Из характеристик турбины [15] имеем:

Начальные параметры пара перед стопорным клапаном:

Давление P₀ = 12,8 МПа;

Температура t₀ = 555 С; Находим на i-s диаграмме (рисунке 4) точку А₀. С учётом дросселирования пара в регулирующих органах ЦВД давление пара на входе в проточную часть составляет, МПа:

Теоретический процесс расширения пара от давления до давления , соответствующего давлению за ЦВД, изображается линией A₀B₀. При действительном процессе расширения энтальпию пара в точке “В” можно определить, кДж/кг:

(22)

где = 3092 кДж/кг - энтальпия пара в конце теоретического процесса расширения;

= 3484,4 кДж/кг - энтальпия острого пара; = 0,815 внутренний относительный коэффициент полезного действия цилиндра высокого давления.

Точку “С“ определим с учетом потери давления в перепускных трубах ЦСД, МПа:

= ?Р_пер =3,320,01 =3,25 (23)

Энтальпия в точке “Д”, кДж/кг:

(24)

где = 3164 кДж/кг - энтальпия пара перед проточной частью ЦСД;

= 3067 Дж/кг - теоретическая энтальпия пара за цилиндром среднего давления;

= 0,91 внутренний относительный коэффициент полезного действия цилиндра среднего давления.

Энтальпия а точке “Е”, кДж/кг:

 (25)

где = 3075 кДж/кг - энтальпия пара второго отбора;

= 2921 кДж/кг - теоретическая энтальпия пара третьего отбора;

= 0,91 внутренний относительный коэффициент полезного действия цилиндра среднего давления.

Далее аналогично используя значения давления в отборах, находим на i-s диаграмме энтальпию пара в этих отборах.

Рисунок 4 - Процесс расширения пара в турбине Т-100 в i-s диаграмме.

Расход пара на собственные нужды машинного зала принимаю 1 % от расхода пара на турбину [19], кг/с:

= 0,01D_т = 0,01116,86 = 1,1686(35)

Расход пара котельной на собственные нужды, кг/с:

= 0,01D_т = 0,01116,86 = 1,1686(36)

Расход пара котельной нетто, кг/с:

(37)

Расход пара котельной брутто, кг/с:

(38)

Имеем барабанный котел, находим расход продувки, кг/с:

(39)

Расход питательной воды с учетом продувки, кг/с:

(40)

2.7 Расчёт сепараторов непрерывной продувки

2.8 Расчёт регенеративной схемы (ПВД)

Расчетная схема ПВД представлена на рисунке 6

Рисунок 6 - Схема включения подогревателей высокого давления.

Уравнение теплового баланса для ПВД-3:

Расход пара на ПВД-3, кг/с:

(45)

Уравнение теплового баланса для ПВД-2:

Расход пара на ПВД-2, кг/с:

(46)

Уравнение теплового баланса для ПВД-1:

Расход пара на ПВД-1, кг/с:

(47)

где - энтальпия питательной воды на входе в ПВД-3, определим с учётом нагрева её в питательном насосе, кДж/кг:

(48)

где -перепад давления питательной воды в питательном нососе, МПа;

= 0,0011005 м³/кг - удельный объем питательной воды;

= 0,75 - КПД насоса.

2.9 Расчёт деаэратора

Расход топлива на выработку электроэнергии, кг/с:

(70)

Принимая мощность собственных нужд блока 9 % [15], отпущенная мощность составляет, кВт:

(71)

Мощность собственных нужд, затраченная только на производство электроэнергии, кВт:

(72)

где = 0,05 доля электроэнергии затраченная на производство электроэнергии [15].

