Расчетном максимально-зимнем режиме работы ТЭЦ

2.8.1 Анализ и расчет тепловой схемы по заданной электрической мощности турбоагрегата ПТ-135-165/130

Тепловой схемой ТЭЦ (Рис.) предусмотрено, что из регулируемого промышленного отбора турбины ПТ-135 отбирается пар на нужды промышленных потребителей, на деаэратор высокого давления и на ПВД-3 этой турбины. В точку смешения I системы регенерации турбины ПТ-135 вводятся потоки конденсата от подогревателя деаэрированной химочищенной воды , подогревателя сырой воды а в точку смешения II дополнительно вводится часть расхода добавочной химочищенной воды , поступающей из вакуумного деаэратора добавочной воды. Остальной поток добавочной воды направляется после ПДХОВ в ДВД турбины Р-100-130. Греющий пар на ПДХОВ, ПСВ-2 и второй деаэратор высокого давления отбирается из противодавления турбины Р-100.

Проведенный ранее детальный анализ тепловой схемы ТЭЦ, предусматривающей взаимосвязь по питательной и добавочной воде систем регенерации турбин ПТ-135 и Р-100, позволил определить расходы пара из промышленных отборов турбин ПТ-135 и учесть подвод потоков конденсата пара из ПСВ-2, ПДХОВ и химочищенной воды в точки смешения их систем регенерации.

Благодаря этому определились исходные данные для расчета тепловой схемы турбины ПТ-135 на расчетном максимально-зимнем режиме.

Расчет тепловой схемы теплофикационных турбоагрегатов может проводиться по двум вариантам. В первом варианте задается электрическая мощность турбоагрегата. Предварительно оценивается расход пара на турбину и ведется расчет тепловой схемы турбоагрегата по итерационному принципу, предусматривающему определение расчетного значения его электрической мощности с последующим уточнением расхода пара на турбину для получения заданной мощности.

Расчет тепловой схемы при заданной электрической мощности производится в тех случаях, когда турбоагрегат нагрузка его промышленных и теплофикационных отборов ниже номинальной. При этом для получения заданной мощности производится дополнительная конденсационная выработка электроэнергии.

Рассмотрим принцип расчета тепловой схемы турбоагрегата ПТ-135 работающего в максимально-зимнем режиме при заданной электрической мощности МВт.

Оценим величину расхода пара на турбину кг/с. На первом этапе расчета тепловой схемы определим величину расхода питательной воды проходящей через ПВД турбины ПТ-135

= + + = 180 +2, 52+0, 72 = 183, 24 кг/с (660т/ч),

где: = 0, 014× D₀ =0, 014× 180=2, 25 кг/с - величина потерь пара и конденсата с утечками;

= 0, 004× D₀ = 0, 004× 180=0, 72 кг/с - расход продувочной воды котла.

Схема группы ПВД турбины приведена на Рис.

Расход пара на ПВД-I определяется из уравнения теплового баланса этого подогревателя

= =9, 07 кг/с.

Расход пара на ПВД-2

кг/с.

Повышение энтальпии воды в питательном насосе:

кДж/кг,

где: – напор насоса, Па

= 0, 0011 м³/кг – удельный объем воды при =159 ^ОС;

= 0, 75 – КПД питательного насоса;

= 18, 5·10⁶·0, 0011·10^-3/0, 75 = 27 кДж/кг.

Расход пара на ПВД-3

2.8.1.1 Определение расхода пара на деаэратор высокого давления (ДВД)

Расход основного конденсата поступающего из подогревателей низкого давления в деаэратор высокого давления

Расход греющего пара на деаэратор D_д турбины ПТ-135 определим, решая совместно уравнения материального и теплового баланса деаэратора:

Примем, что расход пара подаваемого из ДВД на эжектор D_эж =0, 6 кг/с, на уплотнения турбины кг/с

+ 1, 219 + 9, 07 + 3, 57 + 10, 69 + =183, 24 + 0, 6 + 0, 3;

× 631, 4+1, 219× 2756+(9, 07+3, 58+10, 63)× 827+ × 300, 8 = 183, 24× 670+0, 9× 2756.

Решая совместно два последних уравнения, определяем расход греющего пара на деаэратор и величину расхода основного конденсата

=159, 58- ; = 0, 77 кг/с; = 158, 81 кг/с.

