Расчёт элементов тепловой схемы ТЭС

УДК: 697.1

М – 74

Моисеев, Б.В. Расчет элементов тепловой схемы ТЭС: методические указания для выполнения практической работы по дисциплине «Режимы работы и эксплуатации ТЭС» для студентов специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика»/ Б.В.Моисеев, С.О.Захаренко, П.А.Третьякова. – Тюмень: РИО ФГБОУ ВПО «ТюмГАСУ», 2013. - 32 с.

Методические указания к выполнению практической работы по дисциплине «Режимы работы и эксплуатации ТЭС» для студентов специальности 140104 «Промышленная теплоэнергетика» всех форм обучения.

Практическая работа является промежуточным этапом изучения дисциплины. В процессе работы студент получает навыки по расчетам отдельных элементов тепловой схемы ТЭС.

В данных методических указаний излагается порядок определения исходных данных, необходимых для выполнения задания, разъясняются этапы расчетов, приводится необходимая литература.

Рецензент: Чекардовский М.Н.

Тираж: 50 экз.

©ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет»

©Моисеев Б.В., Захаренко С.О., Третьякова П.А.

Редакционно-издательский отдел ФГБОУ ВПО «Тюменский государственный архитектурно-строительный университет»

2

3

Введение

Потоки пара и воды обозначаются D и w, имеют размерность (т/час) и должны округлятся до 0,1 т/час. Потоки тепла обозначаются Q, имеют размерность (кДж/с) и округляются до 1·103 кДж/с.

Энтальпия h (кДж/кг) и температура t (ºC) округляются до 0,5 кДж/кг и 0,5 ºС соответственно. В приложении А приведена h-s диаграмма воды и водяного пара, в приложении Б приведена зависимость изобарной теплоемкости воды и водяного пара от температуры и давления, с помощью которых можно найти энтальпии при решении задач. Кроме того рекомендуется использовать справочную литературу, приведенную в библиографическом списке.

Потоки питательной воды и конденсата обозначаются соответственно w и Dк , имеют размерность (т/час) и также должны округляться с точностью до 0,1 т/час.

Такое округление обеспечивает необходимую точность расчѐтов и упрощает их.

Все остальные обозначения на схеме отвечают общепринятым в технической литературе по энергетике.

Принципиальная схема промышленной тепловой электростанции в зависимости от еѐ назначения и местных условий может иметь большое число различных вариантов, но во всех случаях она должна решать следующие основные задачи:

а) подогрев питательной воды паром регенеративных и регулируемых отборов турбины (регенерация);

б) удаление из воды агрессивных газов, главным образом кислорода (деаэрация);

в) восполнение потерь конденсата на станции и у потребителей; г) отпуск тепла со станции с паром или горячей водой (удовлетворение

тепловых потребителей); д) восполнение потерь воды в тепловых сетях.

Практическая работа выполняется в соответствии с заданием, выбираемом по последней цифре в номере зачетке и представленном в приложении В.

1 РЕДУКЦИОННО-ОХЛАДИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА (РОУ)

Назначение РОУ – снижение параметров пара за счет дросселирования (мятия) и охлаждения его водой, вводимой в охладитель в распыленном состоянии.

В охладителе РОУ основная часть воды испаряется, а другая, с температурой кипения, отводится в дренажные баки или непосредственно в деаэратор (эта вода на станции не теряется).

4

Подача охлаждающей воды в РОУ обычно осуществляется из магистрали питательной воды после деаэратора или после подогревателей высокого давления.

Чем выше температура увлажняющей воды, тем меньше расход острого пара из котла. Поэтому с энергетической точки зрения выгоднее подавать увлажняющую воду в РОУ с возможно высокой температурой.

Параметры пара из РОУ, предназначенной для параллельной работы с регулируемыми отборами или с противодавлением турбин, должны быть такими же как в отборе или противодавлении. В ряде случаев для улучшения условий транспорта пар в РОУ получают перегретым.

Тепловой расчет РОУ ведется по балансу тепла аналогично расчету смешивающего подогревателя.

Пример 1. Определить расход острого пара из котла D1 и увлажняющей воды w1 для получения D2= 10,1 т/час редуцированного пара с параметрами p2 =0,51 МПа, t2 = 160°С (h2= 2768 кДж/кг). Параметры пара в котле p1 =10,1

МПа, t1=500°C (h1=3379 кДж/кг).

Увлажняющая вода с энтальпией hувл = 632 кДж/кг подается в РОУ из питательной магистрали после деаэратора. Часть ее в количестве = 75% испаряется, а остальная сливается в дренаж с энтальпией h'2=636 кДж/кг (рис. 1.1). Потерями тепла в РОУ можно пренебречь. Уравнение теплового баланса РОУ

D1+φ·W1=D2, h2

Рисунок 1.1 – Схема редукционно-охладительной установки.

