Учебное пособие: Методика поверочного теплового расчета двухконтурной парогазовой установки утилизационного типа

I_Д - энтальпия газов на входе в КУ (за диффузором) (см. табл. П.7), кДж/кг;

и_ЭВД = t_ПЭН + дt_ЭВД - температура газов за поверхностью ЭВД, ^OC;

I _{за ЭВД} = c_{pг 4} • и_ЭВД - энтальпия газов за поверхностью ЭВД (см. табл. П 7), кДж/кг;

h_{КУ ВД} = hs(p_БВД, t_{КУ ВД}) - теплосодержание пара контура высокого давления на выходе из ППВД, кДж/кг;

t_{КУ ВД} = и_{4 КУ} + дt_ППВД - температура пара контура высокого давления на выходе из ППВД, ^OC;

1,01 - коэффициент, учитывающий увеличение расхода питательной воды на КУ на величину непрерывной продувки в размере 1% от общего расхода перегретого пара.

5. Пренебрегая потерей давления в тракте ППВД, определяем температуру и давление пара на выходе из ППВД (перед СК ВД паровой конденсационной турбины К-110-6,5):

t_{О ВД} = t_{4 КУ}, ^ОС; h_{О ВД} = h_{КУ ВД}; p_{О ВД} ? p_БВД; (6.7)

6.3.2 Расчет расширителя непрерывной продувки высокого давления (РНП ВД)

Для поддержания водного режима котла-утилизатора согласно [12] качество питательной воды для обоих контуров КУ должно соответствовать требованиям, приведенным в приложении.

Расходы продувочной воды непрерывной продувки в установившемся режиме работы КУ не должны превышать 1,0 % от производительности контуров по ВД и по НД.

ПРИМЕЧАНИЯ.

1. При пусках после монтажа или длительного простоя допускается расход непрерывной продувки контуров ВД и НД до 3 %.

2. Периодические продувки нижних точек КУ производятся при каждом пуске и останове, а во время работы - ежесменно.

3. Непрерывная продувка КУ осуществляется:

а) контура высокого давления (контур ВД) - из барабана высокого давления (БВД);

б) контура низкого давления (контур НД) - из барабана низкого давления (БНД).

Расход питательной воды в КУ (W_пв) больше паропроизводительности КУ (D_{КУ ВД}) из-за наличия непрерывной продувки из барабанов контуров ВД и НД КУ:

G_пв = (D_{КУ ВД} + W_{пр БВД}) + (D_{КУ НД} + W_{пр БНД}) = D_{КУ ВД} + D_{КУ НД} + W_пр. (6.8)

Здесь:

W_пр = W_{пр БВД} + W_{пр БНД} - величина непрерывной продувки КУ, кг/с;

W_{пр БВД} - величина непрерывной продувки из барабана ВД КУ, кг/с;

W_{пр БНД} - величина непрерывной продувки из барабана НД КУ, кг/с;

D_{КУ ВД} - паропроизводительность контура ВД, кг/с;

D_{КУ НД} - паропроизводительность контура НД, кг/с.

W_пр = (W_{пр БВД} + W_{пр БНД}) = (б _{пр БВД} / 100) • D_{КУ ВД} + (б _{пр БНД} / 100) • D_{КУ НД}, (6.9)

где:

б _{пр БВД}, б _{пр БНД} - доля непрерывной продувки из барабана высокого давления (БВД) и из барабана низкого давления (БНД) КУ составляет 0,53,0 % от расхода пара [20] (Примечание: в формулу подставляется в %).

ПРИМЕЧАНИЕ. Согласно [19] в расчетах следует принимать:

б _{ПР БВД} = 1,0 %; б _{ПР БНД} = 1,0 %. (6.10)

Руководствуясь проектными данными [12], оценим в первом приближении, с последующим уточнением, расход питательной воды на КУ:

W_ПВ = 1,01• D_{КУ ВД} + 1,01• D_{КУ НД}, (6.11)

где: D_{КУ НД} = (б _{КУ НД} / 100) • D_{КУ ВД};

б _{КУ НД} = (D_{КУ НД} / D_{КУ ВД}) • 100 - доля паропроизводительности контура НД от паропроизводительности контура ВД, % (Значение б _{КУ НД} оцениваем руководствуясь проектными данными при соответствующей нагрузке котла-утилизатора П-88, см. приложение).