Коэффициент отнесения затрат топлива энергетическими котлами на производство электроэнергии:

(73)

Увеличение расхода тепла на производство электроэнергии за счет отборов пара, кВт:

(74)

Коэффициенты ценности тепла:

(75)

=

(76)

=

Расход тепла на собственные нужды турбоагрегата, кВт:

(77)

Расход топлива на выработку тепла, кг/с:

(78)

Расход топлива пиковыми водогрейными котлами, кг/с:

(79)

Удельный расход топлива на выработку электроэнергии, кг/кВт·ч:

(80)

Удельный расход условного топлива на выработку тепла, кг/ГДж:

(81)

Удельный расход условного топлива на выработку тепла блоком (без ПВК), кг/ГДж:

(82)

2.12 Выбор вспомогательного оборудования

Конденсатные насосы устанавливают в количестве 2-3 на турбину, при двух - каждый на 100 %-ную производительность, а при трех - на 50 %-ную. За расчетную производительность принимают расход конденсата в летний период, т/ч: т

Принимаем напор конденсатных насосов в приделах 50-150 м. вод.ст.

Выбираем конденсатный насос КС-80-155 с характеристиками[18]:

· Производительность - 80 м³/ч

· Напор - 155 м.вод.ст.

· Частота вращения 3000 об/мин

· Мощность - 52 кВт

· КПД - 65 %

2.12.6 Выбор циркуляционных насосов

Расход циркуляционной воды на турбину по заводским данным составляет 16000 м³/ч.

(86)

Выбираем насос типа 40ПрВ-60 в количестве двух штук с характеристиками [18]:

· Производительность - 10000-17300 м³/ч

· Напор - 6-11 м.вод.ст.

· Частота вращения 485 об/мин

· Потребляемая мощность - 260-500 кВт

· КПД - 80-85 %

Мощность привода ЦН, кВт:

(87)

2.12.7 Выбор сетевых насосов

Выбор производится по производительности и напору. Сетевые насосы устанавливаются в количестве двух на турбину, рассчитывая их на 50 %-ную производительность.

Производительность сетевого насоса , м³/ч:

(88)

Выбираем сетевые насосы СЭ-2000-100 с характеристиками[18]:

· Производительность - 2000 м³/ч

· Напор - 100 м.вод.ст.

· Допустимый кавитационный запас: 22 м

· Частота вращения 3000 об/мин

· Потребляемая мощность -640 кВт

· КПД - 85 %

2.13 Проектирование топливного хозяйства

По расходу топлива на станции используем разгрузочное устройство со щелевыми бункерами и лопастными питателями.

2.13.3 Ленточные конвейеры

Суточный расход топлива составляет, т/сут:

Топливо подается в котельную двумя параллельными линиями ленточных конвейеров, одна из которых рабочая, другая резервная.

Расчетная часовая производительность каждой нитки, т/ч:

(90)

где T =21 ч - число часов работы топливо подачи.

Производительность ленточного конвейера приближенно определяется по формуле, т/ч:

(91)

где b - ширина ленты, м;

c - скорость ленты [18], м/с;

- насыпной вес топлива [18], т/м³;

= 320 коэффициент [18] .

Мощность на вал приводного барабана ленточного конвейера без сбрасывающего устройства определяются по формуле, кВт:

(92)

де Z=50 - длина конвейера между центрами приводного и концевого барабанов, м;

H=5 - высота подъема по вертикали между центрами приводного и концевого барабанов, м;

=1 - коэффициент, зависящий от длины ленты [18];

=515 - коэффициент, зависящий от ширины ленты[18].

Мощность, потребляемая электродвигателем приводной станции, кВт:

(93)

где =1.25 - коэффициент запаса [18];

= 0.95 - КПД электродвигателя[18];

= 0.95 - КПД редуктора [18]

2.13.4 Дробилки

Применяем на проектируемом блоке двухступенчатое дробление . Ввиду высокой влажности топлива используем молотковые незабивающиеся дробилки с подвижными дробильной и отбойной плитами и с очистными устройствами. По расходу топлива на котельный агрегат по расчетному расходу топлива выбираем дробилки типа СМ-19А[18] с характеристиками:

· Производительность - 67-105

· Размеры ротора

длина - 800мм

диаметр - 1000мм

· Частота вращения ротора - 1000 об/мин;

· Мощность электродвигателя - 125 кВт;

· Масса - 7,2 т.

