расчет тепловой схемы энергоблока ПТ

2. Выбор и расчет тепловой схемы энергоблока ПТ-60-130/13
2.1. Исходные данные для расчета.
Принимаем тепловую схему существующей турбоустановки ПТ-60.
Турбина
имеет
7
регенеративных
отборов,
промышленный
и
теплофикационный.
Для расчета принимаем следующие исходные данные: G0  108 кг/с;
Gп  44.4 кг / с ; Gт  28 кг / с ; G max
 330 т / ч ; P0  12,25 МПа ; t 0  555 C ;
т
Pк  3,43 кПа . Данные по состоянию пара в отборах турбины приведены в
таблице 3.1.
Таблица 3.1.
Параметры пара в отборах турбины
Отбор
ПВД 1
ПВД 2
ПВД 3
Деаэратор
ПНД 4
ПНД 5
ПНД 6
ПНД 7
P, ата
44
26
13
13
5,7
3.4
1,2
0,06
t, оС
430
355
280
280
200
150
104
-
2.2. Построение процесса в i(s) диаграмме.
Для этого необходимо уточнить давление в ПНД:
PВ  f ( t C 2  t )  PВ , t  4C (принято ) ;
PН  f ( t C1  t )  PН
Температуру обратной сетевой воды принимаем равной tос=65оС.
Коэффициент теплофикации тф=0,65, отсюда:
t C 2  t ОС   тф  150  70   65  0,65  150  70   113С
t C 2  t ОС 113  65

 89С
2
2
Отсюда уточним давления по турбоустановке:
PВ  f 113  4  PВ  1,928 ата [табл. 3.1.]
PН  f 89  4  PН  0,749 ата [табл. 3.1.]
t C1 
2
G 
2

P5   5   P52Р  PВР
 PВ2  1,0 2 2,5 2  0,8 2   1,928 2  3,05 ата
 G 5Р 
2
G 
P4   4   P42Р  P52Р   P52  1,0 2 5,12  2,5 2   3,05 2  5,4 ата
 G 4Р 
Давления в ПВД изменяются незначительно, поэтому принимаем их по
таблице 3.1. По рассчитанным данным строим процесс расширения i(s)
диаграмме:
P0
0
t0 P0
0'
t 0
P1
t1
1
P2
t2
2
P3
P3
t3
3
t'3
P4
t4
3'
4
P5
5
P6
6
P7
7
7'
P0ЧНД Pк
К
Параметры пара по процессу расширения приведены в таблице 3.2.
Таблица 3.2.
Точка
0
0'
1
2
3
3'
4
5
6
7
К
Параметры пара по процессу расширения
Давление, Pi, ата
Температура, ti, оС
Энтальпия, hi, кг/кДж
130
555
3480
126,1
548
3480
32,3
430
3225
21,56
355
3134
14,25
280
2987
12,75
2987
5,1
200
2878
3,05
150
2765
1,928
104
2685
0,749
89
2627
0,0343
25
2627
2.3. Расчет системы ПВД.
t21, h21
Pп1 , h1 , t оп
21
tоп1, hоп1
ПВД 1
tдр1, hдр1
tоп2, hоп2
Pп 2 , h 2 , t оп
22
ПВД 2
tдр2, hдр2
tоп3, hоп3
Pп 3 , h 3 , t оп
23
ПВД 3
tдр3, hдр3
t13, h13
ПН
2.3.1. Расчет без учета ОП.
Температура пара, поступающего в ОП:
tопi=tsi+10оС;
tоп1=254+20=265оС; tоп2=225+10=235оС; tоп3=191+10=201оС.
Этальпия пара, поступающего в ОП:
hопi=f(P,tопi);
hоп1=2835,1 кДж/кг; hоп2=2816 кДж/кг; hоп3=2801 кДж/кг.
Температура и энтальпия воды перед ОП:
оп
t 21  t s1  t, t  3C (принято); t 21оп  254  3  251С ; t 22оп  225  3  222С ;
t 23оп  191  3  188С .
hi=f(Pпв, ti); h21оп  1095,6 кДж/кг; h22оп  948,3 кДж/кг; h23оп  795,2 кДж/кг.
Энтальпия воды перед ПВД 3 с учетом работы питательных насосов:
v  P
h 13  h пв  h пн , кДж/кг; h пн 
, кДж/кг ;
rн
P  Pпн  Pд  Pподп , МПа ;
P  1,3  13  0,6  0,16  10 6  16,14 МПа ;
0,0011  16,4
h пн 
 20,904 , кДж/кг ;
0,85  1000
hпв  f Pд   662 кДж/кг, где Pд=6 ата ;
h13  662  17,904  680 кДж/кг.
Энтальпия дренажей ПВД:
h дрi  f Pпi , t дрi  , кДж/кг;
hдр1  h22оп  30 кДж/кг  948,3  30  978,3 кДж/кг;
hдр 2  h23оп  30 кДж/кг  795,2  30  825,2 кДж/кг;
hдр3  h13  30  680  30  710 кДж/кг;
Тепловой баланс для ПВД 1:
оп
G пв  h оп
21  h 22   G п1  h оп1  h др1   под ;
109,7  1095,6  948,3  Gп1  2835,1  978,3  0,98 ;
Gп1  8,9 кг/с.
Тепловой баланс для ПВД 2:
оп
G пв  h оп
22  h 23   G п1  h др1  h др 2   G п 2  h оп2  h др 2   под ;
109,7  948,3  795,2   8,9  978,3  825,2   Gп 2  2816  825,2   0,98 ;
Gп 2  8,05 кг/с.
Тепловой баланс для ПВД 3:
G пв  h оп
23  h13   G п1  G п 2   h др 2  h др 3   G п3  h оп3  h др 3   под ;
109,7  795,2  680   8,9  8,05   825,2  710   Gп 3  2801  710   0,98
Gп 3  5,2 кг/с.