1. Расход продувочной воды из БВД определится следующим образом, (см. рис. 19):

W_{ПР БВД} = (б _{пр БВД} / 100) • D_{КУ ВД}. (6.12)

2. Теплосодержание продувочной воды БВД КУ, находящейся в состоянии насыщения, определяем по давлению в БВД:

h'_БВД = hs(p_БВД). (6.13)

3. Теплосодержания насыщенного пара (h''_РВД) и воды в состоянии насыщения (h'_РВД) в РНП ВД определяем по давлению в РНП ВД (рис. 19, 20):

h_РВД = h'_БВД; h'_РВД, h''_РВД = hs(p_РВД). (6.14)

4. Находим степень сухости пара до сепарации в РНП ВД:

x _РВД = (h_РВД - h'_РВД)/(h''_РВД - h'_РВД). (6.15)

5. Зная величину непрерывной продувки БВД, находим значения W'_РВД и D''_РВД:

W'_РВД = (1 - x _РВД) • W_{ПР БВД}; (6.16)

D''_РВД = x _РВД • W_{ПР БВД}. (6.17)

6. Материальный баланс пара и воды в РНП ВД до сепарации:

W_{ПР БВД} = W'_РВД + D''_РВД. (6.18)

7. Считаем, что пар, покидающий РНП ВД после сепарации и направляющийся в БНД, имеет степень сухости

x _НД = 0,95. (6.19)

Примечание. Для расширителей непрерывной продувки: x = 0,95 … 0,97.

8. Определяем теплосодержание влажного пара, направляемого из РНП ВД в БНД:

h_НД = x _НД • h''_РВД + (1 - x _НД)• h'_РВД. (6.20)

9. Расход влажного пара, направляемого в БНД:

D _НД = D''_РВД + (1 - x _НД) • W'_РВД. (6.21)

10. Расход отсепарированной воды из РНП ВД, поступающей в РНП НД (с теплосодержанием h'_РВД):

W_РВД = W'_РВД - (1 - x _НД) • W'_РВД = x _НД • W'_РВД. (6.22)

Рис. 19. К балансовому расчету расширителей высокого (РНП ВД) и низкого давлений (РНП НД) котлов-утилизаторов ПГУ-325

Рис. 20. К определению теплосодержания среды в РНП ВД (процесс дросселирования котловой воды, поступающей из БВД в РНП ВД

6.4 Расчёт пароводяного тракта контура низкого давления (НД) двухконтурного котла-утилизатора (КУ)

1. Из тепловых балансов пароперегревателя низкого давления (ППНД) и испарителя низкого давления (ИНД)

а) ПП НД: G_{Г КУ} •(I _{за ЭВД} - I _{за ПП НД}) = D_{ПП НД} • (h_{ПП НД} - h ^{' '} _БНД);

б) ИНД: G_{Г КУ} • (I _{за ПП НД} - I _{за ИНД}) = D_{ПП НД} • (h ' ^' _БНД - h' _БНД),

находим расход пара из контура НД КУ, решая совместно уравнения для ПП НД и ИНД:

D_{ПП НД} = G_{Г КУ} •(I _{за ЭВД} - I _{за ИНД})) / (h_{ПП НД} - h' _БНД). (6.25)

Здесь:

и_ИНД = t'_БНД + дt_ГПК - температура газов за поверхностью ИНД, ^OC;

I _{за ИНД} = c_{pг 4} • и_ИНД - энтальпия газов за поверхностью ИНД (см. табл. П.7), кДж/кг;

t_{ПП НД} = и_ЭВД - дt_ЭВД - температура перегретого пара на выходе из контура НД (ППНД), ^OC;

h_{ПП НД} = hs(p_БНД, t_{ПП НД}) - теплосодержание перегретого пара на выходе из ППНД, кДж/кг;

h ^{' '}_БНД - теплосодержание сухого насыщенного пара в БНД, кДж/кг;

h'_БНД - теплосодержание воды (состояние насыщения) в БНД, кДж/кг.

