р^в_пнд = 0,8 - 0,1 = 0,7 МПа.

Примем нагрев конденсата в деаэраторе t_дпв = 20,8 ⁰С, а подогрев в ОЭ+ОЭУ+СП t_{оэ+оэу+сп} =10 ⁰С, тогда температура конденсата после ПНД-4 t_пнд4 = t_дпв - t_дпв = 158,84 - 20,8 = 138 ⁰С, а перед ПНД7 t^в _{оэ+оэу+сп} = t_к + t_{оэ+оэу+сп} = 23 + 10 = 33 ⁰С.

Поскольку давление пара из отборов турбины на сетевые подогреватели нам известны, то температура конденсата после ПНД7 и ПНД6 с учетом 8-10% гидравлических потерь и недогревом  = 15⁰С будет равна:

t^в_п7 = t^н_п7-  = 75- 4 = 71⁰С;

где t^н_п7 – температура насыщения при давлении насыщения равной:

Р^н_п7 = Р₇- 0,1Р₇ = 0,0418 - 0,10,0418 = 0,038 МПа;

t^в_п6 = t^н_п6-=97- 4 = 93⁰С;

где t^н_п6 – температура насыщения при давлении насыщения равной:

Р^н_п6 = Р₆- 0,1Р₆ = 0,1- 0,0910,1 = 0,0909 МПа;

Примем, что подогрев в ПНД-4 и ПНД-5 распределен равномерно:

t_пнд/2 = ( t^в_п4 - t^в_п6 )/2 = (138- 93)/2 = 22,5 ⁰С.

Соответственно температура воды из ПНД-5 составляет:

t^в_п5 = t^в_п6+ 22,5 = 93+ 22,5 = 115,5 ⁰С;

По температура t^в_пнд и давления р^в_пнд конденсата находим энтальпию Н_пвд после ПВД по табл. Ривкина:

Н_п7 = 299,1 кДж/кг;

Н_п6 = 391,3 кДж/кг;

Н_п5 = 483,95 кДж/кг;

Н_п4 = 582 кДж/кг;

Температура насыщения в ПНД-5, ПВД-4соответственно равна:

t^н_п5 = t^в_п5+  = 115,5+ 3,5 = 119 ⁰С;

t^н_п4 = t^в_п4+  =138+ 3 = 141 ⁰С;

В состоянии насыщения определяем давление и энтальпию:

ПНД-5 - Р^н_п5 = 0,1923 МПа, h^н_п5 = 499,5 кДж/кг;

ПНД-4 - Р^н_п4 = 0,3717 МПа, h^н_п4 = 593,4 кДж/кг;

Теперь определяем давление в камерах отборов, оценив потери давления в 8%:

Р₅ = Р^н_п5+ Р^н_п50,08 = 0,1923 + 0,1923 0,08 = 0,2115МПа;

Р₄ = Р^н_п4+ Р^н_п40,08 = 0,3717 + 0,3717 0,08 = 0,401 МПа;

Величины недоохлаждения дренажа, сливаемого из ПНД-7,ПНД-6,ПНД-5,ПНД-4 оцениваем значениями:

^од_п7 = 42 ⁰С; ^од_п6 = 26 ⁰С; ^од_п5 = 10 ⁰С; ^од_п4 = 26 ⁰С.

Температура и энтальпия дренажа, сливаемого из ПВД соответственно равны:

t^др_п7 = t^н_п7 = t^в _{оэ+оэу+сп} + ^од_п7 = 33+ 42 = 75 ⁰С, h^др_п7 = 312,8 кДж/кг;

t^др_п6 = t^в_п7+ ^од_п6 =71+ 26 = 97 ⁰С, h^др_п6 = 406,4 кДж/кг;

t^др_п5 = t^в_пн6+ ^од_п5 = 93+ 10 = 103 ⁰С, h^др_п5 = 431,23 кДж/кг.

t^др_п4 = t^н_п4 = t^в_пн5+ ^од_п4 = 115+ 26 =141⁰С, h^др_п4 = 593,4 кДж/кг.

Теперь строим процесс расширения пара в ЦНД, при ^цнд_оi = 0,84 - внутреннем относительном КПД ступеней ЦНД, аналогично процессу расширения пара в ЦВД.

На линии реального процесса расширения пара в ЦНД откладываем изобары:

Р₄ = 0,401 МПа, Р₂ = 0,1 МПа,

Р₅ = 0,2115 МПа, Р₁ = 0,0418 МПа;

и в точках пересечения определяем температуры и энтальпии пара в камерах отборах турбины.

Все значения заносим в свободную таблицу термодинамических параметров пара и конденсата.