Расчет принципиальной тепловой схемы энергоблока

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Исходные данные………………………………………………………..…...3
2. Построение процесса расширения в проточной части турбины……..…...4
3. Определение расходов острого пара, питательной воды и  химически очищенной воды…………………………………………………………...…7
1. Расчет расхода острого пара………………………………………….....7
2. Расчет расхода питательной воды…………………………………..…..7

3.3 Расчет расхода химически  очищенной воды………………………..….8

4. Определение расходов пара в регенеративные отборы турбины……..…..8
1. Расчет РНП-1,2 и ПХОВ……………………………………………..…..8
2. Расчет ПВД-1,2 и ПН………………………………………………….....9
3. Расчет деаэраторной установки и узлов разветвлений…………….....11
4. Расчет ПНД-1,2 и КН……………………………………………….…..12
5. Определение расчетной мощности отсеков паровой турбины и общей суммарной электрической нагрузки…………………………………….....13
6. Определение погрешности расчетов……………………………………....14
7. Описание программы………………………………………………….…....14
8. Текст программы……………………………………………………….…...16
9. Вывод результатов……………………………………………………….....23
10. Оценка технико-экономических показателей тепловой схемы……….....24
11. Список используемых источников………………………………………...25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Исходные данные

 

Дана принципиальная тепловая схема ТЭС, включающая паровой  котел (ПК), подогреватели высокого давления (ПВД-1 и ПВД-2), питательный насос (ПН), деаэрационную установку (Д), два подогревателя низкого давления (поверхностного ПНД-1 и смешивающего ПНД-2) типов, конденсатный насос (КН), конденсатор турбины (К). Из ПВД конденсат пара сливается по каскадной схеме. Восполнение потерь пара и воды в схеме осуществляется за счет подпитки в тепловую схему химически очищенной воды, предварительно нагреваемой сливом продувочной воды в ПХОВ. Подача химически очищенной воды осуществляется в ПНД-2. В схеме предусмотрена двухступенчатая схема расширения соленой продувочной воды (Pр-1 и Pр-2). Паровая турбина имеет регулируемый отбор пара на производственные нужды (ПП). D₀, P₀, t₀

ЭГ

 

 

 

  

 

 

 

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

  

 

 

 

 

 

W_э

ПК

ПТ

P_р1

P_р2

К

ПХОВ

ПН

КН

ПВД-1

ПВД-2

1

2

3

4

Д

P_д

ПНД-1

ПНД-2

P1

P2

P3

P4

ПП

P_к

D_хов

t_хов

t_сл

G_пв

 

Дано: W_Э = 160 МВт; P₀ = 12,8 МПа; t₀ = 545 ^оС; Р₁ = 2,2 МПа; Р₂ = 1,4 МПа; Р₃ = 0,42 МПа; Р₄ = 0,1 МПа; Р_д = 0,7 МПа; Р_к = 0,004 МПа; P_р1=0,7 Мпа; P_р2=0,12 Мпа; D_n = 20 кг/с; δD_n = 0,7; t_вк = 50 ^оС; t_сл=45 ^oC; t_хов = 40 ^оС; η_0i = 0,87; η_эм = 0,98.

 

 

2 Построение процесса расширения в проточной части турбины

 

Точка 0.

По начальным параметрам пара перед турбиной (P₀ и t₀) находим энтальпию h₀ пара на входе в паровую турбину:

 

Определяем энтропию s₀:

 

 

Точка 1.

Определим значение идеального теплоперепада на отсек 0-1. Для этого из точки 0 проведем линию s=const до пересечения с изобарой P₁. Воспользуемся программой “Диаграмма HS для воды и водяного пара version 2.1.2010.901”.

 

Определяем действительный теплоперепад на отсек.

 

Определяем энтальпию  h₁ в первом регенеративном отборе.

 

Определяем энтропию s₁ по известным P₁ и h₁.

 

 

Точка 2.

Определим значение идеального теплоперепада на отсек 1-2.

 

Определяем действительный теплоперепад на отсек.

 

Определяем энтальпию  h₂ во втором регенеративном отборе.

 

Определяем энтропию s₂ по известным P₂ и h₂.

 

 

 

 

 

Точка 3.

Определим значение идеального теплоперепада на отсек 2-3.

 

Определяем действительный теплоперепад на отсек.