2. Из теплового баланса газового подогревателя конденсата (ГПК) - иначе: экономайзера низкого давления (ЭНД):

G_{Г КУ} • (I _{за ИНД} - I _{за ГПК}) =

= (W_ПВ + W_РЕЦ) • h' _БНД - (W_ПВ + W_РЕЦ) • h _{до ГПК} =

= W_ПВ • (h' _БНД - h _{до ГПК}) - W_РЕЦ • (h' _БНД - h _{до ГПК}), (6.23)

и теплового баланса узла смешения рециркуляции:

W_ПВ • h _{за КПУ} + W_РЕЦ • h' _БНД = (W_ПВ + W_РЕЦ) • h _{до ГПК} (6.24)

уточняем (см. (6.11)) расход питательной воды на КУ, кг/с:

G_{Г КУ} • (I _{за ИНД} - I _{за ГПК}) =

= W_ПВ • h' _БНД + W_РЕЦ • h' _БНД - W_ПВ • h _{за КПУ} - W_РЕЦ • h' _БНД >

> W_ПВ = G_{Г КУ} • (I _{за ИНД} - I _{за ГПК}) / (h'_БНД - h _{за КПУ}). (6.25)

Здесь:

W_ПВ - расход питательной воды в КУ (до узла смешения ГПК), кг/с;

I _{за ГПК} = c_{p УХ. Г} • и _УХ - энтальпия газов на выходе из котла (за поверхностью ГПК), кДж/кг;

c_{p УХ. Г} - удельная изобарная теплоемкость уходящих газов за ГПК, определяемая по составу газов и температуре уходящих газов и _УХ, кДж/(кг • К);

h _{за КПУ} = h,s[(p _КЭН - ? p_КПУ), t _{за КПУ})] - теплосодержание основного конденсата за КПУ определяется по таблицам [21], кДж/кг;

p _{ПВ до ГПК} = p _КЭН - ? p_КПУ ? p _КЭН - давление питательной воды на выходе из узла смешения ГПК, бар;

p _КЭН - давление основного конденсата на стороне напора КЭН, бар;

? p_КПУ - потеря давления основного конденсата в КПУ (Согласно [19, 20] можно принять ? p_КПУ = 0,01 бар);

t _{за КПУ} = t_ОК + ? t _КПУ - температура основного конденсата за конденсатором пара уплотнений (КПУ), ^оС;

t_ОК - температура основного конденсата за конденсатором паровой турбины, ^оС;

? t _КПУ - величина подогрева основного конденсата в КПУ, ^оС.

3. Теплосодержание питательной воды на выходе из узла смешения ГПК, кДж/кг:

h _{до ГПК} = hs(t _{до ГПК}, p _{ПВ до ГПК}). (6.26)

4. Находим расход питательной воды рециркуляции, подаваемой рециркуляционным электронасосом (РЭН) в узел смешения перед ГПК с целью достижения необходимой температуры основного конденсата на входе в ГПК (t _{до ГПК} ? 60 ^оС), кг/с:

W_РЕЦ = W_ПВ • (h _{до ГПК} - h _{за КПУ}) / (h' _БНД - h _{до ГПК}). (6.27)

ПРИМЕЧАНИЯ.

1. Температура основного конденсата за конденсатором паровой турбины зависит расхода пара в конденсатор (от нагрузки турбины) и температуры охлаждающей воды. Значение t_ОК определяется из теплового расчета конденсатора или по нормативным характеристикам конденсатора. Расчет t_ОК приведен ниже в расчетах процесса в паровой турбине (см. часть 7).

2. Величина подогрева основного конденсата в КПУ может быть получена из материального и теплового баланса КПУ.

3. Согласно [20] подогрев питательной воды в сальниковом подогревателе) тепловой схемы паротурбинной установки обычно принимается постоянным:

?t_сальн = 4 ^оС.