2.3.2. Уточненный расчет ПВД.


Оценка нагрева воды в охладителях пара:
G  h i  h опi  о
t опi  пi
, С
G пв  с p
8.9  3255 .6  2835 
t оп1 
 8.1С , hоп1  34,1 кДж/кг.
109.7  4,186
8,05  3134  2816 
t оп2 
 5,6С , hоп 2  23,3 кДж/кг.
109,7  4,186
5,2  2987  2801
t оп3 
 2,1С , hоп3  8,8 кДж/кг.
109,7  4,186
Уточнение температур и энтальпий питательной воды:
t21  t 21оп  tоп1  251,7  8,1  259,9С ; h21  f Pпв , t 21   1135 кДж/кг ;
t 22  222  5,6  227,6С ; h22  977 кДж/кг ;
t 23  193  2,7  188 С ; h23  798 кДж/кг .
Уточненные тепловые балансы ПВД:
Тепловой баланс для ПВД 1:
G пв  h 21  h 22   G п1  h1  h др1   под ;
109,7  1135  977   Gп1  3255,6  978,3  0,98 ;
Gп1  7,7 кг/с.
Тепловой баланс для ПВД 2:
G пв  h 22  h 23   G п1  h др1  h др 2   G п 2  h 3  h др 2   под ;
109,7  977  798   7,7  978,3  825,2   Gп 2  3134  825,2   0,98 ;
Gп 2  8,2 кг/с.
Тепловой баланс для ПВД 3:
G пв  h 23  h13   G п1  G п 2   h др 2  h др 3   G п3  h 3  h др 3   под ;
109,7  798  680   7,7  8,2   825,5  710   Gп 3  2987  710   0,98
Gп 3  5,0 кг/с.




2.4. Расчет расширителей непрерывной продувки
G р1 , h р1
в Д-6
G пр , h пр
G р 2 , h р2
в Д-1,2
Gпр , hр1
 , h р 2
G пр
Исходные данные для расчета:
Gпр  0,005  G0  0,005  108  0.54 кг/с; PБ  140 ата; hпр=f PБ  =1572,8 кДж/кг.
hр1  697,1 кДж/кг; h р1  2762 кДж/кг при P=7 ата.
  G пр  G р1  G р 2 , кг/с.
Gпр  G пр  G р1 , кг/с; Gпр
h р 2  458,42 кДж/кг; h р2  2690,8 кДж/кг при P=1,4 ата.
Тепловой баланс расширителей:
G пр  h пр  р  G р1  hр1  G пр  G р1   hр1 ;
0,98  0,54  1572,8  G р1  2762,9  0,54  G р1   697,1;
G р1  0,22 кг/с; Gпр  0,54  0,22  0,32 кг/с.
G пр  h пр  р  G р1  hр1  G пр  G р1   hр1 ;
0,98  0,54  1572,8  G р1  2762,9  0,54  G р1   697,1;
G р1  0,22 кг/с; Gпр  0,54  0,22  0,32 кг/с.
2.5. Расчет сетевой установки
Gв, hв
Gн, hн
СН
CВ
tс2
tс1
tос
h вдр
h ндр
Исходные данные:
Pн  0,749 ата; h н  2663,2 кДж/кг; h ндр  384,45 кДж/кг; G н  38,06 кг/с;
Pв  1,9 ата; h в  2704,6 кДж/кг; h вдр  497,87 кДж/кг; G в  28,94 кг/с.
По тепловому балансу определим расход сетевой воды:
G св  с p  t c1  t c 2   G в h в  h вдр  сп

