10

1. Тепловая часть электростанции

1. Содержание и расчет принципиальной тепловой схемы

   Принципиальная тепловая схема блока характеризует сущность основного технологического процесса преобразования и использования энергии рабочего тела электростанции. На паротурбинном энергоблоке эта схема включает: котельный и турбинный агрегаты с электрическим генератором и конденсатором. Принципиальная тепловая схема включает также насосы для перекачки рабочего тела (теплоносителя) и вспомогательное оборудование: питательные насосы котла, конденсатные насосы турбины, регенеративные подогреватели.

Основное и вспомогательное тепловое оборудование объединяется в принципиальной тепловой схеме линиями трубопроводов для воды и пара в соответствии с последовательностью движения рабочего тела в установке.

В принципиальной тепловой схеме блока несколько одинаковых агрегатов и установок изображаются одним агрегатом или установкой; резервное оборудование в эту схему не включают; в ней показывают лишь принципиальные связи (коммуникации) между оборудованием, необходимые для осуществления основного технологического процесса.

Блок 300 МВт имеет одноступенчатый промежуточный перегрев пара. Турбоагрегат К-300-240 ЛМЗ имеет три цилиндра: высокого (ЦВД), среднего (ЦСД) и низкого давления (ЦНД). Цилиндр среднего давления, в свою очередь, состоит из ЦСД и ЦНД, рассчитанного на пропуск одной трети расхода пара в конденсатор; цилиндр низкого давления - двухпоточный. Начальные параметры пара взятыв соответствии с /8/ по номинальным значениям 23,5 МПа, 540 ^оC, промежуточный перегрев пара при давлении 4,0 МПа и температуре 300 ^оC на выходе из ЦВД и 3,5 МПа и 540 ^оC на входе в ЦСД, конечное давление 0,0034 МПа. Котел прямоточного типа. Предусмотрено восемь регенеративных отборов пара из турбины. В схему включены: три регенеративных подогревателя высокого давления; деаэратор 0,685 МПа, питаемый паром из четвертого отбора и четыре регенеративных подогревателя низкого давления поверхностного типа. Из ПВД дренаж сливается каскадно в деаэратор; из ПНД №5 в ПНД №6 каскадно в ПНД №7, а из ПНД №8 – в конденсатор турбины (см. рис. 1.1). Паровоздушная смесь конденсатора турбины отсасывается водоструйным эжектором.

В этой установке применен паротурбинный привод основного (рабочего) питательного насоса с питанием приводной турбины паром из отбора №3 и с отводом отработавшего пара в ПНД №6.

Пуско-резервный питательный электронасос имеет половинную производительность. Добавочная вода после глубокого химического обессоливания поступает в конденсатор турбины. Кроме того, применяется полное обессоливание конденсата турбины в БОУ. Принятые параметры регенеративных отборов по ступеням турбоустановки, а также параметры пара и воды приведены в табл. 1.1.

Расчет принципиальной тепловой схемы производиться в соответствии с методикой описанной в /10/ на единицу расхода пара. Тогда относительные расходы пара будут определяться как

 = D/D_o (1.1)

Для блока с прямоточным котлом принято, что расход питательной воды

_пв = 1,0 + _дв, (1.2)

где _дв = _ут – доля расхода добавочной воды, принятая равной 0,011.

Тогда в соответствии с (1.2) _пв = 1,0 + 0,011 = 1,011.

Расход пара на турбопривод определяется по формуле

_тп = _пв_н/(H_i^тп  ), (1.3)

где _н – подогрев воды в ПН, кДж/кг;  – коэффициент учитывающий утечки в насосе; H_i^тп – теплоперепад в ТП.

Таблица 1.1

Параметры пара и воды турбоустановки К-300-240 (режим номинальный)

