Расчет тепловой схемы и выбор основного и вспомогательного оборудования ТЭЦ в городе Магнитогорск

Примечания: 1. Энтальпия  на входе в ПВД 3 определена с учетом повышения её в питательном насосе.

2. Энтальпия дренажа  пара в ПВД берётся на 41,9 кДж/кг  выше, чем энтальпия питательной  воды на входе данного ПВД. Для ПНД энтальпия дренажей равна энтальпии насыщения. 

4.4 Расчет сепараторов непрерывной продувки

 

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

Принимаем:

• расход пара на собственные нужды котельного отделения α_сн=1,2%;
• коэффициент продувки парогенератора α_пр=1,5%;
• внутристанционные потери пара и конденсата α_ут=1,6%.

 

Производительность парогенератора:

= + =(1+ ) ; /4/             (16)

- расход пара на собственные  нужды котельного отделения

= ,   /4/             (17)

=0,012*187,37 = 2,21 кг/с.

=(1+0,012)* 187,37 = 186,92  кг/с.

Расход питательной  воды:

= + =(1+ ) ; /4/             (18)

= 1,015*186,92 =189,72 кг/с.

Расход продувочной  воды:

= ;   /4/             (19)

= 0,015*186,92 = 2,80 кг/с.

Выпар из первой ступени  сепаратора:

= ;        /4/              (20)

где =1563 кДж/кг - энтальпия воды в барабане парогенератора при p_б = Р_к+ΔР_пп=13,8+1,2=15 МПа, где

Р_к – давление на выходе из котла

ΔР_пп =1,2– потери давления в пароперегревателе

=667,1 кДж/кг - энтальпия продувочной  воды, сливаемой из 1 ступени сепаратора;

r₁=2088,2 кДж/кг  – теплота парообразования при давлении =0,588 МПа.

= =1,202 кг/с.

Выпар из второй ступени  сепаратора:

= ;    /4/              (21)

где = -      /4/                 (22)

= 2,80– 1,202= 1,59 кг/с;

=488,58 кДж/кг - энтальпия продувочной воды, сливаемой из 2 ступени сепаратора (при давлении в ПНД6);

r₂=2212,3 кДж/кг  – теплота парообразования при давлении = 0,177 МПа.

= =0,128кг/с,

Количество воды, сливаемой в техническую канализацию

( = 60 С):

= -( + );  /4/            (23)

= 2,80 – (1,202+ 0,128) = 1,47кг/с.

Расход химически очищенной воды, подаваемой в конденсатор,

должен быть таким, чтобы  происходило восполнение не только

внутристанционных потерь, но и потерь конденсата на производстве. Принимаем потери на производстве 40% от расхода пара в промышленный отбор. Тогда расход химически очищенной воды:

= = + + + ; /4/            (24)

= 1,47+0,016*184,71+2,21+55,38*0,40=28,78 кг/с.

Энтальпия химически  очищенной воды после охладителя непрерывной продувки:

= + ;  /4/                                      (25)

- при t_хов=25⁰С;

- при t_сл=60⁰C                                                     

=104,84+ =126,08 кДж/кг.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.5. Расчет регенеративной схемы

 

Расчет подогревателей высокого давления

 

Определяем повышение энтальпии в питательном насосе:

Температура питательной  воды на выходе из деаэратора (при Р_д=0,588МПа):

t_д=158⁰C             i_д=667.1 кДж/кг.

Повышение энтальпии  в питательном насосе:

          /4/                                                    (26)

ΔР_пв =Р_н-Р_д– напор, развиваемый насосом;

Р_н=Р_б+ ΔР_вэ+ ΔР_рпк+ ΔР_пвд+ ΔР_тр

Р_б=Р_к+ ΔР_пп=13,8+1,2=15 МПа;

ΔР_пп =1,2 МПа /16/ – потери давления в пароперегревателе

ΔР_вэ=0,5 МПа   /16/ – сопротивление экономайзера      

ΔР_рпк=0,1 МПа /16/– сопротивление регулирующего клапана питания котла

ΔР_пвд=1 МПа /16/ – суммарное гидравлическое сопротивление ПВД  

ΔР_тр=0,25 МПа /16/– сопротивление трубопроводов от насоса до экономайзера котла

Р_н=15+0,1+0,5+1+0,25=16,85 МПа;

 при  и t_д=158⁰С

η_пн =0,8 – КПД питательного насоса  /4/

Повышение энтальпии:

Энтальпия питательной  воды после питательного насоса:

i_пв=667,1+22,2=683,3 кДж/кг

  Определение расхода пара на ПВД1:                D1= ; /4/              (27)

i_ПВ1 – энтальпия воды на выходе из ПВД1, кДж/кг;

i_пв2 - энтальпия воды на выходе из ПВД2 (на входе в ПВД1), кДж/кг;

i_ОТБ1 – энтальпия греющего пара 1-го отбора, кДж/кг;

i^l_ОТБ1 – энтальпия дренажа греющего пара, кДж/кг.

D1= = 8,00 кг/с.

Определение расхода  пара на ПВД2:

; /4/           (28) 

D2= =6,06 кг/с.

Определение расхода  пара на ПВД3:

D3 = ;    /4/    (29)

D3 = ;

D3=8,62кг/с.

 

Расчет расхода  пара на деаэратор

 

Материальный баланс деаэратора:

D₁+D₂+D₃+D_упл+D_сеп1+D_д+D_кд =G_пв +G_ут+Д_вып /4/                  (30)

Д_вып=0 (принимаем);

8,00+6,06+8,62+1,33+1,202+Dд+Dкд =189,72+2,21;

D_кд = 166,9- D_д;

Тепловой баланс деаэратора:

[D_д +(D₁+D₂+D₃+D_упл) +D_сеп1 ] +D_кд = G_ут +G_пв /4/         (31)

где - энтальпия сухого насыщенного пара в сепараторе 1 ступени;

[3002*D_д+(8,00+6,06+8,62+1,33)*731,2+1,202*2755,3]*0,98+(166,9-

-D_д)*603,28= (189,72+2,21)*667,1;

Совместным решением уравнений материального и теплового баланса деаэратора найдем:

D_д = 2,95 кг/с, D_кд =163,95 кг/с.

 

 Расчет  подогревателей низкого давления

 

Определение расхода  пара на ПНД 4:

D4 = ; /4/              (32)

Оцениваем энтальпию  конденсата на входе в ПНД4 (с последующим уточнением): =(i_пв5+i_отб5’)/2=(510,94+531,94)/2= 521,44 кДж/кг;

i_пв5=512,8 – энтальпия воды на выходе из ПНД5, кДж/кг.

                     i^’_отб5=531,94– энтальпия дренажа греющего пара, кДж/кг.

D4 = = 6,23 кг/с.

Определение расхода  пара на ПНД 5:

D5 = ; /4/    (33)

Оцениваем энтальпию  конденсата на входе в ПНД5 (с последующим  уточнением):  = (467,58+488,58)/2=478,08 кДж/кг;

D5 = ;

D5 = 2,19кг/с.

Расход конденсата через  ПНД5:

= Dкд – D4 – D5;     /4/          (34)

=163,95-6,23-2,19=155,44 кг/с.

Проверка принятого  значения :

= ,    /4/          (35)

= = 511,74 кДж/кг,

, что удовлетворяет требованиям,  предъявляемым к техническим  расчетам (2%).

     Оценка расхода пара в конденсатор:

Dк=D_Т-(D1+D2+D3+Dупл+Dд+Dп+D4+D5+Dсп1+D6+Dсп2+

+D7+Dку+Dсп+Dэж);                 /4/          (36)

Dк = 187,37-(8,00+6,06+8,62+1,33+2,95+55,38+6,23+2,19+

24,09+D6+24,68+D7+0,011+1,795+0,654)                       

Dк = 45,38 – (D6+D7)  кг/с.

    Количество конденсата, проходящего через ПНД7:

= Dк+D7+Dку+Gдоб+Dсп+Dэж;          /4/              (37)

= 47,38 –D6+0,011+28,78+1,795+0,654;

= 78,62– D6 кг/с.

Определение расхода  пара на ПНД 7:

 

D7= ;            /4/          (38)

 

D7= ;

D7=6,72-0,085*D6.

 

Уравнение теплового  баланса ПНД 6:

[D6( )+ ( )]* =( + )*( );/4/      (39)

Оцениваем энтальпию  конденсата на входе в ПНД 6:

=(408,35+387,35)/2=397,93 кДж/кг;

D6 = ;

D6 =3,09 кг/с.

Зная D6, определяем:

D7 = 6,72-0,085*3,09 =6,46 кг/с;

= 78,62-3,09 =75,53 кг/с;

Dк = 45,38-3,09 -6,45 = 35,84 кг/с.

Уточнение ранее принятого  значения (точка смешения 2):

= ;   /4/         (40)

          = ;

= 517,98 кДж/кг,

Погрешность

Уточнение ранее принятого  значения :    

= = 392,51 кДж/кг,

Погрешность

     Проверка баланса пара в турбине:

Dт=D1+D2+D3+Dупл+Dд+Dп+D4+D5+D6+Dсп1+

+D7+Dсп2+Dк+Dку+Dсп+Dэж;   /4/          (41)

187,37=8+6,06+8,62+1,33+2,95+55,38+6,23+2,19+3,09+

+24,09+6,45+24,68+35,84+0,011+1,795+0,654);

187,37=187,37кг/с, имеем полное совпадение.

     Проверка материального баланса деаэратора:

G_ПВ+D_УТ = D_КД+D_Д+D_СЕП1+D_УПЛ+D1+D2+D3;            (61)

189,72+2,21=163,95+2,95+1,20+1,33+8,00+6,06+8,62;

191,93 = 192,11

δ=0,197%          

     Внутренняя мощность турбины:

Ni = ; /4/                 (42)

Ni=8*297+6,06*392+(8,62+2,95+55,88)*485+

   +6,23*654+2,19*770+(3,09+24,09)*786,5+

   +(6,45+24,68)*814,7+35,84*1233,1=134,16МВт.

Электрическая мощность турбогенератора:

Nэ = Ni* ;  /4/               (43)

Nэ = 134,16*0,98 = 132,5 МВт.

Небаланс мощности:

Nэ = 135-132,5 = 2,5 МВт.

Относительная погрешность  составляет:

= ,           /4/              (44)

= = 1,85%,  что допустимо при инженерных расчетах (2%)

Уточнение расхода пара на турбину:

=Крег ;  /4/               (45)

=1,16 = 2,39 кг/с.

Так как электрическая  мощность, полученная расчетным путем  получилась меньше заданной, то необходимо к ранее принятому расходу прибавить . /4/

Тогда расход пара на турбину:

= D_T+ ;  /4/              (46)

=187,37+2,39 =189,76 кг/с.

Уточнение значения коэффициента регенерации:

= /4/            (47)

= =1,16

5. Расчет технико-экономических  показателей.

 

1)Удельный расход пара на турбину:

d = ,   /3/               (48)

d = = 5,06 кг/(кВт*ч).

2. Удельный расход тепла на выработку электроэнергии:

, /3/            (49)

где Q_ПР=D_ПР(i_ПР - i_ОК)=55,38*(3002-419.1) = 143041,01 кВт;

.

3. Абсолютный внутренний КПД:

,        /3/               (50)

4. Удельный расход тепла на турбоустановку:

q = d*(i₀-i_ПВ); /3/               (51)

q = 5,06*(3487-992) = 12624,7

5. Абсолютный электрический КПД:

; /3/                              (52)

= 0,600 (60%)

6. Расход условного топлива на турбоустановку

                        /3/                                        (53)

   кг/с

 

7. Расход условного топлива на производство тепловой энергии

             /3/                    (54)

η_ТП =0,98 – КПД теплового потока  /3/

η_СП=0,98 – КПД сетевого подогревателя /11/

η_к=0,928 – КПД котлоагрегата ТГМЕ-464  /8/

кг/с

8. Расход условного топлива на производство электрической энергии