 

Определяем энтальпию  h₃ в третьем регенеративном отборе.

 

Определяем энтропию s₃ по известным P₃ и h₃.

 

 

Точка 4.

Определим значение идеального теплоперепада на отсек 3-4.

 

Определяем действительный теплоперепад на отсек.

 

Определяем энтальпию  h₄ в четвертом регенеративном отборе.

 

Определяем энтропию s₄ по известным P₄ и h₄.

 

 

Точка К.

Определим значение идеального теплоперепада на отсек 4-К.

 

Определяем действительный теплоперепад на отсек.

 

Определяем энтальпию  h_к в конденсаторе.

 

Определяем энтропию s_К по известным P_К и h_К.

 

 

 

 

 

По найденным значениям  h и s построим процесс расширения в турбине.

Рисунок 2.1 ‒ Процесс расширения в проточной части турбины.

 

 

 

 

 

 

 

3 Определение расходов острого пара, питательной и химически очищенной воды

 

3.1 Расчет расхода острого пара

 

Расход острого пара определяется по формуле:

 

где k_рег – коэффициент регенерации, принимается в диапазоне 1.15÷1.3,           W_э – электрическая мощность кВт, y_п и y_т – коэффициент недовыработки паром соответственно отопительного и теплофикационного отборов. В нашей схеме теплофикационный отбор отсутствует. Значение y_п определяется следующим образом:

 

где h_п=h₂=2926.57 кДж/кг.

Окончательно получаем расход острого пара:

 

 

3.2 Расчет расхода питательной воды

Расход питательной воды для барабанного котла определяется по формуле:

 

где D_ут – внутренние потери пара и конденсата, D_ут=(1÷2)%D₀; D_сн – расход пара на собственные нужды станции, D_сн=(1÷5)% D₀; G_пр – расход котловой воды в расширители непрерывной продувки, G_пр=(2÷2.5)% D₀;

D_ут=0.01∙154=1.54 кг/c;

D_сн=0.01∙154=1.54 кг/c;

G_пр=0.02∙154=3.08 кг/c;

Окончательно получим  расход питательной воды.

 

 

 

3.3 Расчет расхода химически очищенной воды

 

Химически очищенная вода используется для восполнения потерь в схеме тепловой установки и  будет складываться из внутренних потерь пара и конденсата D_ут, потерь пара на собственные нужды D_сн, потерь котловой воды в расширители непрерывной продувки, невозврата конденсата с производства.

 

 

4 Определение расходов пара в регенеративные отборы турбины

 

Для определения расходов пара в отборы турбины следует  составить систему уравнений  материального и теплового баланса  тепловой схемы энергоблока. Произведем расчет отдельных узлов тепловой схемы поэтапно.

 

4.1 Расчет РНП-1,2 и ПХОВ

  

 

 

 

P_р1

P_р2

D_хов, t_хов, h_хов

D_хов, t_пхов, h_пхов

G_пр, h_пр

D_р2, h_р2

D_р1, h_р1

G_р2, h_р2

G^’_р2, h^’_р2

G^’_р1, h^’_р1

G^’_р2, t_сл, h_сл

Рисунок 4.1 ‒ Схема обвязки РНП-1,2 и ПХОВ

Составим систему уравнений  материального и теплового баланса  узла не входящего в систему регенерации тепловой схемы.

 

Искомые величины.

D_р1 – расход пара на выходе из РНП-1;

G^’_р1 – расход сливной воды из РНП-1;

D_р2 – расход пара на выходе из РНП-2;

G^’_р2 – расход сливной воды из РНП-2;

h_пхов – энтальпия воды на выходе из ПХОВ;

Определение параметров при  неизвестных.

h_пр=h^’(P₀)=1523.45 кДж/кг – энтальпия продувочной котловой воды;

h_р1=h^″(P_р1)=2762.75 кДж/кг – энтальпия пара на выходе из РНП-1;

h_р2=h^″(P_р2)=2683.06 кДж/кг – энтальпия пара на выходе из РНП-2;

h^’_р1=h^’(P_р1)=697.14 кДж/кг – энтальпия сливной воды из РНП-1;

h^’_р2=h^’(P_р2)=439.30 кДж/кг – энтальпия сливной воды из РНП-2;

h_сл=h(P_сл, t_сл)=188.53 кДж/кг – энтальпия сливной воды из ПХОВ;

h_хов=h(P_хов, t_хов)=168.77 кДж/кг – энтальпия хов на входе в ПХОВ;

Решая систему уравнений  в Mathcad 14 получим искомые величины.