G cв 

28,94  2704,6  497,85  0,98
 635 кг/с
4,186  113  89 
2.6. Расчет деаэратора 0,58 МПа
Gвып, hвып
Gр, hр
Gок, hок
Gдр, hдр
Gу, hу
Gупл, hупл
Gпв, h д
Исходные данные:
Gдр  Gп1  Gп 2  Gп 3  22,05 кг/с; hдр  710 кДж/кг;
h ок  586,6 кДж/кг при P4=4 ата.
G p  0,22 кг/с; h p  2762,9 кДж/кг; h д  3202,9 кДж/кг;
G упл  0,005  G 0  1,05 кг/с; h упл  h 0  3480 кДж/кг.
Составим систему уравнений теплового и материального балансов:
G вып  G пв  G р  G др  G д  G ок  G упл

G вып  h вып  G пв  h д   д  G р  h р  G др  h др 

 G д  h д  G ок  h ок  G упл  h упл
0,42  213,5  0,43  34,51  G д  G ок  1,05

0,42  2756,4  213,5  670,4  0,98  0,43  2762,9 
 34,51  817,05  G  586,6  1,05  3480
д

G ок  177,58  G д
G ок  174,96 кг / с


G д  2,62 кг / с
2616 ,3  G д  6846,52
2.7. Расчет деаэратора 0,112 МПа
Gвып, hвып
Gдв, hдв
Gвозд, hвозд
Gр2, hр2
Gд, hд
Gвд, h вд
Исходные данные:
G р 2  0,062 кг/с; h р 2  2690 ,8 кДж/кг;
G вых  0,085 ата; h вых  2684 кДж/кг;
G возв  0,5  G пр  0,5  85  42,5 кг/с; h возв  146,65 кДж/кг.
h д  2725 кДж/кг;
G дв  0,5  G пр  0,01  G 0  G р1  G р 2  G прод   43,77 кг/с;
h дв  116,65 кДж/кг; h вд  439,4 кДж/кг;
Составим систему уравнений теплового и материального балансов:
G дв  G возв  G р 2  G д  G вып  G вд

G дв  h дв  G возв  h возв  G р 2  h р 2  G д  h д  G вып  h вып  G вд  h вд   д
43,77  42,5  0,062  G д  0,085  G вд

43,77  146,65  42,5  146,65  0,062  2690 ,8  G д  2725 
 0,085  2684  G  439,4  0,98
вд

G д  G вд  85,185
G д  10,91 кг / с


2286  G вд  219703
G вд  96 кг / с
2.8. Расчет системы ПНД
Gп4, hп4
h24, Gок
Gп5, hп5
Gп6, hп6
h25
Gп7, hп7
h26
h17
hдр6
h сет
др н
hдр4
hдр7
hдр5
h сет
др в
Исходные данные:
P4  4 ата; ts4=143оС; t24=140оС; h24=586,6 кДж/кг; hп4=2738,5 кДж/кг;
hдр4=604,7 кДж/кг;
о
P5  3,05 ата; ts5=133,54 С; h25=546,96 кДж/кг; hп5=2725,4 кДж/кг;
hдр5=561,4 кДж/кг;
P6  1,928 ата; ts6=120,23оС; h26=491,2 кДж/кг; hп6=2706 кДж/кг;
hдр6=504,7 кДж/кг;
о
P7  0,749 ата; ts7=90,78 С; hп7=2663,2 кДж/кг; hдр7=348,45 кДж/кг;
сет
h сет
др в =497,85 кДж/кг; Gв=28,06 кг/с; h др н =384,29 кДж/кг; Gн=28,06 кг/с;
hвд=439,4 кДж/кг; Gвд=96 кг/с.
Составим систему уравнений из тепловых балансов ПНД 5-6, связанных
дренажными насосами.
сет
G п 4  G п5  G п 6   h 25 h др 6   G сет
в  h 25  h др в  

 G ок  G п 4  G п5  G п 6  G сет   h 25  h 26   G вд  h 25  h вд  

 G п 4  h др 4  h др 5   п  G п5  h 5  h др 5  п

сет
сет
сет
G ок  G п 4  G п5  G п 6  G в   h 26  h 27   G н  h 26  h др н  
 G  G   h  h     G  h  h   
п4
п5
др 3
др 6
п
п6
6
др 6
п

3,32  G п5  G п 6   546,96  504,7   28,94  546,96  497 ,85  
 174,9  G  G  3,32  56   546,96  492,1  96  546,96  439,4 
п5
п6

 3,32  604,7  561,4  G п5  2725,4  561,4  0,98
174,9  3,32  G  G  28,94   491,2  381,29   28,06  491,2  384,45 
п5
п6

 3,32  G п5   561,4  504,7   0,98  G п 6  2706 ,9  504,7   0,98
2134 ,2  G п5  8773,6  13,5  G п 6
G п 6  8,84 кг / с


G п 6  9,45  0,073  G п5
G п5  5,64 кг / с
2.9. Расчет ПНД7, ОУ, ОЭ.
Исходные данные к расчету:
G оу  0,01  G 0  2,1 кг/с; G оэ  0,002  G 0  0,42 кг/с;
G 27  G ок  G сет  G п 6  G п5  G п 4  G вд 
 174,9  56  5,64  8,4  3,3  96  8,06 кг / с.
G кmax
К
G п 7 , h п7
Gоу
рециркуляция
Gоэ
КН
h27,G27
h17
h п 7
П7
ОУ
ОЭ
Принимаем:
Gп7=0; h к  146,45 кДж/кг; h0=3480 кДж/кг; h у  3202,9 кДж/кг.
Оценим энтальпию h17 :
G 27  h17  G 27  G оу  G оэ   hк  G оу  h 0  G оэ  hу   п
8,06  h 17  8,06  2,1  0,42   146,65  2,1  3480  0,42  3202 ,9  0,98
h 17  1053,7 кДж/кг; t 17  257,1 оС;  ПНД7 не работает.
2.10. Расчет мощности турбоустановки.
Для расчета запишем уравнение мощности турбоустановки:
m


Nэ
G 0  
  G отбi  y отбi   1   пр
упл  , кг/с;


h

h




i

1
к
м
г
 0

Коэффициент недовыработки отбора турбины:
h отбi  h к
;
y отб 
h0  hк
Расчитаем коэффициенты недовыработки для всех отборов турбины:
3170  2663,2
y1 
 0,62 ;
3480  2663,2
y2=0,499; y3=0,39; yд=0,39; y4=0,092; y5=0,076; y6=0,054; y7=0;
yоэ=0,113; yоу=1; yвд=0,075; yсет в=0,053; yсет н =0.
m
 G отбi  y отбi  0,62  11,66  0,499  7,45  0,39  15,4  0,39  2,62  0,092  3,32 
i 1
 0,076  3,64  0,054  8,4  0,113  0,42  2,1  1  0,075  10,7  0,053  28,94  52,1
Подставляя полученные результаты в уравнение мощности получим:
Nэ


210  
  1,015 ;
 3480  2663,2  0,96  0,98 
Nэ=125,5 МВт.
Определим мощность турбоустановки, зная Gк:
G к  G ок  G сет  G п5  G п 4  G п 6  G вд 
 174,6  56  96  3,32  8,4  5,64  8,56 кг / с;
N э  h 0  h к   G к   G отбi  1  y отбi   м  г , Вт


 G отбi  1  y отбi   11,66  0,629  7,45  0,5  15,4  0,609  3,32  0,908  2,26  0,609 
 3,64  0,924  8,4  0,95  0  0,42  0,887  85  0,609  28,96  095 
 28,04  1  0,924  10  154,4
N э  3480  2663,2  8,56  154,4  0,96  0,98  128,7 МВт.
Оценим погрешность:
128,7  125,5

 100%  2,5%  5%
128,7