Если в результате расчетов уравнений материального и теплового балансов ДВД получится отрицательная величина расхода пара в деаэратор, то это значит, что греющие потоки вносят в деаэратор избыточное количество тепла, тогда конденсат ПВД следует направить в ПНД-4. Но для обеспечения нормальной деаэрации необходим некоторый расход пара в деаэратор.

2.8.1.2 Расчет системы регенерации низкого давления

Расчет системы регенерации низкого давления ведется методом последовательных приближений, так как многие величины расходов конденсата и пара заранее неизвестны.

Предварительно оценим энтальпию основного конденсата после точки смешения I. Учитывая, что в точку смешения вводятся большие внешние расходы конденсата греющего пара ПДХОВ с энтальпией кДж/кг и от ВСП с кДж/кг, оценим энтальпию основного конденсата после точки смешения кДж/кг. В этом случае после смешения всех потоков их дополнительного подогрев в ПНД-5 не требуется и расхода пара на него равен нулю =0.

Примечание. В том случае, если в точку смешения не вводятся дополнительные потоки конденсата и химочищенной воды, имеющие высокую энтальпию, то ПНД-5 обеспечивает подогрев основного конденсата с отбором пара из пятого отбора турбины.

Тогда расход пара на ПНД-5 определяется по формуле

.

Расход пара на ПНД-4 определяем по формуле

Для нахождения расхода пара на ПНД- 6 и ПНД-7 нужно знать величину расхода конденсата через ПНД-6 W_п6 и энтальпию потока в точке смешения II . Они еще неизвестны. Предварительно оценим расходы пара в ПНД-6 и ПНД-7 кг/с, кг/с.

В первом приближении можно определить величину расхода пара поступающего в конденсатор, приняв расход острого пара через концевые уплотнения ЧВД турбины = 2, 2 кг/с

_;

180 – (2, 2+9, 07+3, 57+10, 69+0, 77+51, 85+5, 235+6, 5+10, 5+48, 29+4)= =25 кг/с.

С учетом направляемых в конденсатор потоков конденсата пара от эжектора, сальникового подогревателя и от сальникового охладителя, общий поток конденсата проходящий через ПНД-7

= 27, 314+0, 6+0, 3+1, 1+4 = 33, 314 кг/с.

Параметры пара, конденсата и питательной воды в проточной части турбины ПТ-135 и в подогревателях системы регенерации в расчетном режиме приведены в табл. 9.

Таблица 9.

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	228, 87		226, 87	979, 6
	П2	1, 88			1, 73	205, 17		203, 17	873, 7
	П3	1, 5			1, 38	194, 38		192, 38	826, 3
	Д	0, 6				158, 8
	П4	0, 577			0, 536	154, 48		149, 48	631, 4
						118, 95
	П6	0, 209			0, 192			113, 96	479, 8
	П7	0, 147			0, 135	-		-
К	К	0, 0034	26, 2

Расход пара на ПНД-7

кг/с.

Учитывая подогрев конденсата в ЭЖ, СО и СП считаем, что энтальпия конденсата после ПНД-7 равна кДж/кг.

Расход основного конденсата через ПНД-6

= 33, 314 + 48, 29 + 6 +38, 47 = 126, 074кг/с.

Предварительное значение энтальпии в точке смешения II определится из уравнения ее теплового баланса

;

Уточним расход пара на ПНД-6 и энтальпию основного конденсата после точки смешения I

Уточняем энтальпию в точке смешения I

Примечание: Если 0, то уточненные значения расхода пара на ПНД-6 и энтальпии в точке смешения I определяются по уравнениям

В результате расчета тепловой схемы в расчетном максимально-зимнем режиме предварительно определены расходы пара в отборах и по отсекам турбины ПТ-135. Их величины приведены в таблице 10.

Таблица 10

Отсек турбины	Расход пара через отсек	Величина расхода через отсек, кг/с	Расходы пара в отборы, кг/с
I		177, 8
II		168, 73
III		165, 15
IV		101, 83
V		96, 6
VI		96, 6
VII		80, 71
VIII		28, 05

Так как разница между предварительно принятой 28, 05 кг/с и уточненной величиной расхода пара в конденсатор 27, 314 кг/с не превышает 3%, дальнейшего уточнения не требуется.

Примечание: Если уточненное значение расхода пара в конденсатор отличается от предварительно определенного более, чем на 3% необходимо проведение дополнительных уточняющих расчетов по системе регенерации низкого давления турбоустановки.