D_р1=1.232 кг/c; G^’_р1=1.847 кг/с; D_р2=0.212 кг/с;

G^’_р2=1.635 кг/с;  h_пхов=202.5 кДж/кг;

 

4.2  Расчет ПВД-1,2 и питательного насоса

 

  

 

 

  

 

2

1

ПН

G_пв, h_пв1

h_пв2

G_пв, P_пв, h_пв

G_пв, P_вс, h_вс

(D₁+D^’₂), h_дпвд

h_д1

D^’₂, h₂

D₁, h₁

D^’_п

D^”₂

Рисунок 4.2 ‒ Схема узла ПВД-1,2 и питательного насоса

Перед составлением системы  уравнений найдем сначала энтальпию  питательной воды на выходе питательного насоса.

 

где Δh – величина прироста энтальпии в результате сжатия теплоносителя с давления на всасе до давления на выходе определяемая по формуле:

 

P_вс=P_д=0.7 Мпа – давление на всасе питательного насоса;

*_н=0.8 – к.п.д. питательного насоса;

P_пв=1.6∙P₀=20.48 Мпа – давление на выходе питательного насоса;

h_вс=h^’(P_д)=697.14 кДж/кг – энтальпия воды на всасе насоса:

v_вс=v^’(P_д)=0.00111 м³/кг – удельный объем воды на всасе;

 

 

Составим систему уравнений  материального и теплового баланса  для ПВД-1,2 и каскадного слива дренажа из ПВД-1,2, определяемого как точку смешения двух сливов.

 

Искомые величины.

D₁ – расход пара от первого отбора турбины (пар к ПВД-1);

D^’₂ – расход пара к ПВД-2:

H_дпвд – энтальпия каскадного слива дренажа с ПВД-1,2;

Определение параметров при  неизвестных.

Θ_пвд=2 ⁰C – величина недогрева для ПВД;

t_пвд1=t_s(P₁)-θ_пвд=215 ⁰C – температура воды на выходе из ПВД-1;

t_пвд2=t_s(P₂)-θ_пвд=193 ⁰C – температура воды на выходе из ПВД-2;

h_пвд1=h(P_пв, t_пвд1)=928.16 кДж/кг – энтальпия питат. воды на выходе из ПВД-1;

h_пвд2=h(P_пв, t_пвд2)=830.14 кДж/кг – энтальпия питат. воды на выходе из ПВД-2;

h_д1=h^’(P₁)=930.98 кДж/кг – энтальпия дренажа из ПВД-1;

h_д2=h^’(P₂)=830.13 кДж/кг – энтальпия дренажа из ПВД-2;

Решая систему уравнений  в Mathcad 14 получим искомые величины.

D₁=7.51 кг/c; D^’₂=8.07 кг/с; h_дпвд=878.77 кДж/кг;

 

 

4.3 Расчет деаэраторной установки и узлов разветвлений

 

  

 

 

 

Д

P_д

D_п, h_п

 

 

 

D^’₂, h₂

D^”₂, h₂

D_р1, h_р1

(D₁+D^’₂), h_дпвд

D₂, h₂

D^’_п, h₂

G_ок, h_ок

G_пв, h_вс

Рисунок 4.3 ‒ Схема обвязки деаэраторной установки и узлов разветвлений

ПП

Составим систему уравнений  материального и теплового балансов для деаэраторной установки и  узлов разветвлений.

 

Искомые величины.

G_ок – расход основного конденсата после ПНД-1,2;

D₂ – расход пара от второго отбора турбины (пар на ПП, ПВД-2 и деаэратор);

D^’_п – общий расход пара к ПВД-2 и деаэратор;

D^”₂ – расход пара на деаэратор;

Определение параметров при  неизвестных.

Θ_пнд=4 ⁰C – величина недогрева для ПНД;

t_ок=t_s(P₃)-θ_пнд=141 ⁰C – температура воды на выходе из ПНД-1;

h_ок=h(P₃, t_ок)=595.15 кДж/кг – энтальпия конденсата на выходе из ПНД-1;

t_дпнд1=t_s(P₃)=145 ⁰C – температура дренажа с ПНД-1;