Расчет тепловой схемы конденсационного энергоблока

Заключение.
Для типового энергоблока К-800-240-5 ЛМЗ с исходными параметрами Ро=22,4 МПа, tо=525, роп.п=3,75 МПа, tоп.п=540оС,рп.п=3,3МПа, tп.п=535оC, рк=4кПа, tпв=270°С , Nэ=750 МВт определены технические характеристики теплового оборудования (расходы пара, воды и топлива) и его энергетические показатели (КПД и удельных расходов теплоты и топлива).КПД энергоблока нетто составил сн=0,3824.


...

Оглавление
Введение 3
1. Тепловая схема энергоблока 5
2. Параметры пара и воды турбоустановки 11
3.1 Протечки из уплотнений турбины 21
3.2 Регенеративные подогреватели высокого давления 22
3.3 Питательная установка 23
3.4 Деаэратор питательной воды 23
3.5 Установка предварительного подогрева котельного воздуха (калориферы) 24
3.6 Тепловой баланс калориферов 25
3.7 Сетевая подогревательная установка 25
3.8 Подогреватели низкого давления (ПНД): 26
3.9 Расширитель дренажа греющего пара калориферов (Р). 27
3.10 Контроль материального баланса пара и конденсата 28
4.0 Энергетическое уравнение и определение расходов пара и воды 30
5. Энергетические показатели энергоблока 32
Заключение. 34
Список литературы 35

Введение

Принципиальная тепловая схема (ПТС) электростанции определяет основное содержание технологического процесса преобразования тепловой энергии на электростанции. Она включает основное и вспомогательное теплоэнергетическое оборудование, участвующее в осуществлении этого процесса и входящее в состав пароводяного тракта электростанции.
На чертеже, изображающем принципиальную тепловую схему (ПТС), показывают теплоэнергетическое оборудование вместе с линиями (трубопроводами) пара, воды, конденсата и других теплоносителей, связывающими это оборудование в единую установку. Принципиальная тепловая схема изображается обычно как одноагрегатная и однолинейная схема, одинаковое оборудование изображается в схеме условно 1 раз: линии технологической связи одинакового назначения также показывают в виде одной линий, т. е. каждый элемент данного рода показывают в ПТС 1 раз.
Принципиальная тепловая схема конденсационной электрической станции (КЭС) ввиду блочной структуры электростанции является, как правило, ПТС энергоблока. В ее состав, кроме основных агрегатов и связывающих их линий пара и воды, входят: регенеративные подогреватели высокого и низкого давления, деаэратор питательной воды, трубопроводы отборного пара к подогревателям, питательная установка, включающая обычно питательные и бустерные насосы и их привод, конденсатные и дренажные насосы, блочная обессоливающая установка. При термической водоподготовке в схему включают испарительную установку. На первых энергоблоках КЭС принято устанавливать сетевую подогревательную установку для отопления зданий жилого поселка и служебных помещений электростанций.
Для мощных энергоблоков характерно использование паротурбинных приводов питательных насосов, а для котлов под наддувом и приводных паровых турбин воздуходувок. Во вновь проектируемых турбоустановках первые два ПНД после конденсатора — смешивающего типа для повышения надежности и экономичности схемы. В связи с этим число ступеней конденсатных насосов увеличивается до трех.
В зависимости от вида сжигаемого топлива в тепловую схему включают: калориферную установку предварительного подогрева котельного воздуха на отборном паре или с использованием горячего конденсата ПНД; линии отвода пара на разогрев топлива и на его предварительную подсушку.
При составлении ПТС решают вопрос о схеме отвода дренажей греющего пара (каскадную или с дренажными насосами), о наличии в регенеративных подогревателях охладителей пара и дренажа, об использовании в деаэраторах питательной воды постоянного или скользящего давления и выборе этого давления, об использовании протечек пара из уплотнений роторов турбины, стопорных и регулирующих клапанов, протечек уплотнений питательных и бустерных насосов в системе регенератиного подогрева воды..
