Выбор и разработка внешних узлов тепловой схемы ТЭЦ

После выбора состава основного оборудования следует уточнить принципиальную тепловую схему проектируемой станции. На рис.1 приведена принципиальная тепловая схема ТЭЦ с турбоагрегатами ПТ-135/165-130/15 и Р-100-130. Так как проектируемая ТЭЦ будет работать на закрытую теплосеть, то при уточненной схеме нужно исключить подогрев сырой воды во встроенных пучках конденсаторов турбин ПТ-135.

Перед тем как приступить к расчету тепловой схемы, необходимо определить характеристики ее внешних узлов. К ним относятся - теплофикационная система станции, схема непрерывной продувки энергетических котлов, схема подогрева сырой воды перед химводоочисткой, система подготовки, деаэрации и подогрева обессоленной добавочной воды, система умягчения и деаэрации подпиточной воды теплосети.

При закрытой схеме теплосети для горячего водоснабжения потребителей используется водопроводная вода, предварительно подогретая в поверхностных подогревателях горячего водоснабжения местных тепловых пунктов за счет частичного охлаждения обратной сетевой воды теплосети. Поэтому расход прямой сетевой воды в прямой линии теплосети для закрытой теплофикационной системы определяется только с учетом расчетных тепловых нагрузок на отопление и вентиляцию потребителей

= 1133, 65 кг/с (4081, 1 т/ч)

где: =150^оС, =70^оС - температура прямой и обратной воды теплосети при расчетной температуре наружного воздуха.

Потери с продувочной водой и потери пара и конденсата от внутренних утечек в тепловой схеме ТЭЦ можно определить по паропроизводительности котлов. При восполнении потерь продувочной воды котлов химически обессоленной водой, величина непрерывной продувки, в соответствии с ПТЭ, должна быть в пределах (0, 3¸ 0, 5%) от паропроизводительности. Приняв , определим расход продувочной воды котлов =0, 00415× 652 = 2, 7 кг/с (9, 74 т/ч).

2.5.1 Расширители непрерывной продувки энергетических котлов (РНП)

Для упрощения анализа считаем, что на ТЭЦ имеется один РНП, в который входит продувочная вода от всех работающих котлов

Материальный и тепловой балансы расширителей непрерывной продувки

= +

· = ·i_рнп + · _рнп

При давлении в барабанах котлов =15 МПа энтальпия насыщения котловой воды равняется =1612 кДж/кг.

При давлении в РНП = 0, 6 МПа насыщенный пар, образовавшийся из перегретой котловой воды, будет иметь энтальпию = 2756 кДж/кг, а неиспарившаяся в расширителе вода имеет энтальпию насыщения = 670 кДж/кг.

кг/с

Расход неиспарившейся воды из РНП направляемой через ПСВ-I на подпитку теплосети = – = 2, 7 - 1, 219=1, 487 кг/с (5, 35 т/ч)

Потери пара и конденсата от утечек из пароводяного тракта, не должны превышать 1, 2% от паропроизводительности котлов для отопительных и 1, 6% для промышленно-отопительных ТЭЦ. Приняв долю утечек , определим необходимый расход добавочной химобессоленной воды на ТЭЦ для компенсации утечек:

0, 014× 652 = 9, 128 кг/с.

Так как вторичный пар из РНП в количестве = 1, 219 кг/с полезно используется в деаэраторах высокого давления (ДВД), то величина внутренних потерь пара и конденсата основного пароводяного тракта ТЭЦ

= 1, 481 + 9, 128 = 10, 6 кг/с.

Расход добавочной химобессоленной воды для восполнения внешних потерь (не возврата конденсата пара промышленных отборов с производства).

кг/с

Суммарный расход добавочной воды химобессоленной воды на ТЭЦ, требуемый для компенсации внутренних и внешних потерь пара и конденсата

=100 + 10, 6 =110, 6 кг/с

При доле возврата конденсата с производства a_в = 0, 6 с температурой расход обратного конденсата составит

кг/с

Приняв, что потери сетевой воды в теплосети составляют 2% от расхода сетевой воды и учтя, что неиспарившаяся в РНП продувочная вода используется для подпитки теплосети, определим величину расхода умягченной химочищенной воды (ХОВ), идущей на подпитку теплосети:

=0, 02× – = 0, 02× 1133, 65 – 1, 487 = 21, 186 кг/с (76, 27 т/ч)

Расход сырой воды поступающей на химводоочистку ТЭЦ, с учетом того, что около 25 - 30 % этой воды используется для обеспечения собственных нужд, (принят расход сырой воды на собственные нужды ХВО 25%)

= 1, 25( + ) = 1, 25(21, 186 + 110, 6) = 164, 75 кг/с.

В соответствии с уточненной расчетной тепловой схемой, при закрытой теплофикационной системе сырая вода нагревается в подогревателях сырой воды первой и второй ступеней (ПСВ-I и ПСВ-II) и поступает на химводоочистку.

2.5.2 Подогреватель сырой воды I ступени (ПСВ-I)

Греющим агентом в ПСВ-I служит неиспарившаяся вода из РНП в количестве = 1, 487 кг/с с энтальпией = 670 кДж/кг.

Считаем, что температура исходной сырой воды поступающей на ТЭЦ в зимний период равна =5^оС, минимальный температурный напор в ПСВ-I примем равным = 15 ^оС.

