Материал: Оценка эффективности работы на частичных нагрузках турбоустановки Т-180/210-130 энергоблока со скользящим давлением

На основании изложенного можно сделать вывод, что об­щее уменьшение эффективности регенерации при снижении на­грузки ПТУ определяется двумя факторами: уменьшением степени регенерации, связанным со сниже­нием температуры подогрева питательной воды, и отклонением от оптимального распределения подогревов питательной воды между отдельными подогревателями, усиливающимся вслед­ствие поддержания постоянного давления в деаэраторе. Влия­ние первого из этих факторов может быть ослаблено переклю­чением последнего из основных ПВД.

Эффективный путь уст­ранения отмеченных выше недостатков – отказ от постоянного давления в деаэраторе и перевод его на работу с переменным (скользящим) давлением. При этом могут быть устранены дросселирование пара в регулирующем клапане де­аэратора и связанные с ним потери энергии. Достигаемое при этом в номинальном режиме повы­шение тепловой экономичности турбоустановок в схемах с одноступенчатым и двухступенчатым переключением деаэратора составляет соответственно 0,23 и 0,11 %. Такой же эффект был бы получен при введении в тепловую схему ПТУ соответственно двух и одной дополнительных ступеней регене­ративного подогрева. Распределение подогревов между отдель­ными подогревателями на частичных нагрузках блока при скользящем давлении в деаэраторе отличается от принятого на номинальном режиме в значительно меньшей мере, чем при постоянном давлении. Вследствие приближения к оптималь­ному распределению подогревов на частичных нагрузках воз­растает коэффициент регенерации и соответственно тепловая экономичность блока.

Исследованиями, выполненными различными организациями, установлено, что в широком диапазоне давлений и гидравличе­ских нагрузок при достаточном выпаре деаэрирующая способ­ность применяемых конструкций деаэраторов стабильна и не вызывает опасений. Надлежащим выбором разности высот установки деаэратора и группы питательных и бустерных насосов, а также сопротивлений соединяющих их трубопроводов мо­жет быть предотвращено вскипание питательной воды во вса­сывающих патрубках насосов и обусловленный этим срыв их работы. При наиболее глубоких сбросах нагрузки, когда происходит переключение деаэратора на питание паром от вы­сокопотенциального источника, на время переключения преры­вается подача пара в деаэратор, но и в этих режимах не на­блюдается срыва насосов.

Высокая экономичность и надежность работы турбоустановок как при стационарных, так и при переходных режимах под­тверждены опытом эксплуатации ряда энергоблоков 300 МВт с турбинами ЛМЗ при скользящем давлении в деаэраторе [37,c.96].

В турбоустановке Т-180/210-130 энергоблока № 14деаэратор подключен к четвертому отбору пара и является самостоятельной ступенью подогрева питательной воды. При номинальном режиме давление в четвертом отборе составляет 0,656 МПа и при снижении нагрузки турбины уменьшается. Следовательно, снижается давление и в деаэраторе. В этих условиях деаэратор работает на скользящем давлении. При снижении нагрузки турбоустановки до 120 МВт, давление в деаэраторе снижается до 0,45 МПа. При этом возможно ухудшение деаэрации питательной воды в деаэраторе и возникновение кавитации на входе в питательный насос. Имеющийся опыт эксплуатации второго энергоблока Комсомольской ТЭЦ-3 показывает, что давление всасывания питательного насоса обеспечивается допустимым кавитационным запасом, а минимальное значение содержания О₂ (10 млг/дм³) и СО₂ в питательной воде поддерживают добавлением в воду гидрозина и аммиака, которые связывают О₂ и СО₂.

Таким образом, на основании изученного в данной главе материала, по проблеме анализа эффективности оборудования на частичных нагрузках, позволяет выделить следующие заключения:

Были рассмотрены основные направления повышения экономичности ТЭС и проведен анализ применения технологии частичных нагрузок, дано описание оборудования энергоблока рассматриваемой ТЭС.

