Определение расхода пара из промышленных отборов турбин для обеспечения нагрузок промышленных потребителей и собственных нужд ТЭЦ

Турбоагрегат Р-100 не имеет системы регенерации низкого давления. Химочищенная питательная вода котлов питающих турбину Р-100, после вакуумного деаэратора добавочной воды (ДВ), подогревается в ПДХОВ до температуры и подается в деаэратор высокого давления турбины Р-100. Полный расход обессоленной воды в тепловой схеме ТЭЦ (обратный конденсат и добавочная вода) будет равен

=150 + 110, 6= 260, 6 кг/с.

Перед тем как приступать к расчету тепловых схем турбин ПТ-135 и Р-100 необходимо решить вопрос о подогреве такого большого потока обессоленной воды. Исходим из того, что большая часть этой воды будет подогреваться в ПДХОВ, а остальной поток обессоленной воды целесообразно направить в точки смешения систем регенерации турбин ПТ-135 для ее подогрева в ПНД этих турбин.

Прежде всего, определим, какую величину расхода обессоленной воды можно подвести в деаэратор высокого давления турбины Р-100.

Считаем, что турбина Р-100-130/15 будет работать в расчетном режиме с постоянной нагрузкой при номинальном расходе острого пара. Это обеспечит максимальный эффект от её применения.

Номинальный расход питательной воды через ПВД этой турбины, в соответствии с заводскими данными,

= + =211+6, 33=217, 33 кг/с (782, 4 т/ч)

где: =211 кг/с (760т/ч) – номинальный расход пара на турбину;

- потери с утечками.

Регенеративная система турбины Р-100 состоит из трех подогревателей высокого давления (Рис.). Два из них питаются паром из регенеративных отборов, а третий - из линии противодавления.

Греющий пар из линии противодавления турбины Р-100 подается на ДВД этой турбины, на ПСВ-2 и на ПДХОВ.

Для выполнения теплового расчета тепловой схемы ТЭЦ необходимо предварительно определить расходы пара из противодавления турбины Р-100, которые будут обеспечивать собственные нужды станции.

Параметры пара в точках процесса расширения в проточной части турбины Р-100 и в ее отборах на номинальном режиме.

Таблица 1.

Суммарный расход конденсата греющего пара сливаемого каскадно из ПВД в деаэратор турбины Р-100

= 9, 44+8, 61+10, 61 =28, 66 кг/с.

В расчетном режиме турбина работает с противодавлением при расходе пара на голову соответствующем номинальному режиму.

В Таблице 2 приведены параметры пара, конденсата и питательной воды при работетурбины Р-100/105-130/15 на расчетном режиме. При построении таблицы принято, что потери давления в паропроводах отборов равны 8%, температурные напоры в ПВД 3^оС.

Таблица 2.

Точка процесса,	Параметры пара в камере отбора	Параметры пара в регенеративных подогревателях
	, МПа	, оС	, кДж/кг	, оС	, кДж/кг	, МПа
	12, 75
	12, 75
	3, 4				1018, 6	3, 15
	2, 28				920, 6	2, 11
	1, 5				829, 9	1, 39

Из уравнения материального баланса ДВД турбины Р-100

Расход химочищенной воды поступающий из ПДХОВ в деаэратор

(1)

Расход греющего пара на ПДХОВ

(2)

Недогрев воды в ПДХОВ до температуры насыщения в ДВД принят 10 ^оС. Тогда, температура воды на выходе из ПДХОВ: °С, соответственно, энтальпия: =628, 2 кДж/кг. Подогрев воды в ПДХОВ осуществляется паром третьего отбора турбины ПТ-135. Недогрев воды в ПДХОВ до температуры насыщения греющего пара принимаем 10 °С. Соответственно °С, энтальпия кДж/кг.

Величину расхода пара на ПДХОВ можно определить, подставив (1) в (2)

При этом предварительно принято, что расход пара в деаэратор кг/с.

Из уравнения (1) расход химочищенной воды в деаэратор

кг/с.

