D`пр2=1,553-0,159=1,394 кг/с.

Пар из расширителя РII поступает в деаэратор добавочной воды (ДДВ), а продувочная вода - в охладитель продувки ОП, где подогревает воду для водоподготовки.

1.3.4 Деаэратор питательной воды

Искомыми величинами при расчёте деаэратора являются расход пара в деаэратор Dд и расход основного конденсата на входе в деаэратор Dок.

Материальный баланс деаэратора питательной воды:

Dок+( D1+ D2+ D3)+ Dд+ D``пр+ Dшт = Gпв + Dвып , (1.27)

где Dшт=0,0012*D0=0,23 кг/с - расход пара из уплотнений штоков клапанов;

Выпар из деаэратора

Dвып= Dоу +Dоэ+Dупл, (1.28)

Dоу=0,0009*D0;

Dоэ=0,003*D0;

Dупл=0,003*D0;

Dвып=(0,003+0,003+0,0009)* D0=1,325 кг/с.

Уравнение теплового баланса:

Dокhв4+(D1+D2+D3)hвдр3+ Dдh3+ D``пр h``пр + Dшт hшт =(Gпвh`д+Dвыпh``д), (1.29)

где h`д =670,4 кДж/кг и h``д = 2756,4 кДж/кг- энтальпия воды и пара в деаэраторе

Рисунок 1.7 - Схема к расчёту деаэратора питательной воды

Решая систему уравнений (1,27 и 1,29) , получим:

Dд=3,219 кг/с;

Dок=171,119 кг/с.

1.3.5 Подогревательная установка низкого давления

Задачей данного пункта является составление материального и теплового балансов подогревательных и деаэрирующих устройств с нахождением расходов греющей и нагреваемой сред, а также определение количества добавочной воды.

Расчёт группы ПНД заключается в совместном решении тепловых и материальных балансов теплообменников.

ПНД4

Рисунок 1.8 - Схема к расчёту регенеративного подогревателя ПНД4

Тепловой баланс ПНД4:

D4(h4- hдр4)*зто= Dок(hв4- hв3) (1.30)

Точка смешения СМ3

Dок= Dок3+( D4+ D5) (1.31)

Dок* hсм3 = Dок3* hв3+( D4+ D5)* hдр3 (1.32)

Рисунок 1.9 - Схема к расчёту регенеративного подогревателя ПНД3

Тепловой баланс ПНД3:

Dок3 (hв3- hсм2) = (D5(h5- hдр3)+ D4(hдр4- hдр3))* то (1.33)

Смеситель 2

Точка смешения СМ2

Dок3=Dок2+ D6+ DПСГ1+ Dкв; (1.34)

Dок3* hсм2 =Dок2* hв2+ D6* hдр2+ DПСГ1* hПСГ1 + Dкв* hвдкв. (1.35)

Рисунок 1.10 - Схема к расчёту регенеративного подогревателя ПНД2

Уравнение теплового баланса для ПНД2:

D6(h6- hдр2)·то= Dок2 (hв2 - hсм1). (1.36)

Точка смешения СМ1

Dок2=Dок1+ DПСГ2; (1.37)

Dок2* hсм1=Dок1* hв1+ DПСГ2* hПСГ2. (1.38)

Рисунок 1.11 - Схема к расчёту регенеративного подогревателя ПНД1

D7(h7- hдр1)·то= Dок1 (hв1 - hвпу). (1.39)

Решив систему уравнений (1,30-1,39) получаем следующие значения:

D4=7,965кг/с;

D5=7,981 кг/с;

D6=0,513 кг/с;

D7=0,219 кг/с;

Dок1=12,495 кг/с;

Dок2=42,562кг/с;

Dок3=155,173кг/с;

hсм1=395,358кДж/кг;

hсм2=404,324кДж/кг;

hсм3=521,128кДж/кг.

1.3.6 Деаэратор добавочной воды

Для подогрева и деаэрации добавочной воды и обратного конденсата используется пар из отбора турбины.

Схема потоков воды и пара в деаэраторе добавочной воды показана на рисунке 1.4.

Рисунок 1.12 - Схема потоков в деаэраторе добавочной воды

Материальный баланс деаэратора обратного конденсата и добавочной воды ДДВ:

Dкв=Dпов+Dов+Dок+Dдкв+D``пр2, (1.40)

где Dпов - расход греющего пара на подогреватель химически очищенной воды ПОВ, кг/с;

Dов - расход химически очищенной воды, кг/с;

Dок - расход обратного конденсата, возвращенного потребителем, кг/с;

Dдкв - расход греющего пара на ДДВ, кг/с.

Возврат конденсата от производственных потребителей принимаем 40%

Dок=0,4 Dп ; (1.41)

Dок=0,463,5=25,4 кг/с.

Расход химически очищенной воды

Dов=Dп-Dок+D`пр2+Dут; (1.42)

Dов =(63,5-25,4)+1,394+2,88=43,374 кг/с.

Принимаем: температура добавочной воды 10 С (hдв=41,868 кДж/кг), температура конденсата возвращённого производственным потребителем 80С (hок=334 кДж/кг), температура добавочной воды на входе в химическую очистку 30 С (hв.пов1=125,604 кДж/кг).

Тепловой расчёт охладителя продувки сводится к определению энтальпий добавочной воды hв.оп и продувочной воды h`пр2д после охладителя, связанных между собой соотношением

h`пр2д-hв.оп=оп, (1.43)

где оп - разность энтальпий охлаждённой продувочной и нагретой добавочной воды, которую принимаем равной 40 кДж/кг.

Тепловой баланс охладителя продувочной воды ОП:

D`пр2(h`пр2-h`пр2д)=1.35Dов(hв.оп-hдв)1/зп, (1.44)

где 1.35 - коэффициент учитывающий потери воды при химочистке (35%),

тогда подставляя в, энтальпия охлаждённой продувочной воды:

; (1.45)

h'пр2д= = 90,368 к

Энтальпия добавочной воды после охладителя продувки:

hв.оп=90,368-40=50,368 кДж/кг.

