Выбор ПВД производим, исходя из данных расчета тепловой схемы, определяя площадь теплообмена (по собственно подогревателю).

Таблица 2.11

Подогреватель	DПВ, кг/c	PВ, МПа	PП, МПа	tВ.ВХ, °C	tВ.ВЫХ, °C	tН, °C
ПВД -1	287.86	30.55	5.87	244.78	270	271
ПВД -2	287.86	31.05	3.9	203	244.78	245.78
ПВД -3	287.86	31.05	1.744	153.79	203	204

ПВД-1:

Исходные данные берем из расчета тепловой схемы:

D_пв=287.86 кг/с, t _н1= 271 ⁰С; h_в1=1185.1 кДж/кг; t_в2=244.78 ⁰С; h_в2=1065 кДж/кг

Коэффициент теплопередачи примем k=2.3 кВт/(м²·⁰С).

Значение температурного напора при принятых исходных данных равно:

t_ср=(t_б-t_м)/[ln(t_б/t_м)]=

[(271-244.78)-(271-270)]/ln[(271-244.78)/ (271-270)]=7.72 ⁰С

Из уравнения теплового баланса Q= D_пв(h_в1- h_в2)= k ·F_т/о·t_ср находим количество теплоты, передаваемое греющим паром в подогревателе:

Q₁= D_пв(h_в1- h_в2)= 287.86 · (1185.1 -1065)=34.57 МВт

F_т/о= Q /( k· t_ср)= 34.57 *10³/(2.4·7.72)=1865.8 м²

За прототип выбираю по [5] подогреватель ПВ-1800-37-6,5 с параметрами:

Площадь поверхности теплообмена 1870 м²;

Номинальный массовый расход воды 287.9 кг/с;

Расчетный тепловой поток 34.6 МВт;

Максимальная температура 300 ⁰С.

ПВД-2:

D_пв=287.86 кг/с, t _н2= 245.78 ⁰С; h_в2=1065 кДж/кг; t_в3=203⁰С; h_в3=865.5 кДж/кг.

Значение температурного напора при принятых исходных данных равно:

t_ср2=(t_б-t_м)/[ln(t_б/t_м)]=

=[( 245.78 -203)-( 245.78 -244.78)]/ln[(245.78 -203)/( 245.78 -244.78)]=11.12 ⁰С

Из уравнения теплового баланса Q₂= D_пв(h_в2- h_в3)= k ·F_т/о·t_ср2 находим количество теплоты, передаваемое греющим паром в подогревателе:

Q₂= D_пв·(h_в2- h_в3)= 287.86 · (1065 -865.5 )=57.43 МВт

k=2400

F_т/о= Q₂ /( k· t_ср2)= 57.43*10³ /(2.4·11.12)=2151 м²

За прототип выбираю по [5] подогреватель ПВ-1800-37-4,5 с параметрами:

ПВ-1800-37-4,5 с параметрами:

Площадь поверхности теплообмена 2151 м²;

Номинальный массовый расход воды 287.86 кг/с;

Расчетный тепловой поток 57.5 МВт;

Максимальная температура 300⁰С.

ПВД-3:

D_пв=287.86 кг/с; t _н3= 204 ⁰С; h_в3=865.5 кДж/кг; t_д=163.79 ⁰С; h_д'=692.1 кДж/кг.

Значение температурного напора при принятых исходных данных равно:

t_ср3=(t_б-t_м)/[ln(t_б/t_м)]=

=[( 204-153.79)-(204-203)]/ln[(204-153.79)/( 204-203)]=12.57 ⁰С

Q₃= D_пв(h_в3- h_д')= 287.86 · (865.5-692.1)=49.9 МВт

F_т/о= Q ₃/( k· t_ср3)= 49.9*10³ /(2.4·12.57)=1654 м²

За прототип выбираю подогреватель ПВ-1800-37-2,0.

Площадь поверхности теплообмена 1564 м²;

Номинальный массовый расход воды 287.86 кг/с;

Расчетный тепловой поток 49.9 МВт;

Максимальная температура 300 ⁰С.

2.12 Выбор деаэратора питательной воды.

Воздух, растворенный в питательной воде содержит агрессивные газы (СО₂, О₂) вызывающие коррозию оборудования и трубопроводов ТЭЦ.

Термические деаэраторы применяются для удаления из питательной воды кислорода, углекислого газа и других агрессивных газов, а также для регенеративного подогрева основного конденсата и является местом сбора и хранения запаса питательной воды.

Исходными данными для выбора деаэратора являются рабочее давление в деаэраторе (в данном случае р_д = 0.68 МПа), а также расход питательной воды: D_пв = 287.86 кг/с.

Для энергоблока будем использовать деаэратор с колонкой КДП - 1000.Деаэратор ДП - 1000 повышенного давления, струйно-барботажный. Деаэраторы повышенного давления применяются для обработки питательной воды энергетических котлов с начальным давлением пара 10 МПа и выше.