Основная цель расчета ПТС проектируемого конденсационного энергоблока (электростанции) заключается в определении технических характеристик теплового оборудования (расходов пара, воды и топлива) и энергетических показателей энергоблока (электростанции) и его частей (КПД и удельных расходов теплоты и топлива). [1]

Ступенчатая конденсация пара позволяет получить более глубокий вакуум при исходной температуре охлаждающей воды. Конденсат пара переливается из первой секции конденсатора во вторую, а затем поступает к конденсатному насосу первой ступени. Воздух из конденсаторов главной и приводной турбин отсасывается водяными эжекторами.[1]2. Параметры пара и воды турбоустановкиНа рис. 2.1. показана схема процесса работы пара турбоустановки в h, S-диаграмме; в табл. 2.1 приведены КПД отсеков главной турбины и приводной турбины питательного насоса. Температура регенеративного подогрева питательной воды задана 270 °С; с учетом дополнительного подогрева в охладителе пара третьего отбора, включенного по схеме Виолен, она равна 275 °С.Параметры пара и воды приведены в табл. 2.2, где приняты следующие обозначения: р, t, х, h —давление, температура, степень сухости и энтальпия пара; рr— давление пара перед подогревателями системы регенерации; tsr, h’r , , hдрr — температура и энтальпия конденсата при насыщении для давления рr, энтальпия дренажа греющего пара; θr — недогрев воды в регенеративном подогревателе с учетом пароохладителя; рвr, tBr, hBr — давление, температура и энтальпия воды после регенеративных подогревателей; τr — подогрев воды в ступени регенерации, включая собственно подогреватель (зона конденсации пара), пароохладитель и охладитель дренажа; qr — теплота, отдаваемая греющим паром в ступени регенерации.Точка О' процесса работы пара отвечает его состоянию перед регулирующей ступенью ЦВД, точки 2° и 2 — параметрам пара до и после промежуточного перегрева. Приняты следующие потери давления пара: в стопорных и регулирующих клапанах ЦВД — 3%, в тракте промежуточного перегрева, включая стопорные и регулирующие клапаны ЦСД,— 14%, в ресиверах пара между ЦСД и ЦНД— 2%, в паропроводах отборного пара — 5—8%. Давления пара до и после приводной турбины питательного и бустерного насосов приняты: р0т.п=1,67 МПа, ркт.п=5 кПа; энтальпии пара соответственно равны h0т.п = = 3400кДж/кг, hкт.п,=2439 кДж/кг.Температуры воды в сетевой подогревательной установке следующие: на входе 60,- между подогревателями 90, на выходе 130 °С. Отпуск теплоты на отопление принят равным- 65 ГДж/ч. Давление сетевой воды 0,8 МПа.Температуры котельного воздуха до и после калориферной установки приняты:tB'= 1°С, tB"=50°C; температура наружного воздуха tн.в= -5°С.Таблица 2.1.ПоказательГлавная турбинаПриводная турбина питательного иасосаЦВДЦСДЦНД*Интервал давлений пара в МПатурбине,23,5—1616—3,83,34—0,2130,209—0,00361,67—0,005оi, %75879181**84* Без учета потери с выходной скоростью (hв.с. кДж/кг).** В зоне работы иа перегретом паре.Таблица 2.2.