Выбор турбогенератора. 
Расчет принципиальной тепловой схемы ТЭЦ

Для турбины ПТ-140/165−130/15 выбираем турбогенератор типа ТВВ-160−2ЕУЗ с непосредственным охлаждением статора водой и ротора водородом давлением 0,294 МПа [5].

Параметры турбогенератора: частота вращения n = 3000 об/мин, мощность S = 160 МВт, напряжение статора U = 18 кВ, коэффициент полезного действия = 98,5% [5].

Выбор вспомогательного оборудования

1.2.3.1 Выбор конденсатора

Средняя температура между паром и водой.

=⁰С, (1.58).

где t_в — подогрев охлаждающей воды, ⁰С;

t — недогрев воды в конденсаторе до температуры насыщения, ⁰С.

Количество тепла, отданное паром охлаждающей воде в конденсаторе:

Q_k = D_k • (h_k — h_н.к), (1.59).

где D_k — расход пара в конденсатор, кг/с;

h_k — энтальпия пара поступающего в конденсатор, кДж/кг;

h_н.к.— энтальпия конденсата кДж/кг.

Q_k = D_k • (h_k — h_н.к) = 80 · (2486 — 110,6) = 190 032 кВт Площадь поверхности охлаждения находим из уравнения:

F_k = = м², (1.60).

где Q_k — количество тепла, отданное паром охлаждающей воде в конденсаторе, кВт;

k — коэффициент теплопередачи конденсатора, кВт/(м²⁰С);

t — средний температурный напор между паром и водой, ⁰С.

Определим расход охлаждающей воды:

W=, (1.61).

где С_в — удельная теплоемкость циркуляционной воды, кДж/(кг•°С) [3];

W=. (1.62).

В соответствии с полученными данными выбираем конденсатор К2−6000−1 [6].

Выбранный конденсатор имеет число ходов по воде равным двум, площадь поверхности охлаждения конденсатора составляет F = 5249,5 м², устанавливается один конденсатор.

1.2.3.2 Выбор деаэратора

По расходу питательной воды выбираем два деаэратора для деаэрации питательной воды следующего типа: ДСП — 500 [6].

Давление в деаэраторе 0,588 МПа. К колонке деаэратора присоединен бак аккумуляторный, для запаса воды в аварийных ситуациях.

1.2.3.3 Выбор теплообменников

Регенеративные подогреватели устанавливают индивидуально у каждой турбины без резерва.

а) Выбор подогревателей высокого давления ПВД Выбор подогревателей поверхностного типа осуществляется по поверхности теплообмена. Определим поверхность теплообмена ПВД П1.

Она определяется как сумма площади охладителя пара (ОП), площади собственно подогревателя (СП), а также площади охладителя дренажа (ОД), таким образом можно записать: F_пвд = F_оп + F_сп + F_од.

Площадь теплообмена рассчитывается по формуле:

(1.63).

(1.64).

где D_п = 10,44 кг/с — пар поступающий в подогреватель;

h'_оп = 3181 кДж/кг — энтальпия пара входящего в собственно подогреватель;

h_н = 1018,7 кДж/кг — энтальпия пара на выходе из собственно подогревателя (энтальпия конденсата греющего пара при давлении насыщения в подогревателе);

h" _оп = 2837,5 кДж/кгэнтальпия пара на выходе из охладителя пара;

h_др = 941,7 кДж/кг — энтальпия конденсата греющего пара на выходе из подогревателя;

k_оп = 1,5 кВт/(м²⁰С) — коэффициент теплопередачи охладителя пара [6];

k_сп = 3 кВт/(м²⁰С) — коэффициент теплопередачи собственно подогревателя [6];

k_од = 1,5 кВт/(м²⁰С) — коэффициент теплопередачи охладителя дренажа [6];

Средний логарифмический температурный напор определяется по формуле:

(1.65).

где Дt_б — наибольший теплоперепад температур между греющей и нагреваемой средой, °C;

Дt_м — наименьший теплоперепад температур между греющей и нагреваемой средой, °C:

для охладителя пара Дt_б = t_п — t_пв.вых, (1.66).

где t_п = 380 ⁰C — температура греющего пара;

t_пв.вых = 234 ⁰C — температура питательной воды после подогревателя;

Дt_м = t_оп^"  — t_в.оп, (1.67).

где t_оп^" = 236 + 15 = 251 ⁰C — температура греющего пара за ОП;

t_в.оп — температура питательной воды перед охладителем пара. Определяется по формуле (1.68):

t_в.оп = t_пв.вых — Дt_оп = 234 — 4 = 230 ⁰C, (1.68).

где Дt_оп = 4 ⁰C — подогрев воды в охладителе пара [6].

Таким образом, по формулам (1.66) и (1.67) определяем:

Дt_б = 380 — 234 = 146 ⁰C,.

Дt_м = 251 — 230 = 21 ⁰C.

Определяем температурный напор:

°C.

для охладителя дренажа Дt_б = t_н — t_од.вых, (1.69).

где t_од.вых — температура воды после охладителя дренажа. Определяется по формуле (1.70):

t_од.вых = t_пв2 + Дt_од = 209,6 + 4 = 213,6 ⁰C, (1.70).

где t_пв2 = 209,6 ⁰C — температура воды перед подогревателем;

Дt_од = 4 ⁰C — недогрев воды в охладителе дренажа [6].

Дt_м = _о.д.= 10 ⁰C,.

где _о.д = 10 ⁰C — недоохлаждение конденсата греющего пара в подогревателе [6].

Таким образом, по формуле (1.69) определяем:

Дt_б = 236 — 213,6 = 22,4 ⁰C.

Определяем температурный напор:

⁰C.

для собственно подогревателя:

Дt_Б = 21 ⁰C,.

Дt_М = 5,6 ⁰C.

Определяем температурный напор для собственно подогревателя:

График нагрева воды показан на рисунке 1.2.

t, ⁰C t_п = 380 ⁰C.

t_н = 236 ⁰C.

t_др = 219,6 ⁰C.

10 ⁰C.

t_пв2 = 209,6 ⁰C ОД СП ОП.

Q, кВт.

Рисунок 1.2 График нагрева питательной воды в ПВД

Определим тепловые нагрузки.

Тепловая нагрузка охладителя пара:

Q_оп = D_п · (h'_оп — h" _оп) = 10,44 · (3181 — 2837,5) = 3586,14 кВт. (1.71).

Тепловая нагрузка собственно подогревателя:

Q_сп = D_п · (h" _оп — h_н) = 10,44 · (2837,5 — 1018,7) = 18 988,27 кВт. (1.72).

Тепловая нагрузка охладителя дренажа:

Q_од = D_п · (h_н — h_др) = 10,44 · (1018,7 — 941,7) = 803,88 кВт. (1.73).

Определим поверхности теплообмена участков подогревателя.

Поверхность теплообмена охладителя пара:

м^2. (1.74).

Поверхность теплообмена собственно подогревателя:

м². (1.75).

Поверхность теплообмена охладителя дренажа:

м². (1.76).

Подставляя, все численные значения выше перечисленных величин в формулу получим следующие результаты:

F = F_оп + F_сп + F_од = 36,33 + 527,45 + 34,51 = 598,29 м².

Принимаем группу ПВД с поверхностью из стандартных теплообменников [6]. Также необходимо учитывать давление в отборе, расход воды, давление воды. По данным параметрам соответствует следующая группа ПВД:

П7 — ПВ-800−230−32−1;

П6 — ПВ-800−230−21−1;

П5 — ПВ-760−230−14−1.

б) Выбор подогревателей низкого давления Определим тепловую нагрузку ПНД 4:

Q = D_п (h_п — h_н) з = 7,67 (2802 — 623,6) 0,995 = 16 624,79 кВт, (1.77).

где D_п — расход пара на подогрев воды, кг/с;

h_п — энтальпия пара поступающего в подогреватель, кДж/кг;

h_н — энтальпия насыщения (по воде) при давлении в подогревателе, кДж/кг [3].

Определим большую разность температур в ПНД:

t_бПНД = t_н — t'_в = 148 — 121,1 = 26,9 ⁰С, (1.78).

где t_н — температура насыщения при давлении в подогревателе;

t'_в — температура воды на входе в подогреватель.

Определим меньшую разность температур в ПНД:

t_мПНД = t_н — t''_в = 148 — 143 = 5 ⁰С, (1.79).

где t" _в — температура воды на выходе из ПНД.

Определим среднелогарифмическую разность температур:

0C. (1.80).

Определим площадь поверхности ПНД:

м². (1.81).

Полученная площадь теплообмена это есть наибольшая площадь теплообмена, поэтому принимаем группу ПНД с поверхностью из стандартных теплообменников [6]. Также необходимо учитывать давление в отборе, расход воды, давление воды. По данным параметрам соответствует следующая группа ПНД:

П1 — ПН — 400 — 16 — 2;

П2 — ПН — 400 — 26 — 2;

П3 — ПН — 400 — 26 — 7;

П4 — ПН — 400 — 26 — 7.

в) Выбор сетевых подогревателей Определим тепловую нагрузку нижнего сетевого подогревателя:

Q_т = D_нс · (h'_нс — h''_нс) = 36,82 • (2486 — 322) = 79 678,48 кВт, (1.82).

где D_нс — расход пара на нижний сетевой подогреватель, кг/с;

h'_нс — энтальпия пара на входе в нижний сетевой подогреватель, кДж/кг;

h''_нс — энтальпия пара на выходе из нижнего сетевого подогревателя, кДж/кг.

Средний температурный напор найдем по формуле:

0C, (1.83).

где t_б = t_н — t'_в = 78,2 — 35,4 = 42,8 ⁰C; (1.84).

t_м = t_н — t''_в = 78,2 — 74,9 = 3,3 ⁰C. (1.85).

Площадь поверхности теплообмена определим по формуле:

м², (1.86).

где k — коэффициент теплопередачи, кВт/(м²⁰С).

Выбираем нижний сетевой подогреватель и верхний [6], соответственно:

ПСГ — 1300 — 3 — 8 — I;

ПСГ — 1300 — 3 — 8 — I.

Тепловая схема турбоустановки в значительной мере определяется схемой регенеративного подогрева питательной воды. Такой подогрев воды паром, частично отработавшим в турбине и отводимым от нее через регенеративные отборы к подогревателям, обеспечивает повышение термического КПД цикла и общей экономичности установки.

1.2.3.4 Выбор питательных насосов

Выбор питательного насоса осуществляется по обеспечению парогенератора питательной водой, максимальное потребление которого определяется максимальным расходом ее парогенераторами с запасом 5 — 8%.

Давление, которое должен создать насос имеет значение:

р_н = р_пг + р_спг + р_сн + (Н_пг — Н_д) _пв g 10^-6, (1.87).

где р_пг = 12,75 МПа — давление пара на выходе из парогенератора;

р_спг = 3,5 МПа — потери давления в парогенераторе;

р_сн = 1,5 МПа — потери давления по тракту от деаэратора (в ПВД и трубопроводах);

Н_пг — Н_д = 7 м — перепад высот между уровнем воды в деаэраторе и наивысшей точкой нагревающей поверхности парогенератора.

Подставив полученные значения в выражение, получим следующий результат:

P_н = 12,75 + 3,5 + 1,5 + 7 1000 9,81 10^-6 = 17,8 МПа.

D_н.max = 1,08 · УD_пв = 1,08 · 211,1 = 227,99 кг/с = 820,76 т/ч. (1.88).

С учетом запаса воды выбираем насос с электроприводом (ПЭН) следующей марки: три насоса марки: ПЭ-500−180 (два рабочих + один резервный) [6].

1.2.3.5 Выбор конденсатных насосов

Конденсатные насосы служат для подачи конденсата из конденсатора через подогреватели низкого давления.

Расчетная производительность конденсатного насоса:

G_кн = (1,11,2) · D_к^max = 1,2 · 80 = 96 кг/с = 345,6 т/ч. (1.89).

Полный напор конденсатного насоса:

H_кн = h_г + 10 · (р_д — р_к) + Уh_пот, (1.90).

где h_Г = 25м — геометрическая высота подъема конденсата (разность уровней в конденсаторе и деаэраторе), м;

р_д, р_к — давление в деаэраторе и конденсаторе, кПа;

— сумма потерь напора в трубопроводах и подогревателях.

H_кн. = 25 + 10 · (6 — 0,034) + 10 · 3,5 = 115 м.

Устанавливаем систему конденсатных насосов: три насоса (два рабочих, один резервный) КсВ-320−160 [6].