Для этого: уточняем расход основного конденсата через ПНД-7

= 28, 05 + 0, 6 + 0, 3 + 1, 1+4, 373 = 34, 42 кг/с.

и расход пара на ПНД-7

кг/с.

Скорректированные величины расхода основного конденсата через ПНД-6

= 34, 42 + 48, 29 + 6 +38, 47 = 127, 18 кг/с.

и энтальпии в точке смешения II

Уточненные значения расхода пара на ПНД-6 и энтальпии основного конденсата после точки смешения I

Так как разница между предварительно принятой и уточненной величиной энтальпии в точке смешения I превышает 5%, требуется выполнить дополнительный уточняющий расчет системы регенерации низкого давления приняв энтальпию в точке смешения I, (те на выходе из ПНД-4) кДж/кг.

Вновь определяем расход пара и расход основного конденсата в деаэратор решая совместно уравнения материального и теплового баланса деаэратора:

=159, 58- = 0, 77 кг/с = 158, 81 кг/с

Новое значение энтальпии в точке смешения I

Получено достаточно хорошее совпадение с предыдущим расчетом

Вновь уточним расходы пара в отборах и по отсекам турбины ПТ-135.

Таблица 11

Отсек турбины	Расход пара через отсек	Величина расхода через отсек, кг/с	Расходы пара в отборы, кг/с
I		177, 8
II		168, 73
III		165, 15
IV		101, 83
V		96, 6
VI		96, 6
VII		80, 71
VIII		28, 05

Теперь можно определить электрическую мощность турбины ПТ-135

Разница между заданной МВт и определенной в результате расчета тепловой схемы электрической мощностью турбоагрегата ПТ-135-130 составляет кВт. Так как разница выше 1%, следует повторить расчет тепловой схемы скорректировав расход пара на турбину

,

где = кг/с. Рекомендуется принять

2.8.1.3 Расчет тепловой схемы турбоагрегата ПТ-135-165/130 при работе в режиме выработки электроэнергии на тепловом потреблении

Результаты расчета тепловой схемы турбоагрегата ПТ-135 для расчетного максимально-зимнего режима работы ТЭЦ проведенные по первому варианту - с заданной электрической мощностью МВт, показали, что из-за при существенно меньшего, чем при номинальном режиме расходе пара - кг/с ( кг/с) при принятом расходе острого пара кг/с турбина имеет значительную конденсационную выработку электроэнергии.

Если при расчетном максимально-зимнем режиме турбоагрегаты ПТ-135 вырабатывают электрическую энергию на тепловом потреблении, то в их конденсаторы пропускается лишь вентиляционный поток пара.

В этом случае, расход тепловой схемы должен вестись по второму варианту с заданным расходом пара на турбину. В результате расчета тепловой схемы определится электрическая мощность турбоагрегата с выработкой электроэнергии на тепловом потреблении.

Ориентируемся на результаты расчета тепловой схемы турбоагрегата ПТ-135 при расчетном максимально-зимнем режиме, проведенные по первому варианту - с заданной электрической мощностью МВт и расходе пара на турбину кг/с. При этом расход пара в конденсатор был равен 28, 05 кг/с.

Учитывая, что вентиляционный пропуск пара в конденсатор должен составлять около 4 кг/с, примем, что при расчете тепловой схемы по второму варианту заданный расход пара на турбину будет равен 145 кг/с.

В этом случае расход питательной воды составит

= D₀+D_ут+W_пр=145+2, 2+0, 58=147, 61 кг/с.

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 ниже, чем на номинальном режиме и равны и . относительный внутренний КПД ЦНД определяем по рис. Приложения. . При этих значениях КПД строим процесс расширения в i–s диаграмме.

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.

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.

В таблице 12 приведены предварительно определенные значения расходов пара в отборы и отсеках в ЧВД турбины

Таблица 12

Отсек	Расход пара через отсек	Величина расхода через отсек, кг/с	Расходы пара в отборы, кг/с
I		142, 8
II		136, 14
III		130, 29
IV		66, 01

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

Давление пара в шестом отборе поддерживается на расчетном режиме на постоянном уровне регулятором давления верхнего теплофикационного отбора. Оно было определено ранее ( МПа). Давление в седьмом отборе МПа. Давление пара в четвертом и пятом отборах зависят от расхода пара через пятый и шестой отсеки турбины и в дальнейшем будут уточнены по формуле Флюгеля.