Отсюда расход пара на подогреватель очищенной воды ПОВ

; (1.46)

.

Подставляя значения получим:

Dкв=5,832+42,374 +25,4 +Dд.кв+0,159. (1.47)

Тепловой баланс деаэратора химически очищенной воды:

Dквhв.дкв1/зп=Dдквh6+Dповh`н6+Dокhок+Dовhв6+D``пр2h``пр2. (1.47')

Отсюда:

Dкв439.31.002=Dдкв2562,3+5,832436,0+25,4 334 +

+42,374401,4+0,159 2683,06.

Решая систему (1.47-1.47') уравнений, получим:

Dд.кв=1,889кг/с;

Dкв = 75,654 кг/с.

1.3.7 Баланс пара и воды

Паровой баланс турбины представляет собой сравнение потоков пара, входящих в конденсатор Dп.к и конденсата, выходящего из конденсатора Dв.к.

Поток конденсата выходящий из конденсатора:

Dв.к= Dок1-Dвып -D7; (1.48)

Dв.к=12,495-1,325-0,219=10,951 кг/с.

Поток пара входящий в конденсатор

Dп.к=D0-Di-DПСГ1- DПСГ2-Dд-Dшт-Dпов-Dдкв-Dпроизвод; (1.49)

Dп.к=192-(9,592+7,463+6,135+7,965+7,981+0,513+0,219)-33,444-33,067- 3,219-0,23-5,832-1,889-63,5=10,95 кг/с.

(1.50)

1.4 Энергетический баланс турбоагрегата

Таблица 1.4 Баланс мощностей

Расчетная электрическая мощность:

Wэл. рас.=( Dij *Hij/1000)* зм* зг; (1.51)

где зм = 0,98;

зг = 0,98.

Wэл. рас= 140,161 МВт.

Д = (Wэл.- Wэл. рас.)/ Wэл. ·100% = 0,115% (1.52)

1.5 Определение показателей тепловой экономичности энергоблока с турбиной ПТ-140/165-130/15

Расчёт показателей тепловой экономичности ТЭЦ сводится к определению коэффициентов полезного действия по выработке электрической и тепловой энергии.

1.5.1 Энергетические показатели турбоустановки

Полный расход тепла на турбоустановку

Qту=D0(h0-hв1); (1.53)

Qту=192(3484,7-1016,9)=473,8 МВт.

Расход тепла на производственные потребители

Qп=Dпhп-Dокhок-(Dп-Dок)hвоп; (1.54)

Qп=63,5*2920,4-25,4*334-(63,5-25,4)46,655=175,2 МВт.

Расход тепла на отопление

Q0т=139,5 МВт.

Общий расход тепла на внешних потребителей

Qпт=Qп+Qт; (1.55)

Qпт=175,2+139,5=314,8 МВт.

Расход тепла на турбоустановку по производству электроэнергии

Qэту=Qту-D``пр1(h``пр1-hпв)-D``пр2(h``пр2-hпв)-(Dут+D`пр2)(hпв-hвоп)-Qпт (1.56)

где hпв=hв1 - энтальпия питательной воды, кДж/кг.

Qэту = 473,8-[1,37(2756.4-1016,9)+,0159(2683.06-1016,9)+

+(2,88+1,374)(1016,9-46,655)]10-3-314,8 = 159,1 МВт.

Коэффициент полезного действия по производству электроэнергии

эту = Wэ/Qэту; (1.57)

эту = 140,161/159,1 = 0,88.

Удельный расход тепла на производство электроэнергии

qэту = 3600/эту; (1.58)

qэту = 3600/0,88 = 4090,9 кДж/(кВтч).

1.5.2 Энергетические показатели ТЭЦ

Тепловая нагрузка парогенераторной установки

Qп г= Dпг(hпг-hпв) + Dпр(hпр-hпв), (1.59)

где hпг=3592,8 кДж/кг - энтальпия пара в парогенераторе (при Рпг=15,9 МПа, tпг=555С); [1]

Qпг=194,88(3592,8 -1016,9) +2,923(1647,9-1016,9)=503,8 МВт.

Коэффициент полезного действия трубопроводов:

тр=Qту/Qпг; (1.60)

тр=473,8 /503,8 =0,94.

Коэффициент полезного действия ТЭЦ по производству электроэнергии:

эс=этутрпг, (1.61)

где пг=0.92- КПД парогенератора;

эс=0,880,940.92=0,76.

Коэффициент полезного действия ТЭЦ по производству и отпуску тепла на отопление:

тс=ттрпг; (1.62)

тс=0.9950,940.92=0,86.

Общий расход условного топлива энергетическими котлами:

, (1.63)

где Qнр=29307.6 кДж/кг - теплота сгорания условного топлива;

кг у.т./с .

Коэффициент ценности тепла, отпускаемого из 3-го отбора

Кц3 = , (1.64)

где hк=2156 кДж/кг - энтальпия пара в конденсаторе при фактической электрической мощности турбоагрегата, но при условии работы его в конденсационном режиме;

Кц3 =0,678.

Коэффициент ценности 6-ого отбора:

Кц6=; (1.65)

Кц6 =0,395.

Коэффициент ценности 7-ого отбора:

Кц7=; (1.66)

Кц7 =0,243.

