Методика расчета тепловой схемы

Введение

В проектах теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), предназначенных для энергообеспечения промышленно-транспортных комплексов, подлежит разработке и решению задачи, на основе которых выполняется рабочий проект:

- расчет тепловых нагрузок и выбор способов их покрытия;

- разработка принципиальной тепловой схемы ТЭЦ;

- выбор основного и вспомогательного оборудования;

- расчет принципиальной тепловой схемы;

- расчет технико-экономических показателей работы.

Вопросы разработки и решения задач проектирования ТЭЦ изложены в литературных источниках [1]-[5].

Настоящая работа предназначена для усвоения одной из ключевых задач проектирования ТЭЦ – расчета принципиальных тепловых схем с определением показателей эффективности работы станции.

Выполненный курсовой проект должен содержать пояснительную записку, оформленную в соответствии с ГОСТ 2.001 – 93. Общие положения и ГОСТ 2.105 – 95. Общие требования к текстовым документам, и графическую часть.

Графическая часть курсового проекта выполняется в виде чертежа “Принципиальная тепловая схема ТЭЦ” на листе формата А1. Диаграмма процесса расширения пара в турбине представляется на листе, формат которого не менее А 4.

Единицы измерения расчетных параметров представляются в системе СИ. Использование требований ГОСТа обязательно.

Исходные данные для расчета принципиальной тепловой схемы паротурбинной ТЭЦ представлены в 4-м разделе работы. Нормируемые исходные данные для расчета тепловой схемы принимают в соответствии с [6]-[8].

Основные вопросы принципиальной тепловой схемы теплоэлектростанции

Принципиальной тепловой схемой теплоэлектростанции называется условное изображение основного тепломеханического оборудования станции и основных коммуникаций пара и воды. Эта схема отражает сущность технологического процесса станции.

Тепловая схема паротурбинной электростанции в значительной мере определяется типом, мощностью и начальными параметрами пара установленных на ней турбин, так как каждая турбина поставляется заводом-изготовителем вместе с комплектом вспомогательного оборудования и предусматривает определенную схему регенерации.

Схема регенерации должна обеспечить надежный подогрев питательной воды и установленную стандартом её конечную температуру. Для станции среднего давления эта температура должна быть равна 150 ˚C, а для станций высокого и сверхвысокого давления -215-240 ˚C.

При разработке тепловой схемы выбираются схемы отпуска тепловой энергии со станции в виде пара и горячей воды, а также способ подготовки добавочной воды для возмещения неизбежных потерь пара и конденсата.

Покрытие пиков отопительной нагрузки предусматривается с помощью пиковых сетевых подогревателей или пиковых водогрейных котлов.

Отпуск пара промышленным потребителям производится из промышленного отбора турбин, а при недостатке пара из отбора – от котлов через редукционно-охладительную установку (РОУ). Схема использования теплоты продувочной воды котлов предусматривается одно- или двухступенчатой.

Потери рабочего тела (пара и конденсата) на станциях среднего давления обычно восполняются химически очищенной водой, а на станциях высокого давления – химически обессоленной водой или дистиллятором.

Исходные данные для курсового проекта

Рассчитать принципиальную тепловую схему паротурбинной ТЭЦ, представленную на рис. 1, по следующим данным:

1) На ТЭЦ установлены два турбогенератора с турбинами типа ПТ-50-130/13.

 

Основные технические характеристики паротурбогенератора ПТ-50-130/13:

Номинальная мощность 50000 кВт

Число оборотов 3000 об./мин

Начальные параметры пара

- давление =12,7 МПа

- температура =565 ˚C

Число оборотов турбины и давление пара в них:

1-й (ПВД-7) =3,77 МПа

2-й (ПВД-6) =2,26 МПа

3-й (ПВД-5) =1,27 МПа и 1,270/0,98 МПа (деаэратор)

4-й (ПНД-4) =0,49 МПа

5-й (ПНД-3) =0,294 МПа

6-й (ПНД-2) =0,118 МПа

7-й – отключен

Давление пара на конденсаторах турбин =0,0035 МПа;

Расчетные промышленный и теплофикационный отборы пара:

=31,94 кг/с; =23,89 кг/с;

Вентиляционный пропуск пара через ЧНД (часть низкого давления) турбины в конденсатор =7,78 кг/с;

Падение давления в регулирующих органах турбины принимаем: Δ =0,05* ;

Падение давления в регуляторах давления для промышленного 3-го отбора и для теплофикационного 6-го отбора принимаем равным Δ =0,1* .

Механический КПД турбины =0,97;

КПД электрического генератора =0,96;

 

Внутренние относительные КПД по отсекам турбины:

=0,69; =0,71; =0,79; =0,73; =0,78; =0,76; =0,75.

2) Расчетная электрическая нагрузка ТЭЦ равна номинальной мощности двух установленным турбогенераторов ;

3) Расчетные тепловые нагрузки ТЭЦ – промышленная в виде пара давлением 0,5 – 1,0 МПа и отопительная в виде горячей воды с температурным графиком =150 ˚C, =70 ˚C.

Для удовлетворения тепловых нужд потребителей используется в первую очередь пар из регулируемых отборов турбин. Конденсат пара, отпускаемого промышленным потребителям, возвращается на ТЭЦ в количестве и при температуре .

=135 МВт – промышленная нагрузка (в виде пара давлением 0,5-1,0 МПа);

=242 МВт – отопительная нагрузка;

=78 % - процентная доля возврата конденсата;

= 80 ˚C – температура возвращаемого конденсата.

4) Процентные доли относительно расхода пара на турбины :

- утечка пара и конденсата =2,5 %

- непрерывная продувка котлов =5 %

- расход пара на эжекторы =0,5 %

- пропуск пара через уплотнения турбин =0,5 % .