Параметры пара и конденсата, полученные при построении диаграммы сведены в Таблицу 13. При её составлении принято, что потери давления в паропроводах отборов равны 7% от давления в отборе, температурные напоры в ПВД 3^оС, в ПНД 5 ^оС.

Таблица 13

.

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, 4			2, 22	217, 72		214, 72
	П2	1, 51			1, 41	195, 38		192, 38
	П3	1, 5			1, 4
	Д	0, 6				158, 8
	П4	0, 42			0, 39	142, 7		137, 7
	П6	0, 209			0, 194	119, 25		114, 25
	П7	0, 147			0, 137	-		-	-
К	К	0, 0034	26, 2

Пользуясь таблицей 13, уточним расход пара на ПВД-I, ПВД-2 и ПВД-3

= = 6, 81 кг/с.

кг/с,

т.е. второй отбор оказывается вытеснен. Принимаем D₂ =0, а дренаж из П1 направляем в П3.

Предварительно оценим энтальпию основного конденсата после точки смешения I. Учитывая, что в точку смешения I подводятся большие потоки конденсата греющего пара из ПДХОВ, с энтальпией кДж/кг, и из ВСП, с кДж/кг, оценим величину энтальпии основного конденсата кДж/кг в точке смешения I. По предварительной оценке энтальпия основного конденсата после ПНД-5 должна составлять 547, 5 кДж/кг. Таким образом, ПНД-5 фактически вытеснен, и не потребляет греющего пара .

Для нахождения расхода пара на ПНД- 6 нужно знать величину расхода конденсата через ПНД-6 W_п6 и энтальпию в точке смешения II . Они еще неизвестны. Предварительно оценим вентиляционный расход пара в конденсатор турбины кг/с и расход конденсата поступающего через ПНД-7 в точку смешения II.

= 3, 5 + 1, 5 = 5 кг/с.

При вентиляционном пропуске пара включается рециркуляция конденсата по замкнутому контуру: конденсатор, эжектор, сальниковый охладитель, сальниковый подогреватель, конденсатор. Избыточное количество тепла, выделяемое в ЭЖ, СО и СП, сбрасывается в конденсатор и отводится с циркуляционной водой.

Учитывая наличие рециркуляции и подогрева конденсата в ЭЖ, СО и СП считаем, что энтальпия конденсата после ПНД-7, который отключен (), равна кДж/кг.

Расход основного конденсата через ПНД-6 равен сумме потоков конденсата и химочищенной воды после точки смешения II

= 5+ 48, 29 + 6 + 38, 47 = 97, 76 кг/с.

Предварительное значение энтальпии в точке смешения II определится из уравнения теплового баланса точки смешения

Расход основного конденсата проходящего после точки смешения I через ПНД-5, ПНД-4 и поступающего в ДВД

(3)

Предварительно оценив величину расхода основного конденсата в ДВД кг/с найдем расход греющего пара на ПНД-4

кг/с. (4)

Расход пара на ПНД-6

Совместно решая два уравнения (3) и (4), можно определить расход основного конденсата в деаэратор

кг/с.

Уточним энтальпию основного конденсата после точки смешения I в системе регенерации турбоагрегата

Расхождение между предварительно принятой энтальпией основного конденсата в точке смешения I (520 кДж/кг) и полученной в результате расчета (519, 14кДж/кг) меньше 5%.. Поэтому в дальнейшем не требуется проведения дополнительных итерационных расчетов по уточнению энтальпий основного конденсата в точках смешения системы регенерации и расходов пара на регенеративные подогреватели.

Уточним расход пара на деаэратор высокого давления

Уточним величину расхода пара в конденсатор:

145 – (2, 2+6, 81 + 0 + 8, 45 + 2, 75 + 51, 85 + 3, 856 + 5, 04 +

+ 10, 5+ 48, 29) = 5, 248 кг/с.

Расходы пара в отборах и по отсекам турбины ПТ-135 при ее работе на максимально-зимнем режиме с выработкой электроэнергии на тепловом потреблении приведены в таблице 14.

Таблица 14

Отсек	Расход пара через отсек	Величина расхода через отсек, кг/с	Расходы пара в отборы, кг/с
I		142, 8
II		135, 99
III		135, 99
IV		72, 931
V		69, 07
VI		69, 07
VII		53, 54
VIII		5, 248

Электрическая мощность турбины ПТ-135 с выработкой электроэнергии на тепловом потреблении при работе на расчетном максимально-зимнем режиме