Точка процессаЭлемент тепловой схемыПар в отборах турбиныПар в регенеративных подогревателяхОбогреваемая вода за регенеративными подогревателямиp, МПаt(x), оС (%)h, кДж/кгpr, МПаtsr, оСh'r, кДж/кгhдрr, кДж/кгqr, кДж/кгθr, оСpВr, МПаtВr, оСhВr, кДж/кгτr, кДж/кг0--22,452532900'--21,752132901П16,1332029495,68272,011951093,31754228,92270119584,92оП23,7528529283,56243,61054,5922,32005,7229,42241,61049,7161,42--3,3051534883П32,0346833971,88209,3894,4741,92211,1429,92205,3888,3150,24П4 (ДПВ)1,06837031990,70165,0697,600,7165,0697,6128,05П50,54130030630,501151,9640,8547,72515,321,2149,9632,7127,96П60,23820528790,220123,2517,6419,62459,431,5120,2504,8127,87П70,076012027190,07090,1377,200,07090,1377,0127,78П80,0220х=97,825450,020059,7249,500,020059,7249,3127,6КК0,00402405121,72283,300,004029,0121,7* С учетом подогрева воды в ПН.* * Без учета подогрева воды в СМ.*** С учетом потери с выходной скоростью пара.**** С учетом охлаждения пара в пароохладителе ПОЗ.Построение процесса работы пара в турбине в h, S-диаграмме (рис. 2.1) и составление табл. 2.2 осуществлялось одновременно. В первую очередь строится процесс работы пара в ЦВД и ЦСД. Учитывались значения 0i цилиндров ЦСД и ЦСД, (табл. 2.1). По известной температуре воды за последним ПВД (П1), равной tв1=270 °С определены параметры пара в первом отборе турбины- ts1= tв1+2=270+2=272 °С ; p’1=f(ts1)=5,677 МПа , p1= p’1*1,08 = 6,131 МПа, hв1=f (p’1; tв1)=1195 кДж/кгПараметры воды за предпоследним ПВД (П2) определены по давлению пара до промежуточного перегрева : p2= 3,75 МПа; p’2= p2*0,95 = 3,563 МПа; ts2=f(p’2)=243,6 °С , tв2= ts2-2=241,6 °С, hв2=f (p’2; tв2)=1049 кДж/кг. Недогрев воды в регенеративном подогревателе с учетом пароохладителя принят θr =2°С.В данной тепловой схеме деаэратор работает при постоянном давлении в 0,7МПа. Это позволяет определить подогрев воды в питательном и бустерном насосах энергоблока :,а также энтальпию воды за питательной установкойhв.п.н=hв4+τп.н=697+41=738 кДж/кг.В тепловой схеме турбоустановки пароохладитель ПВДЗ (ПЗ) включен по схеме Виолен, поэтому принимаем τ2τ3 0,5* (hв2— hв.п.н )=0,5*(1049—738)=161кДж/кг.;hв3 = hв2- τ2= 1049-161=888 кДж/кг.Далее определяем параметры пара в третьем отборе турбоустановки:tв3=f(Рв3; hв3)=205,3 °С ; ts3= tв3+4=205,3+4=209,3 °С ; p’3=f(ts3)=1,88 МПа , p3= p’3*1,08 = 2,03 МПа.Подогрев воды в остальных ступенях распределим по геометрической прогрессии, определив методом последовательных приближений ее показатель m=1,00004 : Рис.2.1. Процесс работы пара в главной турбине и турбоприводе турбоустановки К-800-240-5Для шести оставшихся ступеней подогрева воды получаем:,Энтальпия конденсата определяем по давлению насыщенияh’к = f(p’к=0,004)= 121,7КДж/кг,Определяем последовательно:τ7=m* τ8=1,00004*127,6=127,7τ6=m* τ7=1,00004*127,7=127,8τ5=m* τ6=1,00004*127,8=127,9τ4=m* τ5=1,00004*127,9=128,0τ3=m* τ4=1,00004*128,0=128,1Параметры воды и пара в подогревателях и пара в отборах турбины определяем, используя значения τi . Учитываем принятые значения недогрева воды, давление воды и потери давления пара в турбинах.Определяем параметры воды и пара в ПНД (П8) и отборе турбины 8:Недогрев воды в смешивающем подогревателе составляет θ8=0°С. Энтальпия воды за П8 составит hв8=h’8=h’к+ τ8=121,7+127,6=249,3 кДж/кг. Давление пара в подогревателе р8' =20,0 кПа определяем по значению h’8 из таблиц теплофизических свойств пара и воды и температуру воды в нем tв8 = ts8=59,7oC . Давление пара в отборе турбины находим с учетом потерь на тракте подогреватель — турбина:р8=1,08 р8'=22,0 кПа.