Ранее было определено, что полный расход обессоленной воды после вакуумного деаэратора добавочной воды равен кг/с, следовательно, в точку смешения II системы регенерации каждой турбины ПТ-135 следует ввести обессоленную воду

кг/с

Уточненное значение расхода пара на ДВД

Теперь может быть определен возможный отпуск пара из противодавления турбины Р-100 промышленным потребителям

= =

= 211 - (9, 44+8, 61+10, 61) – 2, 185 –27, 86 – 6 = 146, 294 кг/с.

Электрическая мощность турбины Р-100 при расчетном режиме

=[9, 44(3510-3200)+8, 61(3510-3100)+(10, 61+2, 185+27, 86+6+146, 294)(3510-3010)]× 0, 985=101387, 53 кВт.

Расход пара из промышленных отборов турбин ТЭЦ для промышленных потребителей должен составлять 250 кг/с. Из противодавления турбины Р-100 направляется пар внешним потребителям 148, 55 кг/с.

Из промотбора каждой турбины ПТ-135 внешним потребителям должен отпускаться пар в количестве

кг/с.

2.7 Уточнение исходных данных для расчета тепловой схемы турбины ПТ-135-130/15

В курсовом проекте требуется выполнить расчет тепловой схемы для расчетного максимально-зимнего режима.

Возможны два варианта расчета тепловой схемы. В первом варианте задана электрическая мощность турбоагрегата. Предварительно оценивают расход пара на турбину, проводят расчет тепловой схемы и определяют расчетное значение электрической мощности. Если расхождение между рассчитанной и заданной мощностями больше 1%, то выполняют повторный расчет тепловой схемы турбоагрегата при уточненном расходе пара на турбину .Поправка к расходу пара определяется по формуле = .

Во втором варианте задаются расходом пара на турбину, а ее электрическую мощность определяют после расчета тепловой схемы, определения расходов пара в отборы и через отсеки турбины.

В данном расчетном примере расчет тепловой схемы ТЭЦ в максимально-зимнем режиме выполняется по первому варианту - при заданных электрических мощностях турбоагрегатов ПТ-135-130 и Р-100-130/15

2.7.1 Построение процесса расширения пара в турбине ПТ-135

в is-диаграмме для номинального режима

При номинальном режиме работы, соответствующем температуре наружного воздуха -5 ^оС, расход пара на турбину ПТ-135-130 =204, 9 кг/с, производственный отбор кг/с при =1, 27 МПа, отпуск тепла из двух теплофикационных отборов = 128 МВт, электрическая мощность турбоагрегата МВт. [ ].

Параметры пара в характерных точках процесса расширения и в регенеративных подогревателях турбины при номинальном режиме приведены в Табл. 1

Таблица 3

Точка процесса,	Параметры пара в камере отбора	Параметры пара в регенеративных подогревателях
	, МПа	, оС	, кДж/кг	, оС	, кДж/кг	, МПа
	12, 75
	3, 39			2, 0		3, 12
	2, 145			2, 0	211, 6	1, 971
	1, 27			2, 0	186, 8	1, 17
	0, 49			5, 0		0, 451
	0, 261			5, 0	126, 1	0, 24
	0, 128			5, 0	104, 3	0, 118
	0, 048			5, 0	78, 2	0, 044
К	0, 0034	26, 3		-	26, 3	-

Здесь: и - давление пара в проточной части турбины и

регенеративных подогревателях;

, - температура и энтальпия пара в проточной части турбины;

, - минимальный температурный напор и энтальпия насыщения

в подогревателях.

Расходы пара по отсекам турбины ПТ-135 в номинальном режиме ( ^оС). Расход пара на ДВД 4, 05 кг/с.

Таблица 4

Отсек	Расход пара через отсек	Величина расхода через отсек, кг/с	Расходы пара в регенеративные отборы, кг/с
I		202, 7
II		193, 29	=9, 41
III		185, 02
IV		86, 48
V		78, 15
VI		70, 38
VII		45, 95
VIII		9, 05

При номинальном режиме ПТ-135 расходы пара на НСП и ВСП равны

кг/с; кг/с.

Характеристики турбоагрегатов ПТ-135-130/15 и Р-100-130/15 на расчетном максимально-зимнем режиме.

(Вариант с заданной электрической мощностью турбин ПТ-135)

Таблица 5.