5

Расход острого пара

D1 10,1 0,75 3 7,85 т / час

Количество испаряющейся воды в РОУ w1 3 0,75 2,25 т / час

Количество сливаемой из РОУ воды w1 1 3 1 0,75 0,75 т / час

2 СЕПАРАТОРЫ НЕПРЕРЫВНОЙ ПРОДУВКИ

Непрерывная продувка барабанных котлов осуществляется для уменьшения солесодержания котловой воды и получения пара надлежащей чистоты. Величина продувки (в процентах от производительности котла) зависит от солесодержания питательной воды, типа котла и т. п.

Для уменьшения потерь тепла и конденсата с продувочной водой применяются сепараторы-расширители. Пар из расширителей непрерывной продувки направляется в линии регулируемых отборов турбины или в деаэраторы. Допускается подключение выпара к регенеративным подогревателям.

Величина выпара и количество возвращаемого в схему станции тепла не зависят от числа ступеней расширения и определяются только конечным давлением в последнем расширителе и конечной температурой сбрасываемой продувочной воды. Эта продувочная вода может быть использована для подпитки теплосети или, после ее охлаждения в охладителе продувки до температуры 30—35°С, сбрасывается в канализацию.

Установки расширителей непрерывной продувки могут быть одноступенчатыми и многоступенчатыми. Многоступенчатое расширение с энергетической точки зрения выгоднее одноступенчатого, так как при нем уменьшается вытеснение отборного пара низкого давления. Обычно для средних параметров пара ограничиваются одной ступенью расширения, для высоких параметров двумя ступенями.

Пример 2. Рассчитать двухступенчатую установку расширителей непрерывной продувки (определить количество выпара и потерю тепла с продувочной водой). Производительность котла Dк =240 т/час, величина продувки апр=2,5%, давление в барабане котла рк =11,1 МПа. Продувочная вода после подогревателя сырой воды с температурой 30°С сливается, а пар из сепараторов с сухостью 99% с давлениями 0,61 и 0,12 МПа возвращается в тепловую схему станции. Потерями тепла на излучение в расширителях пренебречь.

Расход продувочной воды

6

3 ПАРОСТРУЙНЫЙ КОМПРЕССОР

Для повышения параметров отборного пара турбины может быть применен пароструйный компрессор. Отпуск пара тепловому потребителю с помощью пароструйных компрессоров при условии недоиспользования отбора всегда выгоднее отпуска пара из РОУ.

Характеристика пароструйного компрессора выражается зависимостью

где р0 – давление рабочего (острого) пара;

pотб – давление пара в отборе (подсасываемого);

pсм — давление смешанного пара (после компрессора);

u Dотб – коэффициент инжекции (смешения), представляющий собой

D0

отношение расходов подсасываемого пара к рабочему (острому). Этот коэффициент находится из номограммы ВТИ

(рис. 3.1).

Пример 3. Определить расход острого и отборного пара турбины для покрытия тепловой нагрузки Qn = 6978 кДж/сек = 6978 кВт паром из струйного компрессора с давлением рсм =506,5 кПа. Давление отборного (инжектируемого) пара ротб = 253,25 кПа, а его энтальпия hoтб = 2805 кДж/кг. Параметры рабочего пара ро =3038 кПа, to = 430°C (ho = 3301 кДж/кг).

Рисунок 3.1 – Номограммы ВТИ для определения коэффициента инжекции (и) пароструйного компрессора: р0 – давление острого (рабочего пара); pотб –давление отборного пара; рсм – давление смешанного пара (на выходе из компрессора)

8

Для условий данной задачи

Dотб, hотб

Pотб=253,25 кПа

Dсм, hсм

Pсм=506,5 кПа

Рисунок 3.2 – Схема пароструйного компрессора Уравнение материального баланса

Расход острого пара из совместного решения уравнений (3.2) и (3.4)

9

Расход отборного пара

Dотб D0 u 1,63 0,75 1,22 кг / сек

Проверяем правильность решения. Расход отборного пара (по формуле

(3.2)

Dотб Dсм D0 2,85 1,63 1,22 кг / сек

и, в свою очередь,

Dотб u 1,22 0,75 D0 1,63

4 ПАРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

В случаях, когда предприятие, потребляющее в значительных количествах пар с ТЭЦ, не обеспечивает возврат конденсата надлежащего качества отпуск пара тепловому потребителю может осуществляться не непосредственно из отборов турбин, а через паропреобразователь. При этом конденсат отборного (греющего) пара полностью сохраняется на ТЭЦ.

Отпуск пара из паропреобразователей по сравнению с отпуском пара непосредственно из отборов турбин снижает удельную выработку электроэнергии на тепловом потреблении, а следовательно, – экономические показатели работы ТЭЦ.

Для снижения расхода первичного (греющего) пара целесообразно использовать тепло его конденсата и продувочной воды для подогрева питательной воды паропреобразователей (рис. 4.1).

10