Определяем параметры воды и пара в ПНД (П7): по аналогии с П8 имеем:θ7 = 0;hв7= h’7=hв8+ τ7=249,3+127,7 =377,0 кДж/кг;р7'=70,0 кПа ; tв7 = ts7=90,1°C ;р7=1,08р7'=76,0 кПа.Определяем параметры воды и пара в ПНД (П6):Энтальпия воды за поверхностным подогревателем равна:hв6=hв7+ τ6=377,0+127,8 =504,8 кДж/кг;турбоустановка подогреватель калорифер котельныйДавление воды в ПНД принято рв6= 1,5 МПа;По давлению и энтальпии воды определяем температуру воды за ПНД из таблиц теплофизических свойств: tв6=120,2°С.Недогрев воды в ПНД принят θ6:=3 °С. Температура и давление насыщения греющего пара в ПНД соответственно равны:ts6= tв6 + θ6 = 120,2+3=123,2 °С; р6' = 220 кПа.Давление пара в отборе турбины определяем с учетом потерь на тракте подогреватель — турбина р6=1,08р6'=238 кПа.Определяем параметры воды и пара в ПНД (П5): по аналогии с П6 имеем:Энтальпия воды за поверхностным подогревателем равна:hв5= hв6+ τ5=504,8+127,9 =632,7 кДж/кг;Давление воды в ПНД принято рв5= 1,2 МПа;По давлению и энтальпии воды определяем температуру воды за ПНД из таблиц теплофизических свойств: tв5=149,9°С;Недогрев воды в ПНД принят θ6:=2 °С. Температура и давление насыщения греющего пара в ПНД соответственно равны:ts5= tв5 + θ5 = 149,9+2=151,9 °С; р5' = 501 кПа.Давление пара в отборе турбины определяем с учетом потерь на тракте подогреватель — турбина р5=1,08р5'=541 кПа.Определяем параметры воды и пара в ПНД (П4): по аналогии с П8 имеем:θ4 = 0;hв4= h’4=hв5+ τ4=632,7+128,0 =760,7 кДж/кг;р4'=0,989 МПа ; tв5 = ts5=179,4oC ;р4=1,08р4'=1,068 МПа.Энтальпия воды за ПВД (ПЗ) равна hв3= hв4+τ3=760,7+128,1=888,8 кДж/кг, что соответствует ранее полученному hв3. Таким образом, показатель m подобран верно, распределение подогрева воды выполнено.Уточняем подогрев воды в деаэраторе при его работе на постоянном давлении р4' = =0,7 МПа и h4'=hв4=697 кДж/кг, т. е. τ4= hв4- hв5=697—632,7=64,3 кДж/кг;Подогрев основного конденсата в деаэраторе составит t=tв4-tв5=165-149,9=15,1°С,С учетом подогрева воды в питательном насосе:τ3= hв3- hв.п.н =888,3—738,1= =150,2 кДж/кг.Проверяем местоположение индифферентной точки на h, S-диаграмме процесса расширения пара в ЦСД. Определяем КПД условной конденсационной турбины, состоящей из одного ЦВД:где доля расхода пара на подогреватели П1 и П2 согласно (П.З) и (11.3а) определяется по принятому балансу расхода питательной воды при условии αп.в=αо=1,0:;Определяем теплоперепад от начала процесса расширения пара в ЦСД до индифферентной точки :НИ=iЦВД*(hп.п-hoп.п)*(1-α1-α2)=0,156*(3488-2928)*(1-0,04879-0,0879)=75,42 кДж/кг.Используя значение НИ, получаем следующие параметры индифферентной точки: hи= hп.п—Ни= 3488—75,42=3412,58 кДж/кг;рИ= 2,40 МПа>р3, что подтверждает допустимость принятого распределения подогрева питательной воды между второй и третьей ступенями.Уточняем процесс работы пара в ЦНД турбины, закончив его для ЦСД в точке 6 процесса (р6=0,238 МПа). Давление пара на входе в ЦНД р6’=0,98*р6=0,233 МПа.