2.7.2 Определение давления пара в верхнем и нижнем теплофикационных отборах турбины ПТ-135-130/15 в максимально-зимнем режиме

Проведем расчетный анализ тепловой нагрузки сетевых подогревателей турбины ПТ-135 при ее работе на расчетном режиме.

Ранее для расчетного максимально зимнего режима работы ТЭЦ определены температура = 114 ⁰С и энтальпия кДж/кг сетевой воды за ВСП турбин ПТ-135.

Температура насыщения в ВСП при минимальном температурном напоре =5 ^оС = 114 + 5 = 119 ^оС, давление насыщения = 0, 19233 Мпа. С учетом потери давления в паропроводе отбора (принята потеря давления 8%), давление пара в шестом теплофикационном отборе турбины = 0, 209 МПа.

Давление пара в нижнем теплофикационном отборе найдем графоаналитическим методом как точку пересечения двух кривых.

Для этого вначале задаемся рядом величин тепловой нагрузки НСП.

По уравнению Флюгеля найдем ряд значений _. при различных расходах пара через переключаемый отсек турбины (VII отсек)

,

где: - , - давление пара в верхнем и нижнем теплофикационных отборах при номинальном режиме работы турбины;

, - соответственно, для рассчитываемого режима;

, – расходы пара через переключаемый отсек турбины при номинальном и расчетном режимах;

= +

- расход пара в конденсатор.

По результатам проведенных по формуле Флюгеля расчетов строим первую кривую - = .

Для этого, при нескольких значениях определяем расходы пара на нижний сетевой подогреватель

где: кДж/кг – количество тепла при конденсации 1 кг пара.

Предварительно принимаем, что расход пара в конденсатор на расчетном режиме тот же, что и в номинальном режиме = 3, 06 кг/с, расход пара на нижний ПНД турбины . Турбоагрегаты ПТ-135 имеют два теплофикационных отбора, поэтому прежде чем производить расчет их тепловой схемы нужно определить распределение тепловой нагрузки между нижним и верхним сетевыми подогревателями этих турбин. Оно определяется с использованием графо-аналитического метода позволяющего определить давление пара в седьмом отборе (на НСП) и соответствующей ему нагрузки НСП как точки пересечения двух кривых = . Для построения этих кривых задаются несколькими значениями тепловой нагрузки НСП . Первая кривая характеризует изменение давления в седьмом отборе турбины в зависимости от расхода пара через промежуточный (переключаемый) отсек турбины между шестым и седьмым отборами = . По формуле Флюгеля определяем для нескольких значений давления . По полученным точкам рисуем кривую - = .

Вторая кривая строится на основании расчета теплового баланса НСП при тех же, ранее принятых значениях .

Расход сетевой воды через НСП и ВСП турбины ПТ-135

= 509, 42 кг/с

Температура сетевой воды на выходе из НСП

= +

После этого определяются величины температуры насыщения в НСП и давления пара . По результатам расчетов строится вторая кривая = .

Результаты расчетов по определению Р₇ сводим в таблицу 6.

Таблица 6.

		МВт МВт	кг/с	оС	ts7 оС	, МПа (по таб)	Р7 МПа	Dп.отс кг/с		Р7, МПа (по формуле)
		32, 73	88, 06	93, 06	0, 0787	0, 08	41, 78	0, 827	0, 179
		42, 09	97, 43	102, 43	0, 1105	0, 12	51, 14	1, 239	0, 162
		46, 76	102, 18	107, 11	0, 13	0, 14	55, 81	1, 475	0, 151
		56, 12	111, 48	116, 48	0, 1775	0, 19	65, 17	2, 011	0, 124

По данным таблицы 4 строятся два графика: Р₇ = f(Q_нсп).

Точка пересечения кривых дает искомое давление в 7 отборе и соответствующую ему тепловую нагрузку НСП

Р₇ = 0, 147 МПа, =103, 5 МВт.

Таким образом, расход пара на НСП турбины ПТ-135 при расчетном режиме равняется

= = 48, 29 кг/с.

Расход пара из нижнего теплофикационного отбора

= + = 48, 29 кг/с,

так как при теплофикационном режиме ПНД-7 отключен.

