Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Повышение эффективности работы смешивающих подогревателей в системах регенерации паровых турбин

Диссертация: Повышение эффективности работы смешивающих подогревателей в системах регенерации паровых турбин
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Показать, что при наличии в схеме СРНД БОУ и 2-х ступеней конден-сатных насосов целесообразно применение смешивающих подогревателей в вакуумной части системы регенерации. При этом обеспечивается высокая тепловая экономичность системы регенерации и разрыв потока основного конденсата, что позволяет снизить величину максимального давления основного конденсата и тем самым снизить металлоемкость… Читать ещё >

Повышение эффективности работы смешивающих подогревателей в системах регенерации паровых турбин (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • 1. Проблемы, задачи исследования
    • 1. 1. Влияние смешивающих подогревателей на экономичность системы регенерации низкого давления (СРНД)
    • 1. 2. Схемы включения смешивающих подогревателей
    • 1. 3. Защитные устройства от переполнения смешивающих подогревателей водой
    • 1. 4. Защитные устройства от попадания воды в турбину с обратным потоком пара
    • 1. 5. Переходные процессы в смешивающих подогревателях и вынос влаги с обратным потоком пара в проточную часть турбины
    • 1. 6. Задачи и метод исследования
  • 2. Исследование тепловой экономичности схем со смешивающими подогревателями различных турбоустановок
    • 2. 1. Расчетные исследования тепловой экономичности схем со смешивающими подогревателями турбины К-300−23,
    • 2. 2. Исследование влияния схемы ввода конденсата греющего пара поверхностного подогревателя в аппарат смешивающего типа
    • 2. 3. Экспериментальное исследование тепловой экономичности СРНД со смешивающими подогревателями турбины К-300−23,5 и К-800−23,
      • 2. 3. 1. Методика проведения опытов и особенность измерения параметров при стационарных режимах
      • 2. 3. 2. Обработка результатов испытаний при стационарных режимах
      • 2. 3. 3. Экспериментальное исследование тепловой экономичности системы регенерации низкого давления турбины К-300−23,5 и К-800−23,
    • 2. 4. Рекомендации, направленные на повышение тепловой экономичности и надежности комбинированных схем СРНД со смешивающими ПНД
  • 3. Математическое моделирование процесса выноса воды с обратным потоком пара
    • 3. 1. Переходный процесс в смешивающих ПНД
    • 3. 2. Определение скорости падения давления в паровом пространстве смешивающего ПНД
    • 3. 3. Расход пара из парового отсека смешивающих подогревателей
    • 3. 4. Изменение расхода и энтальпии основного конденсата в переходных режимах для гравитационной схемы включения смешивающих ПНД-1 и ПНД
    • 3. 5. Изменение расхода и энтальпии основного конденсата в схеме с одним смешивающим ПНД
    • 3. 6. Изменение расхода и энтальпии основного конденсата в схеме с двумя смешивающими подогревателями и перекачивающими насосами
    • 3. 7. Расчет набухания уровня воды над перегородкой
      • 3. 7. 1. Расчет уровня воды на перегородке
      • 3. 7. 2. Расчет набухания уровня во времени в паровом отсеке
    • 3. 8. Расчет диаметра капель, выносимых с обратным потоком пара из аппарата в проточную часть турбины
  • 4. Исследование набухания уровня при нестационарных (динамических) режимах
    • 4. 1. Экспериментальная проверка работы смешивающих подогревателей блоков 200 и 800 МВт
      • 4. 1. 1. Методика проведения опытов и особенности измерения параметров
      • 4. 1. 2. Экспериментальное исследование переходных процессов в схеме регенерации энергоблока 200 МВт
    • 4. 2. Опытное определение набухания уровня воды при сбросе нагрузки
  • Заключение

Развитие энергетики является одним из важнейших стратегических направлений развития современной российской экономики.