Увеличение расхода тепла на производство электрической энергии при отсутствии отпуска тепла внешним потребителям из 3-го отбора:

dQэ3= Qп(1- Кц3) (1.67)

dQэ3=245,3(1-0,678)=78,987 МВт

Увеличение расхода тепла на производство электрической энергии при отсутствии отпуска тепла внешним потребителям из 6-го отбора:

dQэ6= Qвоо (1- Кц6) (1.68)

dQэ6=69,96(1-0,395)=42,326 МВт

Увеличение расхода тепла на производство электрической энергии при отсутствии отпуска тепла внешним потребителям из 7-го отбора:

dQэ7= Qноо (1- Кц7) (1.69)

dQэ7=69,64(1-0,243)=52,717 МВт

Суммарное увеличение расхода тепла на производство электрической энергии при отсутствии отпуска тепла внешним потребителям

dQэту= dQэ3+dQэ6+ dQэ7; (1.70)

dQэту=78,987+42,326+52,717=174,03 МВт

Коэффициент отнесения затрат топлива энергетическими котлами на производство электрической энергии

Кэ= (1.71)

Кэ ==0,413

Расход условного топлива на выработку электроэнергии:

Втэ=Вт·Кэ (1.72)

Втэ =18,685·0,413 = 7,717 кг у.т./с (27,781 т у.т./ч)

Расход условного топлива на выработку тепловой энергии:

Втт=Вт-Втэ (1.73)

Втт =18,685-7,717 = 10,968 кг у.т./с (39,485 т у.т./ч)

Удельный расход условного топлива на производство электроэнергии,:

(1.74)

= 198,21

Удельный расход условного топлива на производство и отпуск тепловой энергии,:

, (1.75)

== 125,4

Вывод к разделу 1

В первой части данной работы была рассчитана тепловая схема энергоблока с турбиной ПТ-140/165-130/15, определены: расход пара на турбину D0 = 192 кг/с и энергетические показатели турбоустановки и энергоблока: коэффициент полезного действия турбоустановки по производству электрической энергии зтуэ = 0,88, коэффициенты полезного действия ТЭЦ по производству электроэнергии и тепла соответственно зcэ = 0,76 и зcт = 0,86 удельные расходы условного топлива на производство электроэнергии и тепла соответственно bэу = 198,21 г/кВт*ч и bту = 125,4 г/кВт*ч.

2. Выбор основного и вспомогательного оборудования

В данном разделе рассмотрен выбор основного, вспомогательного и насосного оборудования. Правильный выбор оборудования - важный этап в проектировании электростанции, способствующий надежному и экономичному энергоснабжению потребителей.

К основному оборудованию тепловой электростанции относятся паровые котлы, турбины, генераторы. К вспомогательному оборудованию относятся регенеративные подогреватели (высокого и низкого давления, деаэраторы питательной и добавочной воды), конденсаторы, насосное оборудование.

2.1 Выбор основного оборудования

2.1.1 Выбор парогенератора

Парогенератор выбирается по максимальному расходу пара на турбину с учетом потерь на продувку и потерь при транспортировке пара в паропроводе, а так же по давлению свежего пара. Для энергоблока с турбиной ПТ--140/165-130/15 с максимальным пропуском пара на турбину 194,88 кг/с = 701,6 т/ч с учётом потерь на продувку и все возможные утечки, необходимо выбрать два паровых котла производительностью 420 т/ч с параметрами свежего пара на выходе Р=12,8 МПа и t=555,5 С. Таким параметрам соответствует парогенератор типа Е-420-140ГМ (ТГМ-84Б) [4]. Данный выбор обусловлен прежде всего надежностью работы основного оборудования станции.

2.1.2 Выбор электрогенератора

Турбины ТЭС комплектуются с электрическими генераторами: каждой турбине соответствует свой генератор. Для турбины ПТ-140/165-130/15 необходимо выбрать турбогенератор типа ТВВ-165 с косвенным охлаждением статора и непосредственным охлаждением ротора водородом. [4]. Параметры турбогенератора:

частота вращения n=3000 об/мин,

полная мощность S=194 МВА,

коэффициент полезного действия =98,8%.

2.2 Выбор вспомогательного оборудования

2.2.1 Выбор подогревателей высокого давления

Для ступенчатого подогрева конденсата и питательной воды служат регенеративные подогреватели. Пар из отборов турбины подается в подогреватели с отборов турбины, в связи с этим по давлению отбора различают подогреватели высокого и низкого давления (ПВД и ПНД). Выбор теплообменников заключается в расчете поверхности нагрева для определения марки подогревателя. ПВД и ПНД поверхностного типа, деаэраторы повышенного и атмосферного давления, смешивающего типа.

Расчет достаточно провести для одного подогревателя, имеющего наибольший расход пара, в данном случае это ПВД 7.

Поверхность нагрева определяется по формуле: [5]

F=; (2.1)

где Q - тепловая мощность подогревателя (кВт);

k - коэффициент теплопередачи;

t - средний логарифмический температурный напор.

Расчет осуществим, разбивая подогреватель на три части: охладитель пара, собственно подогреватель и охладитель дренажа. Таким образом, получим следующие формулы:

- для охладителя пара (ОП):

Qоп=Dп3·(hп3-h``3) (2.2)

где Dп3=9,592 кг/с- расход отборного пара на подогреватель;

hп3=3169,2 кДж/кг - энтальпия отборного пара перед подогревателем;

h"3 =2801,5 кДж/кг - энтальпия насыщения отборного пара.

Qоп = 9,592·(3169,2-2801,5) = 3526,9 кВт;

- для собственно подогревателя (СП):

Qсп=Dп3·(h"др3-h'др3) (2.3)

где h'др3=1042,6 кДж/кг-энтальпия насыщения воды при давлении в отборе.

Qсп=9,592·(2801,5-1042,6)=16871,4 кВт;

- для охладителя дренажа (ОД):

Qод=Dп3·(h'др3-h'од3) (2.4)

где h'од3=1022,9 кДж/кг - энтальпия конденсата греющего пара после ОД ПВД 7;

Qод= 9,592·(1042,6 - 1022,9)= 189,0 кВт.

Тепловая мощность всего подогревателя:

Qп3= Qоп+ Qсп+ Qод (2.5)

Qп3 =3526,9+16871,4+189,0= 20587,3 кВт.

Средний логарифмический температурный напор определяется по формуле:

tср= (2.6)

где tб - наибольший перепад температур между греющей и нагреваемой средой;

tм - наименьший перепад температур между греющей и нагреваемой средой; м

График нагрева воды показан на рисунке 2.1:

Рисунок 2.1- График нагрева питательной воды в ПВД 5.

