Тепловые электрические станции

     В зависимости от постановки задачи могут  применяться все названные методы расчета тепловой схемы. Так как обычно исходной величиной является электрическая мощность ПТУ, то наиболее широко используются первые два метода. Особенности их подробно изложены в [1]. В курсовом проекте рекомендуется использовать первый метод, как дающий достаточно точное решение задачи без последовательных приближений.

     Расчет  тепловой схемы ПТУ по этому методу предполагает следующие этапы: 

3.1. Составление баланса основных потоков пара и воды. 

     Величина их выражается в долях от искомого расхода пара, в качестве которого может приниматься расход пара через проточную часть турбины или расход пара на турбоустановку , где - расход пара через передние уплотнения ЦВД и уплотнения стопорного и регулирующих клапанов.

Для одноцилиндровых  турбин в качестве исходного (за единицу) удобнее принимать расход пара . Для многоцилиндровых турбин в качестве исходного чаще принимают расход . 

     Тогда расход перегретого пара из котла

     

,

     где - относительная величина утечек пара, условно отнесенная к участку паропровода между котлом и турбиной и принимаемая в следующих пределах: для КЭС - до 0,01 (1%) , для отопительных ТЭЦ - до 1,2%, для производственно - отопительных ТЭЦ - до 1,6%.

     Расход  питательной воды

     

,

     где - доля непрерывной продувки барабанных котлов, принимаемая равной 0,5% для ТЭЦ с восполнением потерь конденсата дистиллятом испарителей или обессоленной водой и 1-3% - для электростанций с восполнением потерь химически очищенной водой. В случае применения прямоточных котлов .

     Количество  добавочной воды  , подаваемой в тепловую схему для подпитки котлов, определяется внутренними и внешними (на производстве) потерями конденсата, т.е.

     

,

     где -  (потеря конденсата с продувочной водой с учетом получения в расширителях непрерывной продувки пара в количестве ;

       - потери конденсата на производстве, определяемые как разность между расходом пара на производство и количеством возвращаемого с производства (обратного) конденсата .

Величина  в долях от  задается при расчете тепловой схемы. 

3.2. Построение процесса расширения пара в турбине в h,S -диаграмме. 

     Для этого вначале по заданной мощности турбины оценивается давление пара в нерегулируемых регенеративных отборах  по формуле Стодола-Флюгеля, в которой  отношение расходов принимается  равным отношению мощности на рассчитываемом и расчетном режимах. При этом давление в отборах на номинальном режиме может быть принято по данным [2,3]. Давление и расход пара в производственный отбор задается тепловым потребителем, а в отопительных отборах определяется по графику сетевой воды как

     

,

     где  - давление пара при температуре насыщения                (здесь - заданная температура сетевой воды, -температурный напор в сетевом подогревателе, который можно принять равным примерно 2-5 °С или определить по характеристика сетевых подогревателей);

       - потери давления в паропроводе отбора (принимаются равными 6-8%)

     Для турбин с двухступенчатым подогревом сетевой воды рассчитывается реальное распределение подогрева воды по ступеням или приближенно принимается  равный нагрев ее в нижнем и верхнем  подогревателе.

     Затем оцениваются потери давления в регулирующих клапанах острого пара (3-5%), в перепускных трубах из одного цилиндра в другой (1-2%) и в тракте промперегрева (для газового промперегрева около 10-15%). Потери давления в регулирующих клапанах производственного отбора можно оценить величиной примерно 10%, а в поворотных диафрагмах ЧНД - рассчитать по формуле Стодолы-Флюгеля, предполагая чисто дроссельное парораспределение. При этом давлении перед соплами первой ступени ЧНД найдется через предварительно принятый расход пара в ЧНД  по зависимости

     

,

     где , - текущее и расчетное давление в конденсаторе;

      - расчетное давление перед ЧНД, отвечающее расчетному расходу пара в конденсатор и давлению в нем .

       Если предполагается работа ПТУ  со скользящим начальным давлением,  то необходимо определить его  величину с учетом принятой  программы регулирования расхода  пара, т.е. числа полностью открытых регулирующих клапанов. При этом для расхода пара через турбину

     

     где - номинальная величина начального давления;

       - расход пара на турбину при данном количестве открытых клапанов и давлении свежего пара .

     Для определения  можно воспользоваться диаграммой парораспределения турбины.

     Расход  пара в первом приближении может определяться через мощность турбины вне зависимости от программы регулирования нагрузки установки.

     Построение  процесса расширения пара в h, S   -диаграмме должно производиться от найденного значения  (для случая работы ПТУ со скользящим начальным давлением) или от  с учетом реальных

     

значений  внутренних относительных КПД цилиндров. Прежде всего необходимо учесть изменение  ЦВД и ЦНД турбины в зависимости от расхода пара или расхода пара в конденсатор по данным соответствующих испытаний или типовых (нормативных) характеристик данной турбины или турбин подобного класса [2,3]. Внутренний относительный КПД ЦСД турбин может приниматься не зависящим от их нагрузки. 

3.3. Определение  состояния пара и воды в системе регенерации. 

     Энтальпия пара в отборах и в конденсаторе находится из процесса расширения в h, S  -диаграмме. Давление пара в подогревателях принимается с учетом потерь давления в паропроводах отборов, составляющих 6-10%.

     Температура воды на выходе из подогревателей определяется по температуре насыщения при давлении в подогревателе с учетом температурного напора в нем, т.е. из соотношения

     

     Температурный напор в подогревателе подлежит оптимизации. Приближенно величина для ПНД может приниматься равной 2-3°С, для ПВД - 3-5°С.

     Для подогревателей с охладителями перегретого  пара температура воды на выходе  в дальнейшем уточняется с учетом нагрева ее в охладителе пара. Для удобства дальнейших расчетов следует заполнить таблицу состояния пара и воды и включить в нее значения коэффициентов недовыработки электроэнергии паром из всех отборов . Для отборов после промперегрева, а также для ПТУ без промперегрева ( )

     

,

для отборов  до промперегрева

     

     где  , - энтальпия свежего и отработавшего пара;

      - энтальпия пара в отборе;

      - повышение энтальпии пара в промежуточном пароперегревателе. 

3.4. Составление  тепловых балансов и определение расхода пара на теплообменники регенеративной системы. 

     Вначале следует рассчитать внешние для  системы регенерации теплообменники и аппараты (подогреватели сетевой воды, паропреобразователи, испарители, деаэраторы подпитки тепловой сети, добавочной воды, расширители продувки).

     При расчёте сетевых подогревателей, определяются расходы пара из регулируемых отопительных отборов на верхний  и нижний сетевые теплообменники.

     Для рассчитываемого режима и заданных отопительной нагрузке и расходе  сетевой воды определяются температура воды на выходе из сетевой подогревательной установки:

     

,

     где - отопительная нагрузка,

      - расход сетевой воды,

       и  - температура воды в прямой и обратной сети °С.

      - теплоёмкость воды,

     Температуру насыщения в подогревателях определяют по заданному недогреву °С ( ).

     Тогда давление пара в относительном отборе определяется по ( ),

     где - потеря давления в паропроводе, принимается равной 6-7%.

     По  и определяются энтальпии пара и дренажа пара подогревателей сетевой воды (в одном сетевом подогревателе) температура воды в прямой сети - , а давление в отопительном отборе - .

     Расход  пара на сетевые подогреватели  определяется из уравнения теплового баланса

     

,

      - теплота, отдаваемая паром  в подогревателе, 

      - повышение теплосодержания  воды в подогревателе, 

      - коэффициент, учитывающий потери  при теплообмене в подогревателе,  принимается равным 0,98.

     При расчёте расширителя непрерывной  продувки котла определяют вход пара продувочной воды из расширителя по уравнениям теплового и материального балансов:

     

 и ,

     где , и - соответственно энтальпии продувочной воды котла, продувочной воды и выпара расширителя продувки.

     Значение  этих величин определяются давлением  в барабане котла и в расширителе  продувки. Давление в расширителе  продувки выбирается в зависимости  от места в тепловой схеме, куда направляется выпар из расширителя. Чаще всего таким местом является деаэратор повышенного давления (основного конденсата и питательной воды).

     Расчёт  выхода пара и продувочной воды из расширителя следует иллюстрировать схемой.

     3атем  выполняется расчет регенеративных  подогревателей с учетом сброса в них конденсата и пара из внешних теплообменников. Расчет регенеративных подогревателей производится, начиная с ПВД (сверху вниз, считая по ходу пара в турбине).

     Расчет  поверхностных подогревателей производится по уравнениям теплового баланса

     

,

     где , - расход воды через подогреватель и её теплоёмкость;

      , - температура воды на входе и выходе из подогревателя;

      , - расход и энтальпия -ых греющих потоков, направляемых в подогреватель;

      - энтальпия дренажа при сбросе  из подогревателя.

      - коэффициент, учитывающий потери  тепла в теплообменнике.

     Для подогревателей без охладителей дренажа энтальпия равна энтальпии насыщения воды при давлении в подогревателе. Охладитель дренажа рассчитывается совместно с основной поверхностью, при этом

     

,

     где - температурный напор в охладителе дренажа, принимается около 10°С.

     При расчете подогревателей с охладителем перегретого пара (ПВД) вначале определяется расход пара из теплового баланса подогревателя при принятом значении (при этом можно положить ), затем находится нагрев воды в охладителе перегретого пара , и уточняются значения