Емкость бункера сырого угля, м³:

(94)

где =10 - число часов работы котельного агрегата на топливе, запасенном в бункерах;

= 0.8 - коэффициентом заполнения [18] ;

= 0.85 - насыпной вес угля [18] .

Для подачи угля из бункера используем ленточный питатель пыли с шириной ленты 800 мм, длиной 2 м. Производительность при высоте слоя 0.2 м 270 м³/ч, требуемая мощность - 4.5 кВт.

2.13.5 Топливные склады

Емкость склада угля рассчитываем на месячный запас при 20 часах работы в сутки всех котлов.

Площадь, непосредственно занятую штабелями, ориентировочно определяем по формуле, м² :

(95)

где - число суток запаса топлива на складе;

- высота штабеля, м;

= 0.8-0.9 - коэффициент, учитывающий угол откоса (сползания) топлива в штабеле[18].

2.13.6 Выбор механизмов системы пылеприготовления

Для сжигание Ирша-Бородинского бурого угля применяем схему пылеприготовления с промежуточным бункером с молотковыми мельницами. Устанавливаем четыре мельницы на котел, при этом расчетная производительность каждой из них составляет 120%.

Расчетная производительность мельницы, т/ч:

(96)

где - количество мельниц на котле;

- коэффициент размолоспособности [18].

Мельница ММТ 1500/1910/740 имеет следующие характеристики:

· Производительность - 13,4/23,4 т/ч;

· Частота вращения - 740 об/мин.

2.13.7 Дутьевые вентиляторы и дымососы

Теоретический объем воздуха, Нм³/кг:

(97)

Теоретический объем азота, Нм³/кг:

(98)

Теоретический объем трехатомных газов, Нм³/кг:

 (99)

Теоретический объем водяных паров, Нм³/кг:

(100)

Теоретический объем продуктов сгорания, Нм³/кг:

(101)

Производительность дутьевого вентилятора определяется по формуле, м³/ч:

(102)

где - коэффициент избытка воздуха в топке, принимаем равным 1.2 [19];

- присос воздуха в топке, принимаем равным 0.08 [19];

- присос воздуха в системе пылеприготовлении принимаем равным [18];

- относительная утечка воздуха в ВЗП принимаем равным 0.05 [18];

- температура холодного воздуха.

Расчетная производительность дымососа, м³/ч:

(103)

Принимаем суммарный перепад давления по воздушному тракту H_пот=5 кПа[18]. Тогда расчетный напор дутьевого вентилятора, кПа:

(104)

Выбираем дутьевой вентилятор типа ВДН-18-II с характеристиками:

· Производительность - 156/120 м³/ч;

· КПД - 83 %;

· Частота вращения - 980/740 об/мин;

· Мощность - 250/105 кВт;

Принимаем суммарный перепад давления по газовому тракту H_пот=3 кПа[18]. Тогда расчетный напор дымососа, кПа:

(105)

Выбираем дымососа типа Д-18*2 с характеристиками:

· Производительность -180 м³/ч;

· КПД - 70 %;

· Частота вращения - 730 об/мин;

· Температура газа -200 °С;

· Мощность - 270 кВт;

3. Охрана окружающей среды

3.1 Золоулавливание

Улавливание твердых частиц из потока дымовых газов осуществляется электрофильтром ЭГД 2-128-9-6-4-200-5 с горизонтальным движением дымовых газов, двухъярусный, с двумя секциями, 128 газовых проходов в двух ярусах, при этом скорость газов в активном сечении составит 1.3 м/с, что позволит электрофильтру работать КПД около 99% [15].