а) для охладителя пара (ОП):

tб=tп3-tв.п.3 (2.7)

где tп3 = 367,1 °С - температура греющего пара;

tв.п3= 234,9 °С - температура питательной воды после подогревателя;

tм=tпо3-tв.сп.3 (2.8)

где tП03=236,9 °С - температура греющего пара за пароохладителем;

tв.сп3= tв.п3-Дtоп=234,9-5=229,9 °С - температура питательной воды перед пароохладителем;

Таким образом, по формулам (2.7) и (2.8) определяем:

tб= 367,1-234,9=132,2 °С,

tм =236,9-229,9=7°С.

Определяем температурный напор: tср==42,6 °С.

б) для охладителя дренажа:

tб=t`H3-tв.од.3 (2.9)

где tв.од.3 = 216 °С - температура воды после охладителя дренажа;

t`H3= 236,9 °С - температура насыщения при давлении в подогревателе;

tб=236,9-216=20,9°С.

tм =од=8 °С

где од=8 °С - недоохлаждение конденсата греющего пара в подогревателе.

Определяем температурный напор в охладителе дренажа:

t одср==13,4 °С.

в) для собственно подогревателя:

tб= 20,9 0C,

tм=7 0С

Определяем температурный напор для собственно подогревателя:

=12,70С

Определяем поверхности нагрева подогревателя по формуле (2.1), задаваясь значениями коэффициентов теплопередачи: kод=1,5 кВт/м2·°С; koп=1.4 кВт/м2·°С; kcп=2,5кВт/м2·°С.

Fоп==59,136м2

Fсп==531,036 м2

Fод==9,380 м2

Общая поверхность теплообмена подогревателя составляет:

Fпвд=Fоп + Fсп+ Fод (2.10)

Fпвд =59,136+531,036+9,380=599,552 м2

Так как тепловая мощность 7 ПВД больше, чем остальных ПВД, принимаем группу ПВД с одинаковой поверхностью из стандартных теплообменников. Также необходимо учитывать давление в отборе, расход и давление питательной воды. По данным параметрам соответствует следующая группа ПВД:

ПВД 5: ПВ-800-230-14;

ПВД 6: ПВ-800-230-21;

ПВД 7: ПВ-800-230-32.[4]

Все эти ПВД с суммарной площадью поверхности F = 800 м2, предельным давлением воды в трубной системе 230 кгс/см2 и номинальным расходом воды: 236,1 кг/с.

2.2.2 Выбор подогревателей низкого давления

Выбор ПНД производится без разбиения его поверхности на три части. Расчет будем производить для ПНД 4.

Тепловая мощность подогревателя:

Qпнд4= D4·(hп4-hдр4) (2.11)

Qпнд4 = 7,965·(2787,8-637,8) = 17124,8 кВт.

Средний логарифмический температурный напор составит:

tб=tп4-tв4 = 167,9-147,3= 20,6 °С

tм=tдр4-tв3 = 127,6-123,6 = 4 °С

=10,1°С

Принимая коэффициент теплопередачи к = 5,1 кВт/м2·°С, получим:

F= =332,456 м2;

Выбираем группу ПНД [4]:

ПНД №1: ПН-350-16-7-I;

ПНД №2: ПН-350-16-17-II;

ПНД №3: ПН-400-26-7-II;

ПНД №4: ПН-400-26-8-V.

Эти ПНД с площадью поверхности теплообмена F = 350 и 400 м2, с номинальным массовым расходом воды 159,7 и 208,3 кг/с.

2.2.3 Выбор деаэратора питательной воды

Выбираем деаэратор для деаэрации питательной воды следующего типа: ДП-1000 с номинальной производительностью 277,8 кг/с или 1000 т/ч. Давление в деаэраторе 0.59 МПа. Колонка деаэратора присоединена к аккумуляторному баку деаэратора емкостью 120 м3, для запаса воды в аварийных ситуациях с обеспечением работы котлов на время 5 минут при блочной компоновке. [4]

2.2.4 Выбор деаэратора добавочной воды

С учетом максимального невозврата конденсата выбираем деаэратор для деаэрации добавочной воды типа ДА-300 с номинальной производительностью 83,3 кг/с или 300т/ч. Давление в деаэраторе 0,12 МПа. К колонке деаэратора присоединен аккумуляторный бак деаэратора емкостью 100 м3. [4]

2.2.5 Выбор конденсатора

Конденсатор выбирают по максимальному расходу пара в конденсатор, температурам охлаждающей воды, по которым определяются давление в конденсаторе, расходу охлаждающей воды. Поверхность охлаждения конденсатора определяется по формуле:

FK= (2.12)

Dкмакс =0.6· D0 =0,6·192=115,2 - максимальный расход конденсата через конденсатор;

hпк, hвк - энтальпия отработавшего пара и конденсата, кДж/кг;

k - коэффициент теплопередачи, принимаем k = 6,00 кВт/ м2·°С;

tcp - среднелогарифмическая разность температур между паром и водой,°С

tср==7,3 °С (2.13)

FK==5950,16 м2

Выбираем конденсатор типа К2-6000-1 с поверхностью охлаждения F = 6000 м2 , и расходом охлаждающей воды равный 12400 м3/ч.[4]

2.2.6 Выбор сетевых подогревателей

Сетевые подогреватели выбираются по необходимой площади поверхности нагрева, а также по давлению греющего пара и сетевой воды и по максимальному расходу пара на подогреватель. [4]

Тепловая нагрузка сетевого подогревателя 1 (ПСГ1) Qт = 69,75 МВт

Определим среднелогарифмический температурный напор в подогревателе:

Дtб = t`сп - tв.ос, (2.14)

Дtм = ?сп, (2.15)

Принимаем коэффициент теплопередачи для сетевого подогревателя равным k = 3.5 кВт/(м2·°C).

Поверхность теплообмена для сетевого подогревателя определяем по формуле:

(2.16)

F =

В соответствии с полученными данными по справочнику выбираем два сетевых подогревателя, которые устанавливаются последовательно типоразмера ПСГ-1300-3-8-7-I. Основные характеристики: площадь поверхности теплообмена 1300 м2.[4]

2.3 Выбор насосного оборудования

2.3.1 Выбор питательных насосов

Выбор питательного насоса осуществляется из условия обеспечения парогенератора питательной водой, максимальное потребление которой определяется максимальным расходом ее на парогенератор с запасом 58%.