Обозначение		Параметры пара в отборах турбины				Параметры пара в подогревателях				Параметры воды в подогревателях
Точка процесса	Подогреватель	Рr , Мпа	tr , 0С	hr , кДж/кг	Нi, кДж/кг	Рr’ , МПа	tн, 0С	h’ , кДж/кг	hдр , кДж/кг	, 0С	tв , 0С	Рв , МПа	hв , кДж/кг	r , кДж/кг	qr , кДж/кг
0		23,54	540	3331,8
1	П1	6,248	355	3052,2	279,6	5,6	271,0	1190,3	1085,1	1,0	270,0	30,55	1182,0	138,8	1967,1
2	П2	4,0	300	2960,5	91,7	3,432	241,0	1044,6	873,2	1,0	240,0	31,39	1043,2	211,9	2087,3
2’	ПП	3,5	540	3541,6
3	П3	1,58	427	3311,8	229,8	1,432	194,0	834,4	778,0	2,0	192,0	31,68	831,3	137,1	2533,8
	ТП					1,432
4	Д (П4)	1,05	372	3202,9	108,9	0,687	164,2	692,9			164,2	0,69	694,2	85,6	2510,0
5	П5	0,51	283	3029,1	173,8	0,432	146,3	616,7	616,7	2,0	144,3	1,96	608,6	122,2	2412,4
6	П6	0,22	205	2858,3	170,8	0,196	119,6	499,1	449,1	4,0	115,6	2,06	486,4	112,0	2409,2
7	П7	0,090	122	2718,1	140,2	0,082	94,2	396,1	396,1	5,2	89,0	2,16	374,4	163,2	2322,0
8	П8	0,018	57	2498,3	219,8	0,016	55,4	231,9	231,9	5,4	50,0	2,26	211,2	101,4	2266,4
9	К	0,0034	26,2	2347,1	151,2	0,0034	26,2	109,7			26,2	0,0034	109,8		2237,4

Примечание. В таблице и далее приняты следующие обозначения: Р_r – давление пара в турбине, МПа; t_r – температура пара в турбине, ⁰С; h_r – энтальпия пара в турбине, кДж/кг; Р_r^’ – давление пара у регенеративного подогревателя, МПа; t_н – температура насыщения конденсата на линии насыщения, ⁰С; h^’ – энтальпия конденсата на линии насыщения, кДж/кг; h_др – энтальпия дренажа на выходе из подогревателя, кДж/кг;  - конечный недогрев воды в подогревателе, ⁰С; t_в – температура воды за подогревателем, ⁰С; Р_в – давление воды за подогревателем, МПа; _r – подогрев воды в подогревателе, кДж/кг; q_r – теплота отборного пара, отдаваемая в подогревателе с учётом охлаждения дренажа, кДж/кг.

Рис. 1.1. Принципиальная тепловая схема энергоблока 300 МВт с турбоустановкой К-300-240 ЛМЗ

Подогрев воды в питательном насосе равен

_н =_ср(Р_н - Р_в)10⁴/(102_н), (1.4)

где принято _ср = 0,0011 м³/кг; Р_н - Р_в = 300 кг/см³; _н – коэффициент, учитывающий внутренние потери, равен 0,98.

По (1.4) _н = 0,001130010⁴/(1020,771) = 41,78 кДж/кг

По (1.3) _тп = 1,01141,78/(453,430,98) = 0,09507

По данным табл. 1.1 в соответствии с /10/ произведен расчет регенеративных подогревателей.

Уравнение теплового баланса для подогревателей поверхностного типа имеет вид

, (1.5)

где _п коэффициент учитывающий потери теплоты рассеяния.

Для подогревателя высокого давления П1 (рис. 1.1) уравнение теплового баланса по (1.5) имеет вид

_п1 = = = 0,0728.

Из уравнения материального баланса следует, что _др1 = _п1 = 0,0728.

Аналогично рассчитаны и остальные подогреватели, за исключением деаэратора (см. П1) и результаты расчетов сведены в табл. 1.2.

Для подогревателей смешивающего типа (в данной схеме таковым является деаэратор) уравнение материального баланса имеет вид

_пв = _кд + _п4 + _др3, (1.6)

а уравнение теплового баланса

_пвh₄^’/0,98 = _кдh_в5 + _п4h_п4 + _др3h_др3. (1.7)

Из (1.6) при подстановке известных параметров выражено

_кд= 1,011-0,2195 - _п4= 0,7915 - _п4 и подставлено в (1.7)

1,011692,9/0,98 = (0,7915 - _п4)608,6 + _п43202,9 + 0,2195778,0 откуда

получено _п4 = 0,0240 и _кд = 0,7915 - 0,0240 = 0,7675.

Для проверки правильности расчета сведен баланс пара в конденсаторе.

Поток конденсата из конденсатора

_к = _кд^’ - _дв - _др8 = 0,6502 - 0,011 - 0,0297 = 0,6095

Определены отборы пара из турбины

_отб3 = _п3 + _тп = 0,0494 + 0,0951 = 0,1445,

_отб6 = _п6 - _тп = 0,0326 - 0,0951 = -0,0625.

Для остальных отборов количество отобранного пара равно потребленному подогревателем количеству пара. Результаты расчета тепловой схемы сведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2