Основное направление развития энергетики в ближайшие годы должно осуществляться за счет технического перевооружения энергоблоков мощностью 20СН-800 МВт ТЭС с целью повышения их экономичности, строительства новых блоков АЭС, а также развития парогазовых технологий и применения суперсверхкритических параметров. Одновременно планируется изменение структуры потребления.

Повышение потребляемой мощности коммунально-бытового сектора экономики, наличие отраслей промышленности с неравномерными суточным и недельным графиками потребления, различная плотность населения, наличие мегаполисов увеличивает неравномерность графика электрической нагрузки, что ставит задачу создания маневренных энергоблоков, работающих с высокой экономичностью в широком диапазоне нагрузок.

С учетом имеющейся структуры установленных мощностей и тенденции модернизации энергетических блоков ТЭС и АЭС одним из направлений решения этой проблемы является совершенствование системы регенерации низкого давления паровых турбин и ее оборудования на действующих и проектируемых энергетических блоках.

В отечественной энергетике широкое распространение получили схемы регенерации с поверхностными и смешивающими подогревателями низкого и высокого давления (ПНД и ПВД) и деаэраторами (Д) с давлением пара от 0,6 до 1,2 МПа, работающими при постоянном и переменном (скользящем) давлении пара.

Работа при скользящем давлении требует решения вопросов набухания уровня в смешивающих ПНД, исключающих вынос влаги в проточную часть турбины в динамических режимах работы энергоблока.

Использование энергоблоков в регулировании частоты и мощности в энергосистеме, а так же эксплуатация в широком диапазоне нагрузки влияет на условия работы оборудования электростанций и, в частности, оборудования системы регенерации низкого давления (СРНД).

Решением вопросов совершенствования схемы регенерации низкого давления и оборудования, входящего в нее занимаются ОАО «НПО ЦКТИ», ВТИ, филиал концерна «Силовые машины» «Ленинградский металлический завод», Уральский турбинный завод, Московский энергетический институт, Ивановский энергетический институт, Саратовский политехнический институт, Технический университет Санкт-Петербурга и другие организации России.

Одной из задач совершенствования системы регенерации низкого давления является улучшение работы смешивающих и поверхностных подогревателей при скользящем давлении.

Практическая реализация этой задачи связана с выполнением расчетных и экспериментальных исследований, разработкой новых и модернизацией существующих аппаратов и их компоновок, а также с разработкой устройств, исключающих попадание влаги в турбину.

Внедрение в схему регенерации низкого давления паровых турбин смешивающих ПНД стало возможным после исследования тепломассообмена при вакууме, разработки оригинальных конструктивных, компоновочных и схемных решений, создания методов расчета набухания уровня воды с температурой насыщения при резком снижении давления, с учетом поступления холодной воды в аппарат и расхода пара из подогревателя в проточную часть турбины.

В диссертации поставлены и решены следующие задачи:

1. Обобщены экспериментальные и расчетные исследования по анализу набухания уровня в смешивающем ПНД в резко переменных режимах работы турбоустановки. Выявлены их недостатки.

2. Обобщены теоретические и выполнены экспериментальные исследования тепловой экономичности паротурбинных установок для различных вариантов схем регенерации низкого давления.

3. Предложена методика расчета набухания уровня в ПНД, учитывающая особенность конструкции подогревателя и схемы его включения.

4. Разработаны, реализованные на практике, различные конструкции защитных устройств в смешивающих ПНД для блоков 200−1000 МВт, позволяющие исключить заброс влаги в проточную часть турбины.

Работа состоит из введения, 4-х глав и заключения.

В первой главе рассматривается состояние вопроса, и ставятся задачи исследования.

Вторая глава посвящена рассмотрению путей повышения экономичности схемы регенерации низкого давления с поверхностными и смешивающими подогревателями.

В третьей главе рассмотрены особенности методики расчета набухания уровня в смешивающих подогревателях и и выявлены оптимальные характеристики систем защиты от выноса влаги в турбину.

Экспериментальному исследованию набухания уровня в смешивающих ПНД посвящена четвертая глава. В ней описываются особенности расчета обратного потока пара из аппарата в проточную часть турбины.