ПСВ-I является водо-водяным теплообменником противоточного типа, учитывая, что расход греющего агента – неиспарившейся продувочной воды РНП, значительно меньше расхода нагреваемой сырой воды, то в ПСВ-I минимальный температурный напор будет на холодном конце теплообменника. Тогда температура продувочной воды на выходе из ПСВ-I будет равна

= 5 + 15 = 20 ^оС . Ее энтальпия составит кДж/кг

Из уравнения теплового баланса подогревателя можно определить энтальпию сырой воды на выходе из ПСВ-I

=26, 13 кДж/кг.

где: = 20, 95 кДж/кг - энтальпия сырой воды.

2.5.3 Подогреватель сырой воды II ступени

После ПСВ-I сырая вода дополнительно подогревается до температуры = 30^оС в ПСВ-II паром из противодавления турбины Р-100. Энтальпия сырой воды за ПСВ-II =125, 6 кДж/кг.

Тепловая нагрузка ПСВ-II определится из теплового баланса

=

= 164, 75 (125, 6 -26, 13) = 16387, 1 кДж/с

определим величину расхода греющего пара , считая, что температура насыщения ^оС

кг/с

2.5.4 Подогреватель химобессоленной воды (ПХОВ)

В ПХОВ производится подогрев добавочной химобессоленной воды прошедшей обессоливающую установку (ОУ) перед ее подачей в вакуумный деаэратор добавочной воды. Греющим агентом в ПХОВ служит обратный конденсат пара поступающий с производства

= 0, 6.250 = 150 кг/с.

Из уравнения теплового баланса определим температуру обратного конденсата на выходе из ПХОВ.

В этом противоточном водо-водяном подогревателе расход греющего агента – обратного конденсата, больше расхода нагреваемой среды - добавочной химобессоленной воды =110, 6кг/с, следовательно, минимальный температурный напор находится на горячей стороне теплообменника. Принимая его величину =15 ^оС, определим температуру и энтальпию добавочной воды на выходе ПХОВ

= - = 95 - 15 = 80^оС, = 335 кДж/кг.

Энтальпия обратного конденсата на выходе из ПХОВ определится из уравнения теплового баланса

= - = 398 – = 240, 43 кДж/кг.

Температура обратного конденсата на выходе из ПХОВ = 57, 4 ^оС

2.5.5 Вакуумный деаэратор добавочной воды (ДВ)

В вакуумном деаэраторе добавочной воды производится удаление агрессивных газов из добавочной обессоленной воды. Ее расход в деаэратор =110, 6 кг/с. Расход греющей воды - обратного конденсата =150 кг/с. Из уравнения теплового баланса определим температуру насыщения и давление в вакуумном деаэраторе добавочной воды

= 67

Этой температуре насыщения соответствует давление 0, 0274 МПа и энтальпия = 280, 5 кДж/кг. Так как тепла подводимого в ДВ с обратным конденсатом достаточно для вакуумной деаэрации добавочной воды, то поэтому дополнительной подачи греющего пара в вакуумный деаэратор не требуется.

2.5.6 Вакуумный деаэратор подпитки теплосети (ДП)

В вакуумном деаэраторе подпитки теплосети производится деаэрация подпиточной воды предварительно прошедшей умягчение в ХВО. В качестве греющего агента в ДП используется сетевая вода после верхних сетевых подогревателей (ВСП) теплофикационных турбин . На расчетном режиме при температурном графике теплосети 150/70 и =0, 55, температура сетевой воды за ВСП = 70 + (150-70)0, 55 = 114 ^оС, а ее энтальпия кДж/кг.

Температура насыщения в вакуумном деаэраторе обычно находится на уровне 45 – 50 ^оС. Примем = 50 ^оС, ей соответствует давление 0, 01233 МПа и энтальпия кипящей воды =209, 26 кДж/кг.

Греющим агентом для вакуумных деаэраторов подпитки теплосети (ДП) является часть сетевой воды отводимой после ВСП. Из уравнения теплового баланса определим требуемую величину расхода греющей сетевой воды в деаэратор подпитки

Определим температуру обратной сетевой воды перед нижним сетевым подогревателем. При закрытой системе горячего водоснабжения происходит понижение температуры обратной сетевой воды возвращаемой на ТЭЦ при ее использовании для подогрева водопроводной воды в системах горячего водоснабжения тепловых потребителей.

В расчетном режиме расход тепла на ГВС ТЭЦ равен: = 70 МВт, расход сетевой воды кг/с, тогда снижение температуры обратной сетевой воды в системе ГВС

^оС

Температура обратной сетевой воды перед НСП турбин ТЭЦ

= = 70 – 14, 737 = 55, 26 ^оС

Вследствие того, что часть сетевой воды после ВСП турбин ПТ-135 используется в качестве греющей воды в вакуумном деаэраторе подпитки теплосети, тепловая нагрузка верхних и нижних сетевых подогревателей турбин увеличится на

= ( – _ос) = 7, 43(478, 34– 231) = 1837, 36 кДж/с

где: = 231 кДж/кг при =55, 26 .

Фактический расход пара из теплофикационных отборов турбин ПТ-135 составит кг/с, при этом на подогрев греющей воды ДП в сетевых подогревателях турбин будет израсходовано пара

= 0, 86 кг/с.