Для барабанных парогенераторов давление в питательном патрубке насоса, необходимое для подачи питательной воды равно: Рн = 20,543 МПа;

Давление во всасывающем патрубке насоса равно: Рв = 0.795 МПа.

Повышение давления воды, которое будет создавать насос, МПа: [6]

рпн=(Рн-Рв)· (2.17)

где = (1.051.1) - коэффициент запаса по давлению.

рпн = (20,543-0,795)·1.05 = 20,74 МПа.

Давление в нагнетательном патрубке с учетом коэффициента запаса рк:

рк = 1.05·рпн = 21,78 МПа.

С учетом запаса воды: Dпв.mах =1.06·Dпв = 197,803 ·1.06 = 209,671 кг/с = 754,8 т/ч .

Исходя из численных значений максимального расхода питательной воды Dпв.mах и давления в нагнетательном патрубке насоса рк а также из стандартного оборудования, выбираем: три питательных насоса (два рабочих + один резервный) марки ПЭ 580-185, производительностью 580 т/ч, с напором 2030 м, частотой вращения 2985 об/мин, мощностью 4000 кВт и КПД равным 80%.[4 ]

2.3.2 Выбор конденсатных насосов

Конденсатные насосы служат для подачи конденсата из конденсатора через подогреватели низкого давления в деаэратор. Расчетная производительность конденсатного насоса определяется по формуле:

ркн=рд+Урк-д+ рст.ж. (2.18)

По формуле (1.3) принимаем:

рст.ж.=gH·10-6 (2.19)

где =795,4 м3/кг - плотность воды для tдв;

H = 2835 м - высота подъема жидкости от уровня оси до уровня в барабане.

рст.ж.=798,4·9,81·33·10-6=0,257 МПа.

Урк-д = 0,10,5 МПа - для одного ПНД, Урк-д = 0,2·4=0,8 МПа

ркн=0,6+0,8+0,257=1,647 МПа

Исходя из этого, устанавливаем систему конденсатных насосов из трех насосов (два рабочих + один резервный) типа КСВ-320-160. [4]

Вывод к разделу 2

На основании расчёта принципиальной тепловой схемы выбрано основное оборудование:

1) два парогенератора типа Е-420-140ГМ (ТГМ-84Б)

2) турбогенератор типа ТВФ-265

На основании расчёта принципиальной тепловой схемы выбрано вспомогательное оборудование:

подогреватели высокого давления: ПВ-800-230-14, ПВ-800-230-21, ПВ-800-230-32 с поверхностью нагрева 800 м2;

подогреватели низкого давления ПН-350-16-7-I, ПН-350-16-17-II с поверхностью нагрева 350 м2 и ПН-400-26-7-II, ПН-400-26-8-V с поверхностью нагрева 400 м2;

деаэратор питательной воды с деаэрационной колонкой ДП-1000 с номинальной производительностью 1000 т/ч. Давление в деаэраторе 0.59 МПа. Деаэратор конденсата и добавочной воды с деаэрационной колонкой ДА-300 с номинальной производительностью 300 т/ч. Давление в деаэраторе 0,12 МПа.

конденсатор типа К2-6000-1 с поверхностью охлаждения F = 6000 м2.

Сетевые подогреватели типа ПСГ-1300-3-8-7-I.

На основании расчёта принципиальной тепловой схемы выбрано насосное оборудование:

1) три питательных насоса (два рабочих + один резервный) марки ПЭ580-185, производительностью 500 т/ч, с напором 2030 м, частотой вращения 2985 об/мин, мощностью 4000 кВт и КПД равным 80%.

2) систему конденсатных насосов (два рабочих + один резервный) типа КСВ-320-160.

3. Конструктивный расчет основных параметров насоса

3.1 Исходные данные

Характеристики ПЭН-580-185:

Подача: Q=580 м3/ч = 0,161 м3/с.

Напор: H=2030/10 = 203 м. в. ст.

Обороты: n=2985 об./мин.

На рисунке 3.1 представлена характеристика ПЭ-580-185.

Рисунок 3.1 - Характеристика насоса ПЭ - 580 - 185 (ГОСТ-22337-77)

Схема проточной части представлена на рисунке 3.2.

Рис 3.2 - Проточная часть ПЭ-580-185

3.2 Расчет рабочего колеса

Конструкция колеса в значительной степени зависит от коэффициента быстроходности ns поэтому в первую очередь определяем его [7, стр.130]:

ns= ; (3.1)

ns== 81,288.

Далее определим объемный КПД по формуле:

з0= ; (3.2)

где a - коэффициент зависит от соотношения между диаметрами входа и выхода и составляет около 0,68.

з0== 0,965.

Рассчитываем приведенный диаметр D1п на входе:

D1п= ; (3.3)

D1п= = 0,173 м.

Исходя из полученного диаметра определяем гидравлический КПД по формуле:

зг=; (3.4)

зг= = 0,887.

Для современных центробежных насосов механический КПД достигает

.

Принимаем .

Полный КПД насоса рассчитываем по формуле:

з=; (3.5)

з= 0,80.

Зная полный КПД определяем мощность насоса и крутящий момент на валу:[10]

Ni=; (3.6)

Ni= =398,447 кВт

N= 3984,47 кВт

M=; (3.7)

M= = Нсм.

Определяем теоретический напор:

Hт=; (3.8)

Hт= = 252,2 м.

Определив мощность насоса и крутящий момент на его валу, можно рассчитать из условия скручивания диаметр вала насоса.

Вал насоса работает в основном на скручивание моментом М, но частично нагружен поперечными силами собственного веса и центробежными силами, обусловленными небалансом ротора. Поэтому допускаемое напряжение кручения укр=300 кгс/см2. [9]

Диаметр вала насоса:

d0=; (3.9)

d0= = 0,128 м.