Проведенный анализ показал целесообразность разработки следующих способов повышения экономичности режимов работы энергоблока ТЭС-180 путем частичной нагрузки энергоблока: изменение мощности способом изменения нагрузки деаэратора в тепловой схеме; повышение эффективности использования резервных питательных насосов на частичных режимах работы энергоблоков; совершенствование способов регулирования подачи питательных насосов и систем автоматического управления ими на частичных нагрузках. 

Исходя из вышеперечисленного одно из эффективных направлений повышения экономичности блочных станций является переход от постоянного давления к скользящему давлению в деаэраторе.

ГЛАВА 2. АНАЛИЗ ВОЗМОЖНОСТЕЙ РАБОТЫ ТУРБОУСТАНОВКИ Т-180/210-130 ПРИ ПЕРЕВОДЕ НА ЧАСТИЧНЫЕ НАГРУЗКИ

2.1. Расчет режимов работы энергоблока на номинальной и частичных нагрузках при работе на скользящем давлении в деаэраторе

Расчет турбинной установки выполнен по действительным данным работы тепловой электростанции на режимах частичной электрической нагрузки.Основные исходные данные для расчета на N_э = 120 МВт приведены в таблицах 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1. - Основные исходные данные для расчета

Таблица 2.2 – Параметры турбины при работе на номинальном и                         частичных режимах

Проведем расчет принципиальной тепловой схемы (ПТС). Результаты расчетов представим ниже в таблицах

Проведем расчет сетевой подогревательной установки.

Q_т = G_св∙ С_р∙ (t_п – t_о)∙10^{– 3}                 (2.1)

Q_сп1 = G_св× (t_св1 – t_о) × С р × 10^-3        (2.2)

Q_сп2 = G_св× (t_п – t_св1) × С р × 10^-3        (2.3)

где    Q_т - мощность тепловых потребителей, МВт;

Q_сп1  - Тепловая нагрузка ПСГ-1, МВт;

Q_сп2- Тепловая нагрузка ПСГ-2, МВт;

t_п  - температура прямой сетевой воды, (t_п =89)⁰С;

t_о  - температура обратной  сетевой воды, (t_о = 61) ⁰С;                

t_св1 - температура сетевой воды за нижним сетевым подогревателем, (t_св1 = 75)⁰С;

Q_т = 1778∙4,19∙(89 – 61)∙ 10^{– 3} = 208,6 МВт,

Q_сп1 = 1778 × (75 – 61) × 4,19 ×  10^-3 = 104,3 МВт,

Q_сп2 = 1778 × (89 – 75) × 4,19 × 10^-3 = 104,3 МВт.

Определим расход пара:

                              (2.4)

                              (2.5)

где    D_сп1 - расход пара в нижнем сетевом подогревателе, кг/с;

D_сп2 - расход пара в верхнем сетевом подогревателе , кг/с;

i₆ - энтальпия пара на ПСГ-2, (i₆ = 2875) кДж/кг;

i7 - энтальпия пара на ПСГ-1, (i₇ = 2824) кДж/кг;

i_др2 - энтальпия дренажного конденсата за ПСГ-2, (i_др2= 419) кДж/кг;

i_др1 - энтальпия дренажного конденсата за ПСГ-1, (i_др1 = 384) кДж/кг;

h_то – КПД теплообменника, принимаем h_то = 0,98.

                   D_сп1 = = 43,617 кг/с,

                   D_сп2 = = 43,33 кг/с.

Рассчитаем доли отборов нижнего и верхнего сетевых подогревателей:

,                                   (2.6)

,                                   (2.7)

a_сп1 = = 0,366

a_сп2 = = 0,363

Значения параметров пара и воды были определены с использованием программы WaterSteamPro [39] и представлены в приложении В.