4. Сальниковый подогреватель в тепловой схеме ТЭС - поверхностный теплообменный аппарат для утилизации тепла пара из уплотнений штоков стопорных и регулирующих клапанов паровой турбины.

5. Подогрев питательной воды в охладителе пара эжектора уплотнений тепловой схемы паротурбинной установки согласно [20] обычно принимается постоянным:

?t_эж = 7 9 ^оС.

6. Значение ? t _КПУ мало меняется при изменении нагрузки паровой турбины и его можно принять постоянным:

? t _КПУ 5 ^оС.

7. Точное значение ? t _КПУ можно получить из рассмотрения материального и теплового балансов КПУ (см. рис. 21).

КПУ предназначен для конденсации пара из паровоздушной смеси (ПВС), отсасываемой из концевых уплотнений паровой турбины (см. рис. 1).

6.4.1 Расчет расширителя непрерывной продувки низкого давления (РНП НД)

1. Расход непрерывной продувки из барабана низкого давления КУ, кг/с:

W_{ПР БНД} = (б _{ПР БНД} / 100) • D_{КУ НД}, (6.28)

б _{ПР БНД} = 1,0 % доля непрерывной продувки БНД КУ [12] (Примечание: в формулу подставляется в %).

2. Теплосодержание продувочной воды БНД КУ, поступающей в РНД НД и находящейся в состоянии насыщения, определяем по давлению в БНД:

h'_БНД = hs(p_БНД). (6.29)

3. Теплосодержание смеси в РНП НД (рис. 21):

h_РНП = (W_{ПР БНД} • h'_БНД + W_РВД • h'_РВД)/(W_{ПР БНД} + W_РВД). (6.30)

4. Считаем, что давление в РНП ВД приблизительно равно атмосферному (p_РНД ? 1,013 бар).

5. Теплосодержания насыщенного пара (h''_РНД) и воды в состоянии насыщения (h'_РНД) в РНП НД определяем по давлению в РНП НД и h_РНП (рис. 21):

h'_РНД, h''_РНД = hs(p_РНД, h_РНП). (6.31)

6. Находим степень сухости пара до сепарации в РНП НД:

x _РНД = (h_РНП - h'_РВД)/(h''_РНД - h'_РНД). (6.32)

Рис. 21. К определению теплосодержания среды в РНП НД (процессы дросселирования в h,s-диаграмме котловой воды, поступающей из БНД в РНП НД и сепарата из РНП ВД

7. Суммарный приход среды в РНП ВД до сепарации:

W _РНД = W_{ПР БНД} + W_РВД. (6.33)

8. Находим значения W'_РНД и D''_РНД:

W'_РНД = (1 - x _РНД) • W _РНД; (6.34)

D''_РНД = x _РНД • W _РНД. (6.35)

9. Считаем, что пар, покидающий РНП НД после сепарации и направляющийся в атмосферу (выпар), имеет степень сухости: x _ВЫПАР = 0,95.

Примечание. Для расширителей непрерывной продувки: x = 0,95 … 0,97.

Определяем теплосодержание влажного пара, направляемого из РНП НД в атмосферу:

h_ВЫПАР = x _ВЫПАР • h''_РНД + (1 - x _ВЫПАР)• h'_РНД. (6.36)

10. Расход влажного пара, направляемого в атмосферу:

D _ВЫПАР = D''_РНД + (1 - x _ВЫПАР) • W'_РНД. (6.37)

11. Расход отсепарированной воды в РНП НД и сбрасываемой в канализацию (с теплосодержанием h'_РНД):

W_РНД = W'_РНД - (1 - x _ВЫПАР) • W'_РНД = x _ВЫПАР • W'_РНД. (6.38)

6.5 Расчет потерь пара и конденсата в паросиловом цикле и расхода пара контура ВД на турбину

1. Расход пара из контура ВД котла-утилизатора:

D_{КУ ВД} = D_{О ВД} + D_УТ + (D _УПЛ + D_ЭЖ) = >

> = D_{О ВД} •(1+ 0,02+ 0,01) = 1,03 • D_{О ВД}. (6.39)

Здесь:

D_{О ВД} - расход пара через СК ВД ЦВД, кг/с;