Процесс расширения пара в ЦНД до среднего значения конечного давления рк=4,0 кПа строим первоначально по для перегретого пара. Затем вводим поправку на работу в зоне влажного пара:где поправочный коэффициентkвл=1-β*(у0+ук)/2=1-0,87*(0+0,074)/2=0,9678. (11.38)Коэффициентом β=0,87 учтено влияние средней влажности пара на значение . Поправочный коэффициент kвл определяем с учетом начальной у0=0 и конечной ук =0,074 влажностей пара.По построению определяем:=2880—2252= =628 кДж/кг; hксух=2650 кДж/кг; Hавл.цнд=2650—2320=330 кДж/кг.Далее определяем положение точек процесса работы пара за ЦНД без учета и с учетом потери с выходной скоростью:hк°=2375 кДж/кг и hK=hK°+hв.c= 2375+30= 2405 кДж/кг.Заканчиваем составление процесса работы пара и таблицы параметров пара и воды построением рабочего процесса в приводной турбине питательного и бустерного насосов.Таким образом, в данном разделе определены параметры состояний водяного пара в ступенях турбины, построен процесс работы пара в главной турбине и турбоприводе турбоустановки К-800-240-5 в h, S-диаграмме (рис.2.1) , составлена сводная таблица параметров пара и воды в турбоустановке (таблица 2.2.), выполнено оптимальное распределения регенеративного подогрева воды между ступенями.[1]3. Материальные балансы пара и водыДля энергоблоков с прямоточным котлом полагают, что его паровая нагрузка (в долях) равна αп.к=αп.в=1,0 Доля расхода добавочной воды в конденсатор главной турбины αд.в=αут=ΣαВн=0,015.3.1 Протечки из уплотнений турбиныПротечки из уплотнений турбины (рис 1.2) приняты равными: из первых камер стопорных и регулирующих клапанов ЦВД и ЦСД αс.к=0,003, αoр.к =0,002, αп.пр.к= 0,0003; из концевых камер тех же клапанов α°с.к.р=0,0004, αп.пс.к.р =0,0003, αр.к=0,0023; отвод пара из первых камер переднего и заднего уплотнений ЦВД αy1 = 0,0006, αy2 =0,0004; отвод пара из вторых камер этих уплотнений αу3=0,0006, αу4= 0,0004; отвод пара из первых камер уплотнений ЦСД αу5=αу6=0,0003; из концевых уплотнений ЦВД, ЦСД и трех ЦНД в охладитель уплотнений ОУ2 отводится αо.у2=0,002.Расход пара на эжектор отсоса из уплотнений αэ.у=0,0008Протечки пара из концевых уплотнений турбопривода ПН αо.у=0,0004 направляются в собственный охладитель уплотнений, а затем в конденсатор. Из деаэратора питательной воды в предпоследние камеры уплотнений турбины и приводной турбины направляется пар при давлении 0,1 МПа в количествеαд.у = αтд.у + αт.пд .у = 0,0014 + 0,0002 = 0,0016.В тепловой схеме учтены протечки воды питательного насоса: из первых камер в деаэратор питательной воды αу.в1=0,008; из концевых уплотнений в ПНД (П7) αу.в3= =0,008. За конденсатным насосом КН III отбирается конденсат на уплотнения питательного насоса в количестве αу.в2 =0,002.3.2 Регенеративные подогреватели высокого давленияРанее были определены доли расхода пара на ПВД1 и ПВД2 (рис. 3.1) α1=0,04879, α2=0,0879, а также подогрев воды в питательном и бустерном насосах τп.н=41 кДж/кг.Определяем долю расхода пара на ПВД3:где q3o=h3о—hдр3=2953-741,9=2211,1 кДж/кг.Энтальпию пара h3° на входе в зону конденсации ПВДЗ после пароохладителя, включенного по схеме Виолен, определяем при h3° = tB1+θno=270+10=280 °Спри р3°= 0,98р3= 1,99 МПа.Тепловой баланс пароохладителя ПВДЗ:αn.B (hп.в.