Основные результаты исследования и разработок опубликованы в периодической печати, защищены патентами и докладывались на НТС, семинарах и совещаниях.

Автор принимал участие в разработке смешивающих ПНД, их защитных устройствах, схем включения в систему регенерации низкого давления турбо-установок мощностью 200−1000 МВт ТЭС и АЭС.

При разработке защитных устройств смешивающих ПНД использованы расчетные и экспериментальные исследования, выполненные автором.

Работа выполнена в НПО ЦКТИ им. И. И. Ползунова и СПбГПУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В диссертации, по мнению автора, удалось сделать следующие:

1. Показать, что при наличии в схеме СРНД БОУ и 2-х ступеней конден-сатных насосов целесообразно применение смешивающих подогревателей в вакуумной части системы регенерации. При этом обеспечивается высокая тепловая экономичность системы регенерации и разрыв потока основного конденсата, что позволяет снизить величину максимального давления основного конденсата и тем самым снизить металлоемкость оборудования и трубопроводов конденсатного тракта.

2. Подтвердить, что наиболее эффективным вариантом модернизации схемы регенерации низкого давления является схема с одним смешивающим ПНД-2, поскольку при минимизации капитальных затрат тепловая экономичность схемы составляет до 90% от максимально возможного значения.

3. Экспериментально доказать, что в исследованных СРНД блоков 300 МВт гидравлическое сопротивление паропровода VIII отбора к ПНД-1 превышает в 1,5 раза расчетное, что эквивалентно недогреву основного конденсата на 10 °C и снижению экономичности на 0,15%).

4. Разработать технические решения по снижению потерь давления в паровом тракте VII и VIII отборов на ПНД-1 и ПНД-2 т/у К-300−23,5.

5. Выявлена взаимосвязь между конструктивными (VG, Нв, 8зеркала), режимными (G, h (), h «) и компоновочными (Lmp) характеристиками, при которой обеспечивается надежная и эффективная работа смешивающего типа и схемы в целом.

6. Разработать различные варианты конструкции перегородки, отделяющей отсеки нагрева и сбора конденсата, обеспечивающие минимальный уровень воды во всех эксплуатационных режимах.

7. Разработать методику расчета набухания уровня в смешивающем ПНД при сбросе нагрузки и выявить условие при котором она достоверна. Верифицировать данную методику экспериментальными данными, полученными при натурных и стендовых исследованиях процесса вскипания.

8. Обосновать положение о том, что при сбросе нагрузки мгновенно (через 0,5+0,8 сек) возникает критический перепад давления между паровым отсеком подогревателя и камерой отбора турбины, что позволяет упростить инженерные расчеты по набуханию уровня воды на перегородке и забросу оборотов ротора турбины обратным током пара.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Тепловые схемы ТЭС и АЭС/под редакцией академика С. А. Казарова.-М.:Атомиздат, 1995, 392 с.
  2. В.А. Тепловые электрические станции. М.: Энергия, 1976,400 с.
  3. Д.П., Верхивкер Г. П. Проблема повышения КПД паротурбинных электростанций. М.:Госэнергоиздат, 1960, 205 с.
  4. Т.Х. Атомные электрические станции. М.: Высшая школа, 1974,389 с.
  5. Д.П., Верхивкер Г. П. Анализ тепловых схем атомных электростанций. Киев: Вища школа, 1977, 239 с.
  6. В.Я., Морозов Г. Н. Тепловые электрические станции. М.: Энергия, 1973, 345 с.
  7. Д.М., Апатовский Л. Е. Блочные конденсационные электростанции большой мощности.- М.'Энергия, 1964, 245 с.
  8. М.А., Михеева И. М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1973, 321 с.
  9. В.Ф. Тепловой расчет систем контактной регенерации паровых турбин. М.: Энергоатомиздат, 1990, 136 с.
  10. В.Ф., Пермяков В. А. и др. Смешивающие подогреватели паровых турбин. М.:Энергоиздат, 1982, 206 с.
  11. В.Ф., СухоруковЮ.Г., Модин В. Ф. и др. Опыт применения смешивающих подогревателей в системах регенерации турбоустановок ТЭС и АЭС. Труды ЩТИ, № 288, 2002, с. 73−78.
  12. В.Ф., Сухоруков Ю. Г., Модин В. Ф., Трофимова О. Б. Смешивающие подогреватели в системах регенерации турбоустановок ТЭС и АЭС. -Тяжелое машиностроение, № 10, 2002, с. 38−39.
  13. И.П. Эрозия влажнопаровых турбин. Д.: Машиностроение, 1974, 206 с.
  14. Перельман Р. Г, Пряхин В. В. Эрозия элементов паровых турбин.-М.:Энергоатомиздат, 1986, 178 с.
  15. .М. Турбины для атомных электростанций. -М.:Энергия, 1978, 234 с.
  16. Ю.В., Сутоцкий Г. П. Коррозия и ее продукты в тракте блоков СКД. Теплоэнергетика, 1973, № 1, с. 56−61.
  17. Г. В., Сутоцкий Г. П. Источники соединений железа в блоках СКД. Энергомашиностроение, 1975, № 8, с. 38−43.
  18. А.Г., Карасев Б. В. и др. Сепарационные устройства АЭС.- М.: Энергоиздат, 1982, 170 с.
  19. O.A., Филиппов Г. А. Сепарация влаги в турбинах АЭС. -М. ¡-Энергия, 1980,310 с.
  20. Теплообменное оборудование паротурбинных установок. Отраслевой каталог. Часть I и II. Москва, 1989.
  21. Г. И., Барадулин B.JI. Разгонные и частотные характеристики мощных турбогенераторов. Электрические станции, 1965, № 8, с.46−51.
  22. Г. И., Вербицкий В. Л. Статические и динамические испытания системы регенерации турбоустановки К-3 00−240 JIM3 с контактными ПНД на Кармановской ГРЭС. Отчет ВТИ №ОТИТ-1557, 1973.
  23. P.JI. Тепловая экономичность и экономика паровых турбин. -М., Госэнергоиздат, 1963, 350 с.
  24. Подогреватели регенеративные смешивающие и схемы их включения. Расчет, проектирование и эксплуатация. РТМ 108.038.03−83.
  25. М.М. Исследование вскипания воды в смешивающих подогревателях при сбросе нагрузки турбины. Труды ЦКТИ вып.243, 1988, с.61−65.
  26. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. -М.:Энергия, 19
  27. В.А. Режимы мощных паротурбинных установок. -Л.:Энергоатомиздат, 1986, 248 с.
  28. А.Л., Плоткин Е. Р. и др. Маневренный блок сверхкритического давления нового поколения. Теплоэнергетика, № 6, 1991, с.29−33.
  29. A.A., Смолкин Ю. В., Апатовский Л. Е. Направление совершенствования схем регенерации турбоустановок. — Энергомашиностроение, № 1,1988, с.21−23.
  30. В.В., Неженцев Ю. Н., Бальва В. Я. и др. Тепловые схемы турбоустановок АЭС производства ЛМЗ: достигнутый уровень и перспективы развития. -Труды ЦКТИ, 1990, вып.259, с. 17−28.
  31. А.Г., Микиашвили Т. К., Романов С. Н. Моделирование на ЭВМ статических и переходных режимов работы паротурбинных установок. -Известия ВУЗов, Энергетика, 1990, № 2, с.97−99.
  32. Г. И., Крашенников В. В., Вербицкий В. Л. Вскипание воды в вакуумных подогревателях смешивающего типа. Теплоэнергетика, 1979, № 6, с. 42−47.
  33. Г. И. О режимах работы регенеративных подогревателей при сбросе нагрузки энергоблока. Теплоэнергетика, 1982, № 2, с. 31−35.
  34. A.M., Стерман Л. С., Стюшин Н. Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. М.: Высшая школа, 1977, 352 с.
  35. Г. И., Вербицкий В. Л., Бельферман М. Д. Методика расчета газодинамических характеристик смешивающих подогревателей по результатам их испытаний. Теплоэнергетика, 1980, № 9, с.31−34.
  36. Г. И., Вербицкий В. Л., Бельферман М. Д., Крохалев Б. М. Испытание системы регенерации турбины 300 МВт с вертикальными смешивающими подогревателями низкого давления. Теплоэнергетика, 1979 ,№ 10, с. 26−30.
  37. М.М., Ермолов В. Ф., Трифонов H.H. Моделирование процесса вскипания воды в подогревателях смешивающего типа при сбросе нагрузки турбины. Труды ЦКТИ, 1983, № 207, с.56−62.
  38. М.М., Ермолов В. Ф., Трифонов H.H. Математическое моделирование процесса вскипания воды в подогревателях смешивающего типа. -Труды ЦКТИ, 1983, вып.202.
  39. М.М. Исследование и разработка методики расчета процесса вскипания перегретой воды в теплообменниках смешивающего типа. — Труды ЦКТИ, 1988, вып. 243.
  40. Методические указания по тепловым испытаниям паровых турбин. МУ 34−70−093−64. -М.: СПО Союзтехэнерго, 1986, 100 с.
  41. Инструкция по приемочным тепловым испытаниям паровой турбины (проект). Международная электротехническая комиссия. Технический комитет № 5.
  42. Турбина паровая К-3 00−240(1,2) ЛМЗ, Технические условия.
  43. Уравнение для расчета на ЭВМ теплофизических свойств воды и водяного пара. Эксплуатационный формуляр. МУ-06−64.. -М.: СПО Союзтехэнерго, 1984.
  44. А.Д., Локшин В. Л. Об ошибках измерений в автоматизированных системах управления энергетическими процессами. Теплоэнергетика, 1975, № 12, с.40−44.
  45. Правила измерения расхода газов и жидкостей стандартными суживающими устройствами. РД-50−213−80. Государственный комитет по стандартам. -М.: Издательство стандартов, 1982.
  46. Турбина паровая К-800−240−5. ТУ-108−933−99.
  47. Ю.Г., Модин В. Ф. Модернизация системы регенерации низкого давления серийных турбоустановок К-210−130 с использованием ПНД-2 смешивающего типа. Труды ЦКТИ, вып.277, 1994, с.31−33.
  48. Ю.Г., Трифонов H.H., Коваленко Е. В. некоторые вопросы повышения экономичности системы регенерации низкого давления паровых турбин. Научно-Технические ведомости, СПБ ГПУ, 2'2008, основной выпуск, с.189−194.
  49. Комплексные испытания смешивающих ПНД и схемы их включения для турбоустановки К-300−240 ЛМЗ. Отчет ЦКТИ 37 354/0−8159.
  50. .А. О влиянии диаметра колонки и давления на паросо-держание водяного объема устройств с барботажом пара через воду. Теплоэнергетика, 1957, № 11, с.45−48.
  51. Наладка и исследование динамических характеристик смешивающего ПНД-2 блока 300 МВт Костромской ГРЭС. Отчет ЦКТИ 33 904/0−10 279.
  52. М.П., Ривкин С. Л., Александров A.A. Таблицы теплофизи-ческих свойств воды и водяного пара. — М.: Издательство стандартов, 1969.
  53. И.Д., Сурис П. Л. Динамика обратного потока пара из подогревателя в турбину при зависании обратного клапана. теплоэнергетика, 1980, № 10, с.41−45.