Температура добавочной воды принимается 19,5 ˚C.

Расход добавочной воды

Все потери пара и конденсата возмещаются химически обессоленной водой.

Расход добавочной воды осуществляется по формуле:

где  - потеря воды в тепловой сети:

 

Проверка расчета

Очевидно, что должно иметь место равенство:

= + + + + + + .

Получили:

=0 =160,4кг/с.

Δ= *100%= *100%=2,4 %

Допустимой считается величина невязки, не превышающая 5 % от . Разверстывая невязку между величинами отдельных отборов, окончательно принимаем:

00

Библиографический список

1. Соловьев Ю. П. Проектирование теплоснабжающих установок для промышленных предприятий.- М.: Энергия, 1978. – 191с.

2. Сазонов Б. В. И др. Промышленные тепловые электростанции / Под общ. ред. Е. Я. Соколова: Учебник для ВУЗов. – М.: Энергия, 1979. – 295 с.

3. Ермолаев А. А. Тепловая схема паротурбинной электростанции и ее расчет: Методические указания к курсовой работе. – Л.: ЛИИЖТ, 1968. – 38 с.

4. СНиП 23-01-99. Строительная климатология.

5. Степанов С. И., Киселев И. Г. Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине “Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятии”. – СПБ.: Типография ПГУПС, 2005. – 34 с.

 

 

Введение

В проектах теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), предназначенных для энергообеспечения промышленно-транспортных комплексов, подлежит разработке и решению задачи, на основе которых выполняется рабочий проект:

- расчет тепловых нагрузок и выбор способов их покрытия;

- разработка принципиальной тепловой схемы ТЭЦ;

- выбор основного и вспомогательного оборудования;

- расчет принципиальной тепловой схемы;

- расчет технико-экономических показателей работы.

Вопросы разработки и решения задач проектирования ТЭЦ изложены в литературных источниках [1]-[5].

Настоящая работа предназначена для усвоения одной из ключевых задач проектирования ТЭЦ – расчета принципиальных тепловых схем с определением показателей эффективности работы станции.

Выполненный курсовой проект должен содержать пояснительную записку, оформленную в соответствии с ГОСТ 2.001 – 93. Общие положения и ГОСТ 2.105 – 95. Общие требования к текстовым документам, и графическую часть.

Графическая часть курсового проекта выполняется в виде чертежа “Принципиальная тепловая схема ТЭЦ” на листе формата А1. Диаграмма процесса расширения пара в турбине представляется на листе, формат которого не менее А 4.

Единицы измерения расчетных параметров представляются в системе СИ. Использование требований ГОСТа обязательно.

Исходные данные для расчета принципиальной тепловой схемы паротурбинной ТЭЦ представлены в 4-м разделе работы. Нормируемые исходные данные для расчета тепловой схемы принимают в соответствии с [6]-[8].

Основные вопросы принципиальной тепловой схемы теплоэлектростанции

Принципиальной тепловой схемой теплоэлектростанции называется условное изображение основного тепломеханического оборудования станции и основных коммуникаций пара и воды. Эта схема отражает сущность технологического процесса станции.

Тепловая схема паротурбинной электростанции в значительной мере определяется типом, мощностью и начальными параметрами пара установленных на ней турбин, так как каждая турбина поставляется заводом-изготовителем вместе с комплектом вспомогательного оборудования и предусматривает определенную схему регенерации.

Схема регенерации должна обеспечить надежный подогрев питательной воды и установленную стандартом её конечную температуру. Для станции среднего давления эта температура должна быть равна 150 ˚C, а для станций высокого и сверхвысокого давления -215-240 ˚C.

При разработке тепловой схемы выбираются схемы отпуска тепловой энергии со станции в виде пара и горячей воды, а также способ подготовки добавочной воды для возмещения неизбежных потерь пара и конденсата.

Покрытие пиков отопительной нагрузки предусматривается с помощью пиковых сетевых подогревателей или пиковых водогрейных котлов.

Отпуск пара промышленным потребителям производится из промышленного отбора турбин, а при недостатке пара из отбора – от котлов через редукционно-охладительную установку (РОУ). Схема использования теплоты продувочной воды котлов предусматривается одно- или двухступенчатой.

Потери рабочего тела (пара и конденсата) на станциях среднего давления обычно восполняются химически очищенной водой, а на станциях высокого давления – химически обессоленной водой или дистиллятором.

Методика расчета тепловой схемы

Цель расчета тепловой схемы электростанции – определить расходы (потоки) пара и воды во всех элементах схемы и показатели ее тепловой экономичности. Для определения расходов пара и воды составляют и решают уравнения материального и теплового балансов соответствующих элементов схемы.

Расчет выполняют методом последовательного приближения или так называемым аналитическим методом. В первом случае начинают с предварительного определения производительности котельной  и расхода пара на турбины . Пользуясь полученными значениями  и , рассчитывают величины всех потоков пара и воды, в частности потоков пара, направляемых в отборы турбины и конденсатор. По рассчитанным величинам потоков вновь определяют расход пара на турбины  и паропроизводительность котельной . Если расхождение между величинами  и , найденными предварительно и полученными в результате последующего расчета, невелико (в пределах 3 %), то расчет считают законченным. В противном случае расчет повторяют, добиваясь сближения величин соответствующих расходов пара.

При аналитическом методе расчета величины потоков пара и воды в отборы турбины и в конденсатор сначала выражаются в функции от неизвестного еще расхода пара на турбины . Затем составляется уравнение мощности турбогенератора, из которого и определяют величину , а следовательно, и все остальные потоки пара и воды.