Применение деаэраторов типа ДП на КЭС позволяет при более высокой температуре регенеративного подогрева воды ограничиться в тепловой схеме небольшим количеством последовательно включённых ПВД (не более трёх), что способствует повышению надёжности и удешевлению установки и благоприятно сказывается при эксплуатации ввиду меньшего сброса температуры питательной воды при отключении ПВД.

В струйно-барботажных деаэраторах достигается более глубокая деаэрация воды, чем в деаэраторах без барботажных устройств. Подогрев воды и деаэрация газов осуществляется в основном в колонках деаэраторов. Деаэрационный бак предназначен для сбора деаэрационной воды и создания её аварийного запаса не менее, чем на 3.5 минуты работы турбоустановки при аварийных ситуациях.

Необходимый массовый запас:

, м³

- запас работы по времени, с

= 210 с (3,5 минуты)

D_пв = 287.86 кг/с

= 830 кг/м³

V_б=287.86*210/830=72.8 м³

За прототип выбираем деаэрационный бак типа БДП-100-1 объёмом 73 м³ [5].

тепловой энергоблок подогреватель давление

КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 3. Расчет подогревателя низкого давления с охладителем пара

3.1 Описание подогревателя низкого давления ПН-1000-29-7-III

Подогреватели низкого давления (ПНД) располагаются между конденсатором турбины и питательным насосом. Движение воды в них происходит под давлением конденсатного насоса.

К регенеративным подогревателям электростанций предъявляются высокие требования по надежности и обеспечению заданных параметров подогрева воды - они должны быть герметичными и иметь возможность доступа к отдельным их узлам и очистки поверхностей нагрева от отложений. Для предотвращения вскипания нагреваемой среды и гидравлических ударов в поверхностях нагрева греющего пара должно быть ниже давления воды [1].

Подогреватели низкого давления, использующие пар высокого потенциала, оснащаются охладителем пара. Пароохладитель выполняется в виде отдельного пучка труб, смонтированного в специальном кожухе, и размещается в боковой части подогревателя. Греющий пар подводится в нижнюю часть пароохладителя, омывает трубы и через окна в верхней части кожуха поступает в зону конденсации. Устранение протечек пара из пароохладителя достигается устройством гидрозатвора в нижней части трубного пучка подогревателя.

Нагреваемая вода (основной конденсат турбины) поступает во входную часть водяной камеры подогревателя, проходит внутри U-образных труб и попадает в другую часть водяной камеры (поворотную камеру), отделенную перегородкой от входной и выходной частей. Трубы трубного пучка выполнены из нержавеющей стали диаметром 16х1 мм. В поворотной камере вода меняет направление движения на 180^о и, пройдя по трубам, выходит в выходную часть водяной камеры. Таким образом, установка двух перегородок в водяной камере обеспечивает четырехходовое движение нагреваемой воды. Концы U-образных труб закреплены в отверстиях трубной доски, установленных между фланцами корпуса и водяной камеры. Внутри водяной камеры кроме перегородок установлены анкерные болты для крепления трубной доски и передачи части массы трубной системы на корпус подогревателя [4].

Для улучшения условий теплообмена в корпусе установлены перегородки, обеспечивающие поперечное движение пара. Отвод конденсата греющего пара производится из нижней части корпуса. Из зоны над уровнем конденсата греющего пара через патрубок осуществляется отвод неконденсирующихся газов и воздуха.

3.2 Исходные данные

3.3 Конструкторский расчет подогревателя низкого давления

Поверхность подогревателя включает собственно подогреватель и охладитель пара.

Таблица 3.1.

Параметры сред

Среда	Параметры	Охладитель пара	Собственно подогреватель
		вход	выход	вход	выход
Нагреваемый конденсат	t, оС	143,8	144,5	114,8	144,5
	р, МПа	2,3
Греющий пар	t, оС	266	146,8	146,8	146,8
	р, Мпа	0,458

1-певерхостный ПНД; 2-смешивающий ПНД; 3,4-конденсатные насосы;

5-конденсатор.

Рис. 3.1. Схема включения подогревателей низкого давления

3.3.1 Расчет собственно подогревателя

Уравнение теплового баланса [2].

Расход греющего пара в подогреватель

Количество теплоты, передаваемое греющим паром в подогреватель

Требуемая поверхность теплообмена из уравнения теплопередачи

Значение температурного напора

Принимаю коэффициент теплопередачи

Число параллельных труб по ходу воды

шт.

Общее число трубок

Площадь трубной доски

Средняя длина труб

Средняя активная длина труб

Принимаю

Коэффициент использования трубной доски

Уточняю диаметр трубной доски



кинематическая вязкость

Число Рейнольдса

Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке



3.3.2 Расчет охладителя пара

3.4 Гидравлический расчет

Па

3.5 Расчет на прочность



ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ

ГЛАВА 4. Сравнение схем включения ПНД в систему регенеративного подогрева

Существует несколько схем включения ПНД в систему регенеративного подогрева. Рассмотрим схему включения ПНД для проектируемого энергоблока.