Расход летучей золы на выходе в фильтр определятся по формуле, кг/ч:

(106)

где = 0.95 - доля золы уносимая газами [19];

- зольность топлива, %; = 0.5 % - потеря с механическом недожогом [19]. Расход летучей золы в дымовую трубу, кг/ч:

(107)

где - КПД золоуловителя.

3.2 Золоудаление

Удаление шлака из-под топок устанавливаемых котлоагрегатов осуществляется непрерывно с помощью скребкового транспортера, передвигающегося в заполненной ванне. С транспортерами шлак сбрасывается на шлакодробилку, где дробится на куски не более 50 мм, затем поступает в самотечный канал.

Для транспортирования золы и шлака за пределы станции применяются багерные насосы. Транспортирование шлака и золы осуществляется по общему трубопроводу[18].

Суммарное количество золы и шлака, удаляемое с электростанции, кг/с:

(108)

Расход золы, кг/с:

(109)

1.76-0.0352=1.72

Расход шлака, кг/с:

(110)

Расход воды, кг/с:

(111)

12*0.09+1.72=2.8

Расчетный расход пульпы , м³/ч:

 (112)

где =0.5; =0.4; =1 - соответственно удельный вес шлака, золы и воды, т/м³[21].

Диаметр шлакозолопровода, м:

(113)

где =1.7 - расчетная скорость пульпы, м/с.

По расчетному расходы пульпы выбираем багерный насос типа Гр-8 с характеристиками[18]:

3.3 Расчет выбросов и выбор дымовой трубы

Выбор высоты и количества устанавливаемых труб производиться таким образом, чтобы загрязнение приземного слоя воздуха выбросами из труб не превышало предельно-допустимых концентраций вредных примесей.

Выбросы золы, кг/с:

(114)

Выбросы оксидов азота, кг/с:

(115)

где - коэффициент, зависящий от режима работы котла.

- поправочный коэффициент, учитывающий качество сжигаемого топлива и способ шлакоудаления.

Выбросы оксидов серы, кг/с:

(116)

где - доля оксидов серы, которая улавливается летучей золой в газоходах котла;

- доля оксидов серы, которая улавливается в золоуловителе.

F - безразмерный коэффициент, учитывающий скорость осаждения вредных веществ в атмосфере [22]:

- для газообразных выбросов

- для золы

Приведенная масса вредных примесей, кг/с:

(117)

Суммарная масса вредных примесей пересчитывается на выбросы оксидов серы. Отношение среднесуточных ПДК в этой формуле являются коэффициентами, учитывающими вредность золы и оксидов азота по сравнению с оксидами серы.

Минимально допустимая высота трубы определяется по формуле, м:

(118)

где A - коэффициент учитывающий условия вертикального и горизонтального рассеяния (конвективной диффузии) примеси в воздухе, принимаем равным 200 [18];

m, n - безразмерные коэффициенты, учитывающие условия выхода газовоздушной смеси из устья источника выброса;

N=1 - количество дымовых труб;

V_г - объем удаляемых дымовых газов через трубу, равен;

- коэффициент, учитывающий рельеф местности (зависит >2, то );

- разность температур выходящих из трубы дымовых газов и окружающего воздуха.

Принимаем высоту трубы равную H=180м. Далее находим следующие коэффициенты.

(119)

где D=8,4 - диаметр устья трубы, м .

Скорость газов в устье дымовой трубы, м/с:

(120)

(121)

(122)

(123)

< , принимаем дымовую трубу высотой 180м, изготавливаем из железобетона.

Эффективная высота дымовой трубы определяется по формуле, м:

(124)

где - скорость ветра на высоте 10 м над уровнем земли, принимаем равной 5 м/с [18];

- коэффициент, учитывающий возрастание скорости ветра с высотой трубы, по высоте выбранной трубе принимаем 1.54 [18].

3.4 Расчет рассеивания вредных веществ в атмосферу

Необходимо построить два графика зависимости максимальной приземной концентрации вредных веществ, по оси, выбрасываемого вредные вещества, факела и по перпендикуляру к оси, в области максимальной концентрации.