  54. П.Л. Предохранительные и обратные клапаны паротурбинных установок. -М.: Энергоиздат, 1982, 193 с.
  55. Г. Н. Прикладная газовая динамика. М.: Наука, 1976, 308с.
  56. Э.Е., Ивницкий Б. Я. Дроссельно-регулирующая арматура в энергетике. -М.: Энергия, 1974.
  57. A.A., Рекстин Ф. С., Рябов В. А. Таблицы газодинамических функций. М.: Машиностроение, 1966, 202 с.
  58. Д.Н. Линейная сепарация влажного пара. -М.: Энергоиздат, 1982.
  59. М.М. Исследование и разработка методики расчета процесса вскипания перегретой воды в теплообменниках смешивающего типа. Отчет 33 603 33 611/0−13 382, 1986.
  60. Ю.Г., Тюльнев И. И. Анализ возможностей и мероприятия по максимальному удовлетворению требований к маневренности блоков Конаковской ГРЭС и удержанию холостого хода и нагрузки собственных нужд. Труды ЦКТИ 0−7011, 1971.
  61. Исследование причины ложных действий защит от переполнения ПВД и разработка технических предложений по их устранению. Отчет ВТИ № 11 108, 1978.
  62. Технические предложения по реконструкции защит от переполнения ПВД. Отчет ВТИ № 11 442, 1979.
  63. Исследование причин изменений показаний уровнемеров ПВД блоков 300 МВт до установки срабатывания защит. Отчет ЮжОРГРЭС, 1974.
  64. Исследование работы системы защиты блоков и автоматики ПВД блоков 150, 200 и 300 МВт. Отчет ЮжОРГРЭС, 1975.
  65. Н.И. Расчет демпфирующих устройств для сглаживания пульсации давления. Известия ВТИ, № 1, 1952.
  66. Испытания защиты ПВД при переполнения корпуса до первого аварийного процесса. Отчет ЮжОРГРЭС, 1979.
  67. Определение значений параметров, влияющих на динамические свойства ПВД, и условия максимальных скоростей заполнения ПВД при разуплотнении. Урал ВТИ, 1979.
  68. Д.А., Корнюхин И. П., Захарова Э. А. Паросодержание двухфазного адиабатного потока в вертикальных каналах. Теплоэнергетика, 1968, № 4, с.62−67.
  69. А.П., Скотников А. П. Экспериментальное исследование гидродинамических процессов при разгерметизации сосуда. Теплоэнергетика, 1979, № 10, с.65−68.
  70. .А. Кипение жидкости при сбросе давления. Теплоэнергетика, 1978, № 12, с.66−69.
  71. В.Н., Букринский А. М. Исследование изменения уровня в конденсаторах-барботёрах АЭС. Теплоэнергетика, 1983, № 2, с.64−66.
  72. М.А., Сурков A.B., Винокур Я. Г. Экспериментальные данные по гидродинамике двухфазного слоя. Теплоэнергетика, 1961, № 9, с.56−60.
  73. С.С., Стырикович М. А. Гидродинамика газожидкостных систем. М.:Энергия, 1976, 487 с.
  74. А.П., Дементьев Б. А., Свистунов Е. П. Исследование паро-содержания вскипающего теплоносителя кондуктометрическим методом. Теплоэнергетика, 1983, № 1, с.64−66.
  75. К.И., Лейстер Г., 3иммерман М. Исследование процессов в во-доохлаждаемых реакторах атомных электростанций при разуплотнении 1-го контура. 41″ Теплоэнергетика. Экспресс информация, 1969, № 242, с.13−19.
  76. Г., Рудигер Б., 3иммерман М. Исследование процессов в во-доохлаждаемых реакторах атомных электростанций при разуплотнении 1-го контура. 42″ Теплоэнергетика. Экспресс информация, 1970, № 30, с. 15−22.
  77. .А., Ионов Б. А. Экспериментальное исследование гидродинамических процессов при истекании теплоносителя из сосуда. Теплоэнергетика, 1979, № 5, с.36−39.
  78. Г. В. Автоматическое регулирование поверхностных теплообменников. М.: Энергия, 1971, 304с.
  79. H.H. Совершенствование системы регенерации паротурбинных установок со смешивающими теплообменниками низкого давления. Диссертация, 1984, с. 176.
  80. Е.П., Корольков Б. П. Динамика парогенераторов.-М.: Энергия, 1972,416 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!