1-певерхостный ПНД; 2-смешивающий ПНД; 3,4-конденсатные насосы;

5-конденсатор.

Рис.4.1 Схема включения регенеративных подогревателей в рассматриваемом энергоблоке.

Система регенеративного подогрева конденсата в группе ПНД состоит из четырех подогревателей: трех поверхностных и одного смешивающего. Применение в схеме смешивающего подогревателя позволяет более полно использовать теплоту греющего пара, что повышает тепловую экономичность турбоустановки. Однако применение такого типа подогревателей вносят ряд существенных усложнений в систему регенеративного подогрева питательной воды: увеличивается число насосов для перекачки конденсата, повышаются требования к защите от заброса воды в проточную часть турбины, усложняется компоновка подогревателей. Схема слива дренажа - каскадная. Дренаж удаляется самотеком в сторону подогревателя более низкого давления, а затем в конденсатор турбины.

Рассмотрим 3 схемы включения отвода дренажа из регенеративных подогревателей [4].

1-регенеративный подогреватель; 2-дренажный насос

Рис. 4.2 Схема с дренажным насосом у каждого подогревателя и с подачей дренажа в линию основного конденсата за подогревателем.

Эта схема наиболее эффективная в тепловом отношении. Но она дорога и сложна. Для обеспечения наибольшей тепловой экономичности смешивать конденсат из подогревателей и главный конденсат турбин следует при условиях, соответствующих наибольшему приближению к обратимому процессу смешения, т.е. при наименьшей разности температур. По существу такая схема равноэкономична схеме со смешивающими подогревателями. В ней, как и в схеме со смешивающими подогревателями, необходимо иметь большое число дренажных насосов. Установка дополнительных насосов, работающих на горячей воде, существенно усложняет схему и делает ее менее надежной в эксплуатации.



1-регенеративный подогреватель; 2-конденсатный насос; 3-конденсат;

4-конденсатор; 5-конденсатоотводчик.

Рис.4.3 Каскадная схема отвода дренажа

Каскадная схема отвода дренажа наиболее простая. Дренаж удаляется самотеком в сторону подогревателей более низкого давления, а затем в конденсатор турбины, но она менее экономичная. Чтобы избежать протекания по дренажным линиям «пролетного» пара, устанавливают конденсатоотводчики, открывающиеся при росте уровня дренажа в подогревателях. Снижение экономичности каскадной схемы обусловлено необратимостью процесса, поскольку дренаж с повышенным потенциалом сливается в теплообменник, работающий при низшем потенциале. Отбор пара более низкого давления уменьшается в результате вытеснения дренажем из подогревателей повышенного давления: увеличивается конденсационная выработка электроэнергии и появляется потеря тепла с горячим дренажем, отводимым в конденсатор, где это тепло отдается охлаждающей воде.



1-регенеративный подогреватель; 2-дренажный насос;

3-конденсатоотводчик.

Рис. 4.4 Комбинированная схема отвода дренажа

Комбинированная схема отвода дренажа по тепловой экономичности и по сложности выполнения занимает промежуточное положение. Так как давление воды в поверхностном подогревателе для предотвращения вскипания должно быть больше греющего пара, оказывается возможным (в отличие от смешивающих подогревателей) прокачивать воду через группу последовательно включенных подогревателей одним насосом ( конденсатным и далее питательным).

Выбор схемы включения ПНД в систему регенеративного подогрева - технико-экономическая задача. Так как каждая схема имеет разную тепловую экономичность, но чем она больше, тем требует больше затрат.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленной выпускной работе бакалавра был произведен расчет принципиальной тепловой схемы энергоблока с турбоустановкой К-330-240, по результатам которого были определены:

· расход пара в голову турбины

· все потоки пара и воды в схеме

· показатели тепловой экономичности

В соответствии с существующими нормами и правилами был проведен выбор основного и вспомогательного оборудования этого энергоблока, а также выполнены необходимые для этого расчеты.

В индивидуальном задании было проведено сравнение схем включения ПНД в систему регенеративного подогрева и сделаны выводы об их эффективности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Назмеев Ю.Г., Лавыгин В.М. «Теплообменные аппараты ТЭС» Энергоатомиздат 1998

2. Рихтер Л.А., Елизаров Д.П., Лавыгин В.М. «Вспомогательное оборудование тепловых электростанций» Энергоатомиздат 1987

3. Александров А.А., Григорьев Б.Г. «Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара» Издательство МЭИ 1999

4. «Тепловые электрические станции» под ред. Лавыгина В.М, Седлова А.С., Цанева С.В. Издательство МЭИ 2005

5. «Тепловые и атомные электростанции Справочник» под общей редакцией А.В. Клименко и В.М. Зорина Издательство МЭИ 2003

6. Л.А Федорович, А.П. Рыков «Методика выбора тепломеханического оборудования ТЭС» Издательский дом МЭИ 2007

7. В. Я. Рыжкин «Тепловые электрические станции» Энергоатомиздат 1987

Размещено на Allbest.ru