Диаметр ступицы колеса:

dст =; (3.10)

dст == 0,144 м.

Диаметр входа на рабочие лопасти:

D1= ; (3.11)

D1== 0,225 м.

Длина ступицы конструктивно:

lст=; (3.12)

lст= = 0,156 см.

Окружная скорость на входе в каналы рабочего колеса

U1= ; (3.13)

U1= = 35,095 м/с.

Скорость входа в рабочее колесо:

C0=; (3.14)

где D0=D1=0,225 м;

C0= =4,681 м/с.

Из входного парраллелограма, пологая C1=C0 , получаем:

tg(в1)= = = 0.133 , отсюда:

в1= 7,598.

Угол лопасти на входе:

i=4.

в1л=в1+i=7,598+4=11,598.

Коэффициент стеснения входного сечения:

м1=0,9.

Ширина лопасти на входе:

b1 =; (3.15)

b1 = = 0,054 м.

Окружная скорость на выходе из колеса:

в2= 32.

C2r = 17 м/с.

U2=1/2•C2r•ctg(в2)+ (3.16)

U2= 62,898 м/с.

Определяем D2:

D2 = ; (3.17)

D2 = = 0,402 м.

Определяем m:

m = ; (3.18)

m = = 1,792.

Количество лопаток рабочего колеса:

z=; (3.19)

z= = 7,4 =7.

3.3 Методика расчёта спирального отвода с круговыми сечениями

Форма меридианного сечения спирального отвода играет существенную роль и должна выполняться по подобию с конструкциями насосов, показавших высокое значение КПД. При этом быстроходность проектируемого насоса не должна значительно отличаться от используемого образца.

Рисунок 3.3- Спиральный отвод с круговым сечением

Неудачная форма сечения ведет к отрыву потока от стенок спирального отвода и нарушает характер движения жидкости, предполагаемый расчетом. Однако для определения в первом приближении размеров спирального отвода удобно запроектировать его с круговыми сечениями.

Уравнение для пропускной способности сечения, расположенного под некоторым углом [8, стр.102]:

. (3.20)

так как .

С другой стороны пропускная способность определяется из следующей формулы:

. (3.21)

Тогда из системы уравнений (3.20), (3.21) определяем данный угол:

, (3.22)

где коэффициент К определяется по следующей формуле:

. (3.23)

Заменяя в последнем равенстве и решая его относительно , получим:

. (3.24)

Эта формула позволяет аналитическим путём определить радиус кругового сечения спиральной камеры, расположенного под углом .

Таблица 3.1 - Расчет спирального отвода с круговыми сечениями

№	Произвольный угол	Подача	Угловой коэффициент k	Расстояние от колеса до отвода с	Радиус отвода a=R3+с
1	0	0	-	-	-
2	45	72,45	1544,9	7,66	217,66
3	90	144,90	772,4	15,38	225,38
4	135	217,35	515,0	23,16	233,16
5	180	289,80	386,2	31,00	241,00
6	225	362,25	309,0	38,89	248,89
7	270	434,70	257,5	46,84	256,84
8	315	507,15	220,7	54,86	264,86
9	360	579,60	193,1	62,93	272,93

Таблица 3.2 - Параметры рабочего колеса

Наименования	Обозначение	Размерность	Значение	Примечание
Подача	Q	м3/час	579,6
Напор	H	м	203
Плотность	с	кг/м3	1000
Частота вращения	n	об/мин	2985	Принимаем по техническим данным двигателя
Коэф. быстроходности	ns	об/мин	81,288
Объемный КПД	зo	%	96,5	Принимаем коэффициент а=0,68
Приведенный диаметр на входе	Dп	мм	173
Гидравлический КПД	зг	%	88,7
Механический КПД	зм	%	94	Принимаем из (93-96)%
Мощность насоса	N	кВт	4383
Крутящий момент на валу	M	Н·м	1432
Диаметр вала	d	мм	128	Принимаем удоп=340кгс/см2
Диаметр входа на рабочее колесо	D1	мм	225
Окружная скорость на входе в каналы раб.колеса	U1	м/с	35,095
Скорость входа в рабочее колесо	C0	м/с	4,681
Ширина лопасти	b	мм	54
Окружная скорость на выходе из колеса	U2	м/с	62,898
Диаметр выхода	D2	мм	402
Кол-во лопаток	z		7
Теоретический напор	НТ	м	252,2

Вывод к разделу 3

В данном разделе произведён расчёт второго- десятого рабочего колеса и спирального отвода питательного насоса ПН-580-185. В результате которого были определены: основные геометрические характеристики рабочего колеса, объемный, гидравлический и полный КПД насоса, а также спрофилирован спиральный отвод.

По итогам расчета получены следующие данные:

1. Объемный КПД насоса: зo=0,965.

2. Полный КПД насоса: з=0,805.

3. Мощность насоса: N= 3984,5 кВт.

4. Диаметр вала насоса: d0=128 см.

5. Диаметр входа на рабочие лопатки: D1= 225 см.

6. Диаметр выхода из рабочей лопатки: D2= 402 см.

7. Количество лопаток: z= 7.

4. Внедрение частотно-регулируемого привода (чрп) для питательного насоса энергоблока с турбиной пт-140/165-130/15

В последние годы почти все тепловые электростанции (ТЭС) с энергоблоками единичной мощности 100-310 МВт вовлекаются в регулирование суточных и сезонных графиков нагрузки. Разгрузка газо-мазутных энергоблоков достигает 70-75%, а угольных - 50%. В этих условиях, для обеспечения эффективной работы и высокого КПД энергоблоков, важнейшей задачей является снижение энергопотребления на собственные нужды ТЭС.

Дутьевые вентиляторы и дымососы, питательные, бустерные, конденсационные, насосы - основные потребители электроэнергии на собственные нужды. Для энергоблоков мощностью 100-300 МВт, работающих на газе, на долю упомянутых механизмов приходится в среднем 6,1-4,2%, для работающих на угле эта величина составляет 7,8-5,6%.