Опасная скорость ветра, м/с:

(125)

где

Находим коэффициенты необходимые для подсчета :

n=1, так как >2

(126)

Находим :

(127)

Находим расстояние на оси факела которого будет достигнута максимальная концентрация,м:

(128)

где

м

Приземная концентрация вредных веществ по оси факела на различных расстояниях x от источника выброса:

(129)

где при , при ,

; Подставляя x=0, 250, 500, 750…….1000.

; =0,10047; =0,20094; =0,301411; =0,401; =0,50235; =0,60282; =0,70329; =0,80376; =0,90423; =1,0047; =1,105; =1,2056;

Аналогично находим S1 и Cx и заношу их данные в таблицу:

Строю график Сх=f(х):

Рисунок 10 - Зависимость максимальной приземной концентрации вредных веществ, по оси, выбрасываемого вредные вещества, факела.

Значение приземных концентраций вредных веществ на расстоянии y по перпендикуляру к оси выброса:

(130)

где

(131)

Подставляя y=0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100.

Получаю соответственно значения S2 и Cy, сношу их значения в таблицу:

Строю график Сy=f(y):

Рисунок 11 - зависимость максимальной приземной концентрации вредных веществ, по перпендикуляру к оси, в области максимальной концентрации.

3.5 Автоматизация процесса подачи сырого угля и система пылеприготовления

Подача твердого топливо к котлам осуществляется с помощью погрузочных, транспортных и разгрузочных устройств. В системе управления топливоподачи автоматизируются следующие операции:

1. Подготовка к процессу загрузки бункера сырого угля (БСУ ).

2. Процесс загрузки БСУ

3. Отключение механизмов и останов транспортеров по окончании загрузки.

4. Обеспечение непрерывности процесса загрузки.

5. Прекращение процесса загрузки БСУ в случае отказа оборудования топливоподачи.

Подготовка к процессу загрузки сводится к автоматическому пуску незагруженных механизмов и транспортёров. Сигнал на включение ленточных транспортёров (11) поступает от датчиков нижних уровней (5) установленных в нижней части бункеров (1,2) (рисунок 12). Нормально замкнутые контакты датчика нижнего уровня размыкаются при опорожнении БСУ до нижнего конца электрода и включают реле автоматического пуска тракта (РАП), которое в свою очередь включает реле времени и промежуточные реле в схеме пуска механизмов и предупреждающей сигнализации, для дежурного персонала топливоподачи о предстоящем включении механизмов. Заполнение бункеров контролирует датчик верхного уровня (6,7), расположенных в непосредственной близости от загрузочных люков (4). Разгрузка БСУ регулируется с помощью дозатора (3).

Рисунок 12 - Схема регулирования загрузки бункеров углем. 1, 2 -бункер; 3 - дозатор; 4 - загрузочный люк; 5 - датчики нижнего уровня; 6 - датчик верхнего уровня; 7 - датчик среднего уровня; 8, 9 -электромеханизм; 10 - плужковый сбрасыватель; 11 - ленточный транспортер; 12 - ролик; 13 - вращающийся ролик.

Автоматизация процесса загрузки. БСУ распологаются вдоль транспортера и загружаются с помощью неподвижного загрузочного устройства - плужковых сбрасывателей (10). Плужок может находиться в двух положениях - верхнем и нижнем. При верхнем положении - уголь проходит под ним к другим БСУ. При нижнем положении - уголь скользит вдоль боковых отвалов плужка и осыпается в данный БСУ. Изменение положения плужка осуществляется электромеханизмом (8,9). Питание цепей опускания плужков осуществляется через нормально открытые контакты, замыкающиеся при поступлении сигнала от датчика верхного уровня.

Отключение механизмов и транспортеров. После окончания загрузки первых БСУ до отметки срабатывания датчика верхнего уровня (6) и загрузки последнего БСУ до срабатывания датчика среднего уровня (7) происходит автоматический останов системы топливоподачи. Разгрузка оставшегося угля производится в последний бункер.