Тепловая нагрузка верхнего сетевого подогревателя

= – =126 – 103, 5 = 22, 5 МВт.

Расход пара из верхнего теплофикационного отбора на ВСП:

= = 10, 5 кг/с.

Полный расход пара из шестого отбора турбины

+ =10, 5+2, 13 = 12, 63 кг/с.

Предварительно примем, что расход пара на ПНД- 6 тот же, что и при номинальном режиме 2, 13 кг/с.

2.7.3 Построение процесса расширения в турбине ПТ-135-130/15 для расчетного максимально-зимнего режима

Учитывая, что промышленный отбор турбины на расчетном режиме кг/с меньше номинального, оценим величину расхода пара на турбину кг/с Расход пара на регенеративные подогреватели определяем приближенно по формуле =

где: , - расход пара на турбину в расчетном и номинальном режимах;

- расход пара в - ый отбор при номинальном режиме.

Оценим величину расхода пара через передние концевые уплотнения ЦВД кг/с, расход пара на ДВД кг/с.

Результаты расчетов по определению расхода пара в отборы и через отсеки турбины в расчетном режиме приведены в таблице 7.

Таблица 7

Отсек турбины	Расход пара через отсек	Величина расхода через отсек, кг/с	Расходы пара в отборы, кг/с
I		177, 8
II		169, 53	=8, 27
III		162, 27	=7, 27
IV		95, 6	=9, 22
V		88, 28	=7, 32
VI		81, 46	=6, 83
VII		69, 09	=1, 87
VIII		20, 8	=0

Уточним величины давления пара в регенеративных отборах ЦВД турбины ПТ-135.

Давления пара в отборах из ЦВД пропорциональны отношению расходов пара через отсеки на текущем и номинальном режиме работы турбины

,

где: , - давление в - ом отборе на расчетном и номинальном

режимах;

, - расход пара в -ом отсеке турбины на расчетном и

номинальном режимах.

2, 97 МПа, 1, 88 МПа.

Давление в третьем отборе МПа, поддерживается на заданном уровне регулятором давления промышленного отбора.

Давление пара в пятом и четвертом отборах определяются по формуле Флюгеля. Давление пара в шестом отборе поддерживается на расчетном режиме на постоянном уровне регулятором давления верхнего теплофикационного отбора. Оно было определено ранее ( МПа). Исходя из этого, с помощью формулы Флюгеля можно найти давление пара в пятом, а затем и в четвертом отборах турбины

= =0, 336 МПа

= =0, 577 МПа

При построении процесса расширения пара в турбине в i–s –диаграмме на расчетном режиме считаем, что внутренние относительные КПД части высокого и среднего давления турбины те же, что и при номинальном режиме. Исходя из этого, строим процесс расширения параллельно процессу для номинального режима в ЦВД и ЦСД. В точках пересечения процесса расширения с изобарами давлений в отборах определяем энтальпии пара в этих отборах. В ЦНД точку окончания процесса расширения i _к определяем исходя из величины относительного внутреннего КПД (рис. Приложения). Максимальный пропуск пара через ЦНД =330 т/ч.

Параметры пара и конденсата, полученные при построении диаграммы сведены в Таблицу 6. При её составлении принято, что потери давления в паропроводах отборов равны 8% от давления в отборе, температурные напоры в ПВД 2^оС, в ПНД 5 ^оС.

Таблица 8

Точка процесса	Обозн. на ПТС	Пар в отборах	Конденсат в подогревателе	Вода за подогревателем
, МПа	, о	, кДж/кг	МПа	, оС	кДж/кг	, оС	, кДж/кг
		13, 0
0!		12, 75
	П1	2, 97			2, 74			226, 87	979, 6
	П2	1, 858			1, 73			203, 17	873, 7
	П3	1, 5			1, 38			192, 38	826, 3
	Д	0, 6
	П4	0, 577			0, 536			149, 48	631, 4
	П5	0, 336			0, 312			129, 88	547, 5
	П6	0, 209			0, 192			113, 95	479, 8
	П7	0, 147			0, 135			-	-
К	К	0, 0034