Существуют различные способы управления производительностью насосов: дросселирование нагрузки, снижение единичной мощности агрегатов и увеличение их количества и т.д. Наиболее эффективным способом является регулирование скорости вращения.

Применение ЧРП на насосах обеспечивает интегральное снижение потребляемой мощности на 25-40% и позволяет увеличить мощность энергоблока в среднем на 1-2% за счет исключения в водяных трактах дросселей и заслонок, а также улучшения технологических процессов выработки электроэнергии. Поэтому для механизмов собственных нужд ТЭС непосредственно участвующих в процессе производства электроэнергии (прежде всего дымососы и дутьевые вентиляторы, питательные насосы и т.п.), должны учитываться совокупно как фактор увеличения мощности энергоблока, так и фактор энepгo- и ресурсосбережения.

В состав ЧРП входят стандартный или специальный асинхронный или синхронный электродвигатель, транзисторный или тиристорный преобразователь частоты, согласующий трансформатор либо реактор, пускорегулирующая и коммутационная аппаратура. Иногда для решения проблемы электромагнитной совместимости с сетью в состав комплексной поставки ЧРП могут входить фильтро-компенсирующие устройства.

Рассмотрим экономической эффективности от применения ЧРП на питательном насосе (ПЭН-580-185) энергоблока 140 МВт Саратовской ГРЭС. Его основными характеристиками являются: Подача: Q=580 м3/ч = 0,161 м3/с. Напор: H=2030/10 = 203 м. в. ст. Обороты: n=2985 об./мин. Полный КПД насоса: з=0,80. Номинальная мощность двигателя насоса 4000 кВт. Из расчета произведенного в первой части работы: Dпв.mах = 754,7 т/ч.

Сравним два способа регулирования: дросселированние и применение чрп.

4.1 Дроссельное регулирование

При данном способе регулирование осуществляется дросселем, расположенным на напорной линии насоса.

По мере закрытия дросселя происходит увеличение сопротивления и соответствующее уменьшение подачи. Каждому положению дросселя соответствует новая характеристика сети.

В нашем случае, чтобы два параллельно установленных насоса обеспечивали подачу 755 м3/ч (первый режим работы блока 1) принята следующая схема:

Один насос работает с полностью открытой дроссельной заслонкой, при этом перекачивает 580 м3/ч воды. Используя характеристику насоса ПЭ-580-185, изображенную на рисунках 4.1 и 4.2 определим мощность и кпд насоса в рабочей точке.



Рисунок 4.1 - Характеристика насоса ПЭ - 580 - 185 (ГОСТ-22337-77)

Рисунок 4.2 - Характеристика насоса ПЭ - 580 - 185 (ГОСТ-22337-77)

Потребляемая мощность равна:

.

КПД первого насоса составит:

.

Тогда второй насос должен обеспечить подачу м3/ч воды.

При этом потребляемая мощность равна:

.

КПД второго насоса составит:

.

Тогда суммарная мощность равна

.

Подобным образом просчитаем характеристики двух насосов, работающих параллельно, для десяти расчетных режимов работы блока 1. Результаты занесем в таблицу 4.1.

Таблица 4.1 - Рабочие параметры насосной установки при различных режимах.

№ реж.	, м3/ч	, м3/ч	, м3/ч	, кВт	, кВт	, кВт	, %	, %	, %
	т/ч	м3/ч
1	679,2	754,7	580,0	174,7	3600,0	2000,0	5600,0	81,3	50,7	71,3
2	623,9	693,2	580,0	113,2	3600,0	1765,0	5365,0	81,3	36,1	67,5
3	591,2	656,9	580,0	76,9	3600,0	1665,0	5265,0	81,3	26,5	65,5
4	589,5	655,0	580,0	75,0	3600,0	1663,0	5263,0	81,3	26,3	65,6
5	504,0	560,0	560,0	0,0	3531,0	0,0	3531,0	81,1	0,0	81,1
6	465,0	516,7	516,7	0,0	3380,0	0,0	3380,0	79,9	0,0	79,9
7	593,5	659,4	580,0	79,4	3600,0	1680,0	5280,0	81,3	28,0	66,1
8	522,5	580,6	580,0	0,6	3600,0	0,0	3600,0	81,3	0,0	81,3
9	437,9	486,6	486,6	0,0	3288,0	0,0	3288,0	79,7	0,0	79,7
10	630,4	700,4	580,0	120,4	3600,0	1800,0	5400,0	81,3	38,0	68,0

Как видно из таблицы такой способ регулирования режимов работы насосов простой, но неэкономичный, так как величина кпд второго зарегулированного насоса () достигает в лучшем случае 51% для первого режима.

4.2 Регулирование с применением частотно-регулируемого привода (ЧРП)

Этот способ основан на изменении частоты вращения насоса. При изменении частоты вращения , об/мин. напорные характеристики насоса представляют собой конгруэнтные кривые и рабочая точка, перемещаясь по характеристике сети, дает различные значения подачи .

При таком режиме регулирования кпд насосной установки незначительно отличается от оптимальной величины.

Для двух одинаковых насосов, работающих с различной частотой вращения и перекачивающих жидкость той же плотности, применимы законы подобия: [11]

, , .

Эти уравнения позволяют пересчитать подачу, напор и мощность при новой частоте:

; (4.1)

; (4.2)

. (4.3)

Таким образом получаются характеристики насосов в зависимости от частоты вращения. Тогда необходимо подобрать частоту вращения обоих насосов так, чтобы они вместе обеспечивали требуемую подачу воды. При этом создаваемый напор насосами должен быть не меньше требуемого.

Предварительно зададимся значениями частот вращения:

(номинальный режим работы насоса);

;

;

.

Для частот , и произведем пересчет , и по формулам 4.1 - 4.3. А также произведем расчет коэффициента быстроходности () по формуле: [12]

, (4.4)

Этот коэффициент служит критерием подобия центробежных насосов. Он вычисляется для определения оптимального режима работы насоса (, где ).

Результаты расчетов занесем в таблицы 4.2 и 4.3.