Далее проведем расчет регенеративной подогревательной установки. Относительный расход питательной воды на выходе из последнего ПВД с учетом протечек через уплотнения и потери рабочего тела составляет α_пв = 1,03

Тепловой баланс  подогревателя №1 (ПВД 7) определим по следующей формуле:

                (2.8)

где α₁ - доля регенеративного отбора пара в подогреватель ПВД 7, определяется по формуле:

   ,                         (2.9)

a₁ = = 0,053

Тепловой баланс подогревателя №2 (ПВД 6) определим по следующей формуле:

              (2.10)

где α₂ – где доля регенеративного отбора пара в подогреватель ПВД 6

       (2.11)

a₂ =  = 0,072

Тепловой баланс  подогревателя №3 (ПВД5) определим по следующей формуле:

    (2.12)

где α₃ - доля регенеративного отбора пара в подогреватель ПВД 5

(2.13)

a₃ =  = 0,036

Доля конденсата входящего в деаэратор

                          (2.14)

a_в3 = 1,03 –  0,036 – 0,072 – 0,053 = 0,869

Принимаем долю отбора пара выпара из деаэратораα_вып = 0,01               

Энтальпию выпара находим по параметрам насыщения в деаэратореi_вып = 2760 кДж/кг

Тогда тепловой балансдеаэратора составит:

                                                                                                                        (2.15)

Решая это уравнение с помощью пакета Mathcad, находим долю отбора пара на деаэратор питательной воды α_д = 0,054

Для нахождения долей отбора пара в  ПНД 3, ПНД 2, ПНД 1 а также энтальпий i_см1, i_см2 составляем систему уравнений с пятью неизвестными.

Подогреватель низкого давления ПНД 3

                (2.16)

Смеситель №1

                                                                                                                 (2.17)

Подогреватель низкого давления ПНД 2

       (2.18)

Смеситель №2

                                                                                                                     (2.19)

Подогреватель низкого давления ПНД 1

       (2.20)

Решая систему с пятью неизвестными, получим:

a₅ = 0,022;

a₆ = 0,0046;

a₇ = 0,0045;

i_см1 = 412 кДж/кг;

i_см2 = 376кДж/кг.

Тепловой баланс подогревателя паром из уплотнений (ПС)

(2.21)

где α_пс - Доля пара на ПС;

         (2.22)

a_пс== 0,000847                          

Тепловой баланс охладителя эжектора

  (2.23)

Доля пара на охладитель эжектора

        (2.24)

a_эж== 0,000402                         

Доля расхода конденсата турбины

     (2.25)

a_к = 1 – 0,053 – 0,072 – 0,036 – 0,054 – 0,022 – 0,0046 – 0,0045 – 0,366 – 0,363 –

– 0,000847 – 0,000402 = 0,024 = 0,024

Далее проведем расчет электрической мощности турбины.

                                (2.26)

                             (2.27)

где    q_пп - тепло полученное от промежуточного перегрева, кДж/кг;

H_k - тепло в действительном процессе, кДж/кг;

i₀ - энтальпия пара в начале процесса, (i₀ = 3434) кДж/кг;

i_пп - энтальпия пара в конце пром. перегрева, (i_пп = 3549) кДж/кг;

i’_пп  - энтальпия пара в начале пром. перегрева, (i’_пп = 2999) кДж/кг;

i_к - энтальпия пара перед конденсатором, (i_к = 2396) кДж/кг.

q_пп = 3549 – 2999 = 550 кДж/кг.

H_k = 3434 – 2396 + 550 = 1588 кДж/кг.

Рассчитаем коэффициенты недовыработки мощности паром отбора.

Подгреватель ПВД 7

у₁ = 1 – ,                              (2.28)

у₁ = 1 – = 0,787

Подгреватель ПВД 6

у₂ = 1 – ,                              (2.29)

у₂ = 1 – = 0,727

Подгреватель ПВД 5

у₃ = 1 –  ,                                       (2.30)

у₃ = 1 – = 0,622

Деаэратор питательной воды

у_д = 1 –  ,                    (2.31)

у_д = 1 – = 0,513

Подгреватель ПНД 3