Автоматическое прекращение процесса загрузки БСУ. При внезапном останове последнего транспортера автоматически останавливаются и все предыдущие. При пробуксовке, обрыве и сходе ленты срабатывают устройства локальной автоматической защиты. При сходе ленты защита через ролики (12), расположенные по обеим ее стороном, нажимает на концевой выключатель. При пробуксировке и обрыве ленты останов осуществляется с помощи реле частоты вращения, первичным датчиком которого является вращающийся ролик (13) на нижней части ленты. Он работает по принципу центробежного регулятора частоты врашения, вращающиеся грузы которого воздействуют на на микровыключатель при остановке или пробуксовке (т.е. при снижении частоты вращения). Контакты микровыключателя введены в цепь управления приводом ленты. При срабатывании микровыключателя происходит одновременный останов привода транспортера и всех предыдущих механизмов.

3.6 Система пневмозолоудаления

Системы ПЗУ оборудуются местным щитом управления (МЩУ) с организацией постоянного рабочего места оператора или без него в зависимости от принятого объема оснащения средствами технологического контроля, управления, блокировок, защит и сигнализации.

Системы ПЗУ в зависимости от выбранной технологической схемы должны быть оборудованы приборами технологического контроля с выводом показателей на МЩУ для измерения:

- давление сжатого воздуха в коллекторах;

- давление воздуха, подаваемого к аэрожелобам пневмослоевым переключателям и затворам, аэрораспределителям золы и пневмонасосам;

- разряжения в коллекторах отсоса воздуха из аэрожелобов и аэрораспределителей, перед вентиляторами аспирационных установок промбункеров, перед вакуумными насосами вакуумной установки ПЗУ;

- температуры транспортирующего воздуха;

- расхода воздуха на транспорт золы и шлака;

- давления аэросмеси в смесительных камерах пневмонасосов и в пневмозолопроводах, установленных на расстоянии не менее 50 диаметров трубы от пневмонасосов;

- потребляемой мощности пневмовинтовых насосов;

- давления воды, подаваемой к золосмесительным аппаратам узлов сброса золы и шлака в системы ГЗУ;

- температуры золы и шлака в промбункерах.

Аэрожелобы должны оборудоваться местными показывающими приборами для замера давления воздуха в подводящих камерах.

Бункеры сухих золоуловителей и промбункеры золы и шлака должны оборудоваться датчиками верхнего предельного уровня на 0,8 высоты бункера и датчиками нижнего уровня на высоте 0,5-0,8 м от выходного фланца бункера или выпускного отверстия золоспуска системы золоудаления.

Места установки датчиков определяются особенностями заполнения, загрузки и конструкцией промбункеров и бункеров золоуловителей (наличие газоотрожательных листов, перегородок, устройств обогрева, люков и др.), типами и условиями применения выполненных к использованию датчиков уровня.

На МЩУ выносятся сигнализация о положении электрофицированной арматуры, информация о включении и выключении вентиляторов и насосов.

Проектом должно быть предусмотрено дистанционное управление вентиляторами, насосами и электрофицированной арматурой.

Система воздухоснабжения УОСЗ должна быть оборудована автоматическими устройствами поддержания давления воздуха в коллекторах.

Проектом должны быть предусмотрены следующие технологические защиты и блокировки, обеспечивающие:

- автоматическое включение резервных вентиляторов, насосов и аспирационных установок;

- отключение электродвигателей насосов по максимальному току;

- автоматическое прекращение подачи золы или шлака к пневмовинтовым или струйным насосам установок внешнего пневмотранспорта при превышении давления в смесительных камерах выше допустимого;

- автоматическое включение резервного вакуумного насоса при отключения электродвигателя рабочего насоса или снижении разряжения перед рабочим вакуумным насосом ниже допустимой величины, определяемой проектом;