Таблица 4.2 - Характеристики насосов с ЧРП (калиброчочные)

, м3/с	, м		, м3/с	, м		, м3/с	, м		, м3/с	, м
0,0	2352,0	0,0	0,0	1903,0	0,0	0,0	1501,5	0,0	0,0	1147,5	0,0
40,0	2350,5	3,4	36,0	1901,8	3,4	32,0	1500,5	3,4	27,9	1146,8	3,4
80,0	2350,0	4,8	72,0	1901,4	4,8	63,9	1500,2	4,8	55,9	1146,5	4,8
120,0	2348,0	5,9	107,9	1899,8	5,9	95,9	1498,9	5,9	83,8	1145,6	5,9
160,0	2340,0	6,8	143,9	1893,3	6,8	127,8	1493,8	6,8	111,8	1141,7	6,8
200,0	2331,0	7,7	179,9	1886,0	7,7	159,8	1488,1	7,7	139,7	1137,3	7,7
240,0	2321,0	8,4	215,9	1877,9	8,4	191,8	1481,7	8,4	167,6	1132,4	8,4
280,0	2306,0	9,2	251,9	1865,8	9,2	223,7	1472,1	9,2	195,6	1125,1	9,2
300,0	2300,0	9,5	269,8	1860,9	9,5	239,7	1468,3	9,5	209,5	1122,2	9,5
320,0	2287,0	9,8	287,8	1850,4	9,8	255,7	1460,0	9,8	223,5	1115,8	9,8
360,0	2258,0	10,5	323,8	1826,9	10,5	287,6	1441,5	10,5	251,5	1101,7	10,5
400,0	2228,0	11,2	359,8	1802,7	11,2	319,6	1422,3	11,2	279,4	1087,0	11,2
440,0	2193,0	11,9	395,8	1774,3	11,9	351,6	1400,0	11,9	307,3	1069,9	11,9
480,0	2154,0

Страница:

•  1 
•  2 

дипломная работа "Проект теплоэлектроцентрали мощностью 280 МВт с турбоустановками ПТ-140/165-130/15" скачать

Подобные документы

• Тепловая схема энергоблока

  Расчет тепловой схемы энергоблока с турбиной. Составление балансов и определение показателей тепловой экономичности энергоблока. Выбор основного и вспомогательного оборудования. Расчет подогревателей низкого давления поверхностного и смешивающего типов.
  
  дипломная работа [381,9 K], добавлен 29.04.2011
  

• Назначение, принцип работы и характеристика основного оборудования теплоэлектроцентрали

  Описание структуры и тепловой схемы теплоэлектроцентрали, турбоагрегата и тепловой схемы энергоблока, конденсационной установки, масляной системы. Энергетическая характеристика и расход пара на турбину. Принцип работы котла и топочного устройства.
  
  отчет по практике [2,3 M], добавлен 25.04.2013
  

• Расчет тепловой схемы блока

  Основное котельное оборудование. Тепловая схема турбоагрегата К-500-240. Турбопривод питательного насоса котлоагрегата. Баланс потоков пара и воды. Энергетический баланс и расход пара на турбоагрегат. Выбор основного тепломеханического оборудования.
  
  курсовая работа [518,0 K], добавлен 11.02.2012
  

• Тепловая схема энергоблока К-330 ТЭС

  Расчет принципиальной тепловой схемы энергоблока К-330 ТЭС. Выбор основного и вспомогательного оборудования. Расчет подогревателя ПН-1000-29-7-III низкого давления с охладителем пара. Сравнение схем включения ПНД в систему регенеративного подогрева.
  
  дипломная работа [1,8 M], добавлен 07.08.2012
  

• Энергоблок мощностью 610 МВт

  Расчет тепловой схемы конденсационного энергоблока. Выбор основного и вспомогательного тепломеханического оборудования для него. Конструкторский расчет подогревателя высокого давления. Сравнение схем включения ПВД в систему регенеративного подогрева.
  
  дипломная работа [3,0 M], добавлен 02.07.2014
  

• Технический проект ТЭЦ

  Проектирование теплоэлектроцентрали: определение себестоимости электрической и тепловой энергии, выбор основного и вспомогательного оборудования, расчет тепловой схемы, составление баланса пара. Определение валового выброса вредных веществ в атмосферу.
  
  дипломная работа [1000,1 K], добавлен 18.07.2011
  

• Проект конденсационной электростанции мощностью 4000 МВт

  Расчёт принципиальной тепловой схемы и выбор основного и вспомогательного оборудования станции, оценка ее технико-экономических показателей. Мероприятия по безопасной эксплуатации подстанций. Анализ эффективности использования батареи конденсаторов.
  
  дипломная работа [2,9 M], добавлен 06.12.2013
  

• Проект КЭС 1500 МВт

  Расчет основных технико-экономических показателей конденсационной электростанции. Описание тепловой схемы, выбор основного и вспомогательного оборудования. Требования к компоновке зданий и сооружений электростанции, разработка генерального плана.
  
  курсовая работа [184,1 K], добавлен 26.02.2014
  

• Проект теплоэлектроцентрали (ТЭЦ)

  Расчет тепловой нагрузки и построение графика. Предварительный выбор основного оборудования: паровых турбин и котлов. Суммарный расход сетевой воды на теплофикацию. Расчет тепловой схемы. Баланс пара. Анализ загрузки турбин и котлов, тепловой нагрузки.
  
  курсовая работа [316,0 K], добавлен 03.03.2011
  

• Реконструкция Ачинской теплоэлектроцентрали

  Характеристика основного оборудования Ачинской теплоэлектроцентрали и обоснование её реконструкции. Расчет тепловой схемы турбины. Построение процесса расширения пара в турбине. Уравнение теплового баланса. Проверка по балансу мощности турбоагрегата.
  
  курсовая работа [195,0 K], добавлен 19.01.2014
  

Другие документы, подобные "Проект теплоэлектроцентрали мощностью 280 МВт с турбоустановками ПТ-140/165-130/15"

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам