Расчет тепловой схемы конденсационного энергоблока

в= 1161 кДж/кг. При рп. в=28,9 МПа конечное значение температуры питательной воды tn. в=265°C.

Рис. 3.

1. Расчетная схема группы ПВД и питательной установки энергоблока 800 МВт

Питательная установка Определяем долю отбора пара на приводную турбину :

" = 1.0−1.1(32,4−0,7)

Доля расхода пара третьего отбора α3= αn3 +αт.п +αут3=0,9 823

Деаэратор питательной воды.

Уравнение материального баланса:

(αп.в+αу.вз—αу.в2) + (αд.у+αэ.у) = (α1+α2+α3) +αу1,2+αр.к+αкд+α4;

(1,0+0,008—0,002) + (0,0016+

0,0008) =(0,4 529+0,7 726+0,9 823)+0,001 +0,0023+αкд+α4;

α4= 0,7843-αкд.

Уравнение теплового баланса

(αп.в+αу.вз—αу.в2)* h4' +(αд.у+αэ.у) *h4″ =

= (α1+ α 2+ α пз)*hдрз+ α у1,2*hу1,2+ α р. к*hр.к+ α Кд*h5+ α 4*h4;

(1,0+0,008−0,002)*697+ (0,0016+0,0008)*2762,9 = =(0,4 529+0,7 726+0,9 823)*741,9+0,001 * 3010+0,0023 * 3352+акд *640,8+

+α4*3199

Решая систему уравнений получаем α кд=0,786; α 4=0,015.

Рис. 3.

2. Расчетная схема деаэратора питательной установки энергоблока 800 МВт

Установка предварительного подогрева котельного воздуха (калориферы).

Предварительно определяем предполагаемый расход пара на турбину:

Принимаем с последующим уточнением коэффициент, учитывающий увеличение расхода пара за счет регенерации βр=1,18; тогда Dо=1,175*2107*103=2474*103 кг/ч.

Рассчитываем тепловую нагрузку парового котла :

Qnк= 1,0*2474*103*(3306−1161)+(1−0,4 529−0,7 726*2474*103 *(3543−2915)= =6682,3 ГДж/ч, Для определения энтальпии свежего пара и пара промежуточного перегрева у котла hпе, hп.пп.к и hоп.пп.к принимаем, следующие параметры этого пара:

рпе = 24,9 МПа, tпе = 540 °C; pоп.пп.к =3,7 МПа, tоп.пп.к=280°С; pп.пп.к = 3,35 МПа, tп.пп.к = 540 °C; hп. вПК=hп.в, с учетом потерь тракта.

Расход натурального топлива на паровой котел определяем по прямому балансу, приняв КПД ηп.к=0,92:

Вр=Qп.к/Qнр/ηп.к =6682,3/15 660/0,92 = 463,81* 103 кг/ч.

Тепловой баланс калориферов:

Qв=Qкал=(βкал+βрец)*Lо*Вр*(tв"*cв"-tв'*cв')=Dкал*(h5-h5')*ηп где L0 =5,5 — теоретически необходимое количество воздуха, кг/кг. Избыток котельного воздуха за калориферами принимаем βКал=1,28. Доля рециркуляции воздуха для поддержания положительной температуры воздуха перед калориферами зависит от температуры наружного воздуха. Коэффициент βрец определяем из уравнения смешения потоков горячего и холодного воздуха перед дутьевым вентилятором (ДВ):

βрец=βкал*(t'в-tн.в)/(t"вt'в)= 0,15;

Qкал=(1,28+0,157)*5,5*463,81*10−3*(50*10 057−1/1,0028)=180,66 ГДж/кг;

Dкал=180,66/0,99/(3063−640,8)*106=75,346*103 кг/ч;

αкал= Dкал/ Do (к)=75,346/2474=0,0304

Сетевая подогревательная установка.

Расход сетевой воды

Gc." =

Тепловой баланс верхней ступени установки (ВС):

Gс.в *(hn.c—hн.c) = Dв. с *(h5—h5') ηп;

219*103*(547−251)= Dв. с *(3063−640,8)*0,997

Dв.с =15 446 кг/ч;

αв.с=0,0062.

Тепловой баланс нижней ступени сетевой установки (НС):

Gс.в *(hn.c—hодб) = Dн. с *(h6—h6') ηп+ Dв. с *(h5—h5') ηп;

219*103*(547- hодб)= Dн. с *(2879−517,6)*0,997+15 446*(3063−640,8)*0,998;

Тепловой баланс охладителя дренажей (ОДБ):

Gс.в *(hодб -hо.c) =(Dн.с+ Dв. с)*(h6—hдр) ηп;

219*103*(hодб-251)=(Dн.с+ 15 446)*(2879−335)*0,998

Значение hдр=335 кДж/кг принято при Рдр=0,15 МПа и tдр=80°С. Из совместного решения уравнений определяем, исключая hодб

Dн.с =9896 кг/ч, αнс= 0,004.

Подогреватели низкого давления (ПНД):

ПНД5(рис. 3.3): доля расхода пара на ПНД5 :

Доля расхода пара пятого отбора α5 = α п5+ α в. с+ α кал=0,0756.

ПНД6 и СМ: уравнение теплового баланса для П6:

αкд *(hв6—hсм) = αп6 *q6*ηп6+ αп5*(hдр5—hдр6) *ηп6 ;

0,768*(504,8- hсм) =αп6 *2459,4*0,997*0,39*(547,7−419,6)* 0,997;

Уравнение материального баланса для СМ:

(αкд+αув2) hсм = (αп5+ αп6) hдр6+ αк7 hв7 ,

где αк7=αкд+αу.в2—αп5—αп6;

(0,768 +0,002) hсм = (0,039+ αп6) *419,6 + (0,768+0,002—0,039—ап6) *377,0.

Из совместного решения уравнений получаем, исключая hсм ,

αп6 = 0,043, αК7=0,6842.

Доля расхода пара шестого отбора α6= αп6+αн.с+αу.в2 =0,047.

Рис. 3.

3. Расчетная схема группы ПНД турбоустановки энергоблока 800 МВт

Расширитель дренажа греющего пара калориферов (Р).

Принимаем давление пара в расширителе рр=0,10 МПа; h’p=417,2 кДж/ кг; h" р=2676,5 кДж/кг. Уравнение материального баланса:

αкал=0,0304=αрп+αрд

Р.

Уравнение теплового баланса:

αкалh5'=αpnhp"+ αpдрhp';

0,0304 — 640,8=αpn* 2676,5+αpдр * 417,2.

Решаем совместно оба уравнения и получаем: αpn =0,003; αpдр =0,027.

ПНД7 и ОУ1: уравнение материального баланса для П7:

αK7=α7+αy.B3+αpn+αK8.

0,6842=α7+0,008+0,003+ αK8.

Уравнение теплового баланса

αK7hB7=α7h7+αy.B3hy.B3+ αpnhp"+ αK8hв.o.y1

0,6842 * 377,0=α7*2719+0,008* 326+0,003 *2676,5+ αK8

Уравнение теплового баланса для ОУ1:

αK8 (hв.o.y1-hB8) — αо.y1 (ho.y1 — h’o.y1) ηп;

αK8 (hв.o.y1−249,3) =0,001 (2800—450)*0,998.

Решаем совместно систему уравнений; исключая величину hв.o.y1, получаем α7=0,027; αK8= 0,689.

ПНД8 и ОУ2: уравнение материального баланса для П8:

αк8=α8+αк=0,689

Уравнение теплового баланса:

αк8hв8 = α8h8+αкhв.о.у2;

0,689 * 249,3=α8 * 2545+ αкhв.о.у2

Уравнение теплового баланса для ОУ2:

αк (hв.о.у2- h’K) = (αэ.у+α0.у2)(ho.у2 — h’o.у2)ηп+ αп.пс.к.р (hп.п — h’o.y2) ηп +

+αoс.к.р (ho— h, o. y2) ηп ;

αк (hв.о.у2- 121,3) = (0,0008 + 0,002)*(2750−420)*0,999 + 0,0003*(3543−420)*0,999 + +0,0004 (3309−420)* 0,999.

Решаем совместно систему уравнений, исключая величину hв.о.у2, получаем

α8=0,033, αк=0,658.

Контроль материального баланса пара и конденсата Пропуск 'пара в конденсатор:

αкп= αо — αр.к- αос.к.р — αп.пс.к.р- αy1- αy2- αy3- αy4- αy5- αy6 +αтд.у- αо.y2 -Σ αi-Σ αу.т = 1−0,0023−0,0004−0,0003−0,0006−0,0004−0,0006−0,0004−0,0003−0,0003+0,0014−0,002-[0,4 529−0,7 726-(0,0598+0,3 843)-0,1 500-(0,039+0,0304+0,0062) — (0,0430+0,004);

— 0,028—0,033] -0,015=0,559.

Поток конденсата из конденсатора:

αк (п)= αкп + αд.в + αpдр+ αв.c + αн.c + αкт.п + αо.y2 + αэ.y2 + αос.к.р + αп.пс.к.р + αо.y1 =

= 0,5596 + 0,015 + 0,027 + 0,0064+ 0,004 + 0,3 834 + 0,002 + 0,0008 + + 0,0004 + +0,0003 + 0,001 = 0,659,

где

αкт.п = αт п + αд «= 0,0062 + 0,0002 = 0,0064.

Погрешность сведения материального баланса

что допустимо.

Энергетическое уравнение и определение расходов пара и воды.

Энергетическое уравнение турбоустановки представлено в табличной форме (табл. 4.1).

Таблица 4.

1.

Цилиндр турбины Отсек турбины (на процессе расширения пара) Доля пропуска пара через отсек aj Теплоперепад пара в отсеке Hij, кДж/кг Внутренняя работа на 1 кг свежего пара aJHiJ, кДж/кг ЦВД 0'

— 1 0,9946 326 324,2396 1−2o 0,94 931 55 52,21 205 ЦСД 2−3 0,87 225 135 117,75 375 3−4 0,77 534 198 153,51 732 4−5 0,76 034 136 103,40 624 5−6 0,68 464 184 125,97 376 ЦНД 6'

— 7 0,63 784 160 102,0544 7−8 0,60 984 174 106,11 216 8-К 0,57 484 140 80,4776 ΣαjHj=1165,74 688

Определяем расход свежего пара на турбину:

Погрешность предварительной оценки расхода пара на турбину составляет

что допустимо.

Удельный расход пара на турбину :

Определяем потоки пара и воды, выраженные в долях D0,

D1 = 112,138 *103 кг/ч D2 = 191,296 *103 кг/ч D3 = 144,796 *103 кг/ч Dт. п = 95,153 *103 кг/ч D4 = 37,140 *103 кг/ч D5 = 96,812 *103 кг/ч Dкал = 75,270 *103 кг/ч Dв. с = 15,351 *103 кг/ч D6 = 103,992 *103 кг/ч Dн. с = 9,904 *103 кг/ч D7 = 69,328 *103 кг/ч D8 = 81,708 *103 кг/ч Dкп = 1629,208 *103 кг/ч Dд. в = 37,140 *103 кг/ч Dп.п. = 2159,691 *103 кг/ч Все параметры тепловой схемы определены, приступаем к расчету энергетических показателей энергоблока.

Энергетические показатели энергоблока.

1. Полный расход теплоты на турбоустановку :

Qтy=2476*10−3*(3309−1134)+2159*10−3*(3532−2915)-37,1*10−3 *(1134−167,5)=

= 6652,727 ГДж/ч.

2. Эффективная мощность приводной турбины ПН по (11.25)

Nе т.п.п.и = 2476*103*1,1*(32,4−04)/3600/0,83= 28 895 кВт.

3. Расход теплоты турбоустановки на выработку электроэнергии

Qэтy = Qтy — Qот — Qкал = 6407,004- 65 -180,656= 6407,004 ГДж/ч, где Qкал =Qв=Dкал (h5—h'5) (п=75,270*10−3*(3063−640,8)*0,99=180,656 ГДж/ч.

4. Удельный расход теплоты турбоустановки на выработку электроэнергии :

5. КПД турбоустановки по выработке электроэнергии

(эту=3600/qэту=3600/7823,963=0,4601

6. Абсолютный электрический КПД турбоустановки

(ату =3600*790*103/6652,727=0,4275

7. Тепловая нагрузка парового котла :

Qпк=2476*10−3*(3306−1134)+2159*10−3*(3542−2915)= 6652,727 = 6733,231 ГДж/ч.

Энтальпии свежего пара и пара промежуточного перегрева были уточнены ранее при расчете установки предварительного подогрева котельного воздуха (калориферов).

8. КПД транспорта теплоты

(тр=6652,727/6733,231=0,988.

9. Количество теплоты топлива на паровой котел

Qc=6733,231 *106/0,92=7318,729 ГДж/ч.

10. КПД энергоблока

где доли отбора теплоты на калориферы и на отпуск теплоты равны:

βв=Qв/Qту=180,723/6652,727=0,2 716

βт=Qот/Qту=65/6652,727=0,1 015

КПД энергоблока нетто

(сн=0,40258(1−0,05)=0,3824

где эс. н=0,05.

12. Удельный расход теплоты энергоблока нетто

qсн =3600/0,3824=9414 кДж/ (кВт • ч).

13. Часовые расходы условного и натурального топлива Ву=7318,729*106/29 308=249,72* 103 кг/ч;

Вн=7318,729*106/15 660=467,35* 103 кг/ч;

где QHp=15 660 кДж/кг.

14. Удельный расход условного топлива нетто

bун= 123/0,3824=321,7 г/(кВт-ч).

Вывод: Для типового энергоблока К-800−240−5 ЛМЗ с исходными параметрами Ро=23,4 МПа, tо=535, роп.

п=3,75 МПа, tоп. п=540оС, рп. п=3,3МПа, tп. п=535оC, рк=4кПа, tпв=260оС, Nэ=790 МВт определены технические характеристики теплового оборудования (расходы пара, воды и топлива) и его энергетические показатели (КПД и удельных расходов теплоты и топлива).КПД энергоблока нетто составил (сн=0,3824

Рыжкин В.Я. «Тепловые электростанции» 1987 г.

2о

0'

6'

К