Построение процесса расширения в h-s-диаграмме

Исходные данные:

1) Электрическая мощность турбины N_э = 300 МВт.

2) Начальные параметры пара: Р₀ = 23,54 МПа; t₀ = 560°С ; (i₀ = 3390 кДж/кг).

3) Давление в конденсаторе турбины Р_к = 3,43 кПа.

4) Теплота с ГРЭС отпускается в виде горячей воды на отопление в
коммунально-бытовые нужды. Теплофикационная установка на ГРЭС включает в себя два сетевых подогревателя с суммарным расходом пара на них в 25 МВт и пиковый водогрейный котёл.

5) Температурный график сети в расчетном режиме τ_п/τ_о = 150/42 °С.

6) Тип парогенератора - прямоточный с промперегревом ТГМП-314.

7) Параметры пара: Р_пг= 25 МПа; Р_пп= 3,8 МПа; t_пг= 560 °С,t_пг = 565°С.

8) Температура питательной воды t_пв= 265 °С.

9) Коэффициент продувки парогенератора α_пр = 1,5%∙D_пг^бр,

где D_пг^бр- расход пара из парогенератора (брутто).

10) Схема использования теплоты продувочной воды парогенератора:
двухступенчатый сепаратор и подогрев химически очищенной воды в
поверхностном теплообменнике.

11) Коэффициент расхода пара на собственные нужды котельного отделения α_сн^ко = 1,2%∙D_пг^н,

где D_пг^н- расход пара из парогенератора (нетто).

12) Внутристанционные потери конденсата (условно принимаются из
деаэратора) а_ут = 1,3%∙D_m.

13) Число отборов пара на регенерацию (включая регулируемые) - 8.

14) Давление в деаэраторе р_д =0,7 МПа.

15) Схема приготовления добавочной воды парогенератора -химводоочистка. Восполнение потерь конденсата осуществляется в конденсаторе турбины.

16) Температура химически очищенной воды t_хов= 30°С.

17) Подогрев воды в сальниковом и эжекторном подогревателях принимается равным Δt_эж + Δt_сп = 25°С (высокий подогрев вызван малым расходом основного конденсата турбины в этом режиме).

18) Недогрев воды в подогревателях высокого давления θ_ПВД= 2°С (с учётом использования перегрева пара в отсеках ПВД), а в подогревателях низкого давления θ_ПНД= 5°С.

19) Коэффициент полезного действия теплообменников η_то = 0,98.

20) Электромеханический КПД генератора η_эм = 0,98.

21) Параметры пара в отборах и расходы пара в уплотнениях, сальниковом и эжекторном подогревателях принимаются по заводским данным, причем потери давления в паропроводах отборов принимаются равными 7%.

На основе заводских данных для условий работы турбоустановки при нормальном режиме построена диаграмма процесса расширения пара в турбине, рисунок 9. Из заводских данных следует также:

а) расход пара из уплотнений D_упл = 1,33 кг/с с энтальпией i_упл= 2953кДж/кг;

б) количество пара, поступающего из концевых уплотнений турбины в
конденсатор, D_ку= 0,0116 кг/с;

в) количество пара, поступающего в сальниковый подогреватель из
уплотнений турбины, D_сп = 1,795 кг/с;

г) количество пара, поступающего на основной и сальниковый эжекторы,

D_зж = 0,654 кг/с;

д) количество пара, отбираемого на турбопривод D_тпр= 30 кг/с (108 т/ч).
Принимается по заводским данным потеря давления пара на пути от турбины до регенеративных подогревателей в количестве 7% давления в отборе. Пользуясь данными таблиц свойств воды и водяного пара в турбине и диаграммой процесса расширения пара в турбине, составляем сводную таблицу параметров в основных точках схемы. Разность энтальпий конденсата греющего пара и питательной воды на выходе из подогревателя для ПВД принимаем 8,4 кДж/кг, для ПНД - 21 кДж/кг, а для деаэратора - 0.

Рисунок 3.2 - Процесс расширения пара в турбине в hS – диаграмме

Расчет тепловой схемы

Таблица 3.1- Параметры основных элементов схемы

Наименование величин	Элементы схемы
ПВД3	ПВД2	ПВД1	Д-7	ПНД4	ПНД3	ПНД2	ПНД1	К	СП1	СП2
Давление отборного пара, МПа	6,25	4,0	1,56	1,03	0,5	0,23	0,085	0,015	0,034	0,23	0,085
Энтальпия пара, кДж/кг
Давление в подогревателе, МПа
5,84	3,85	1,48	0,7	0,467	0,215	0,079	0,014	-	0,215	0,079
Энтальпия конденсата греющего пара, кДж/кг
Энтальпия воды на выходе, кДж/кг
Энтальпия воды на входе, кДж/кг
								-
Энтальпия дренажа пара, кДж/кг
1213,9	1114,9	894,9	738,9
Использованный теплоперепад потока пара, кДж/кг

Примечание: энтальпия дренажа в ПВД берется на 41,9 кДж/кг выше, чем энтальпия питательной воды на входе данного ПВД. Для ПНД i_др= i_н′.

 

3.3.1 Определение предварительного расхода пара на турбину

1) Оцениваем расход пара на турбину по формуле:

 

, (3.1)

 

Задаёмся коэффициентом регенерации = 1,05.

 

 

3.3.2 Расчёт сепараторов непрерывной продувки

2) Производительность парогенератора :

 

(3.2)

3)Расход пара на собственные нужды котельного отделения :

 

(3.3)

.

4) Расход питательной воды :

 

, (3.4)

).

 

5) Расход продувочной воды :

 

, (3.5)

 

.

6) Выпар из первой ступени сепаратора m/ч:

 

, (3.6)

где i_пр= 2230 кДж/кг – энтальпия воды в сепараторе первой ступени сепаратора при р_пр= 25 МПа,t_пг = 560°С;

i_сеп1= 666 кДж/кг – энтальпия продувочной воды, сливаемой из первой ступени сепаратора;

r₁= 2090 кДж/кг – теплота парообразования при давлении;

р₀= 0,588МПа.

7) Выпар из второй ступени сепаратора , кг/с:

 

, (3.7)

,

, (3.8)

,

где i_сеп2= 437 кДж/кг – энтальпия продувочной воды, сливаемой из второй ступени сепаратора.

8) Количество воды, сливаемой в техническую канализацию, (t_cл= 60°C):

 

, (3.9)

.

9) Расход химически очищенной воды, подаваемой в конденсатор :

 

, (3.10)

.

10) Энтальпия химически очищенной воды после охладителя непрерывной продувки , кДж/кг:

 

, (3.11)

 

3.3.3 Расчёт регенеративной схемы

11) Расход пара на ПВД3 :

 

, (3.12)

 

12) Расход пара на ПВД2 :

 

, (3.13)

 

 

 

13) Расход пара на ПВД1 :

 

(3.14)

 

=14,81кг/с(53,33m/ч).

 

14) Повышение энтальпии питательной воды в насосе кДж/кг:

 

(3.15)

 

Принимаем давление питательной воды после питательного насоса

 

р_н= 1,15∙р_пг= 1,15∙25 = 28,75 МПа.

 

По таблицам воды и водяного пара, учитывая, что t_o = 158°Си

 

,

 

находим

 

 

Энтальпия питательной воды на входе в ПВД1 i_d :

 

i_d = 687 + 39 = 726 кДж / кг.

 

15) Материальный баланс деаэратора, кг/с:

 

, (3.16)

 

 

кг/c

 

16) Тепловой баланс деаэратора:

 

i_d, (3.17)

 

где i_cen1- энтальпия сухого насыщенного пара в сепараторе I ступени;

 

Из решения уравнений пп.15 и 16 находим D_д = 3,2 кг/с (11,5 т/ч);

 

D_кд=206,3 кг/с (742,7 т/ч).

 

17) Расход пара на ПНД4 :

 

, (3.18)

 

Оцениваем энтальпию конденсата на входе в ПНД4 (с последующим уточнением) i_c4= 530 кДж/кг;

 

 

18) Расход пара на ПНД5 :

 

, (3.19)

Оцениваем энтальпию конденсата на входе в ПНД5 (с последующим уточнением) i_c5 = 380 кДж/кг, тогда

 

 

Расход конденсата через ПНД5 , :

 

, (3.20)

19) Проверка принятого значения i_c4, кДж/кг:

 

, (3.21)

 

=531,81 кДж/кг,

 

что практически совпадает с принятым ранее значением (см. п.17).

 

20) Оценка расхода пара в конденсаторе кг/с:

 

, (3.22)

 

 

(3.23)

 

Этот поток пара определяет конденсационную мощность турбины.

21) Количество конденсата, проходящего через ПНД6 кг/с:

 

, (3.24)

 

22) Расход пара на ПНД7 кг/с:

 

, (3.25)

 

23) Уравнение теплового баланса ПНД6:

 

 

(3.26)

 

 

 

24) Из п. 22:

.

Из п. 21:

кг/с (96,7 т/ч)

Из п. 20:

25) Уточнение ранее принятого значения i_c5:

, (3.27)

что практически совпадает с данными п. 18

26) Проверка баланса пара в турбине:

, (3.28)

270= 19,73+31,64+14,81+1,33+2,892+11,6+10,84+

+5,3+10,68+1,95+6,66+150,86+0,011+1,8 = 270,102,

т.е практически полное совпадение.

27) Внутренняя мощность турбины кВт

 

, (3.29)

 

 

 

28) Электрическая мощность турбогенератора N_э , МВт

N_э=N_i·η_эм, (3.30)

N_э= 302,12·0,98 = 296,078 МВт

Небаланс мощности -Δ N_э = 2,12 МВт, что составляет 0,7%

29) Уточнение расхода пара на турбину :

 

, (3.31)

30) Уточнение расхода пара на турбину

, (3.32)

31) Уточнение значения коэффициента регенерации

, (3.33)