Материал: Проект теплоэлектроцентрали мощностью 280 МВт с турбоустановками ПТ-140/165-130/15

Кц7 =0,243.

Увеличение расхода тепла на производство электрической энергии при отсутствии отпуска тепла внешним потребителям из 3-го отбора:

dQэ3= Qп(1- Кц3) (1.67)

dQэ3=245,3(1-0,678)=78,987 МВт

Увеличение расхода тепла на производство электрической энергии при отсутствии отпуска тепла внешним потребителям из 6-го отбора:

dQэ6= Qвоо (1- Кц6) (1.68)

dQэ6=69,96(1-0,395)=42,326 МВт

Увеличение расхода тепла на производство электрической энергии при отсутствии отпуска тепла внешним потребителям из 7-го отбора:

dQэ7= Qноо (1- Кц7) (1.69)

dQэ7=69,64(1-0,243)=52,717 МВт

Суммарное увеличение расхода тепла на производство электрической энергии при отсутствии отпуска тепла внешним потребителям

dQэту= dQэ3+dQэ6+ dQэ7; (1.70)

dQэту=78,987+42,326+52,717=174,03 МВт

Коэффициент отнесения затрат топлива энергетическими котлами на производство электрической энергии

Кэ= (1.71)

Кэ ==0,413

Расход условного топлива на выработку электроэнергии:

Втэ=Вт·Кэ (1.72)

Втэ =18,685·0,413 = 7,717 кг у.т./с (27,781 т у.т./ч)

Расход условного топлива на выработку тепловой энергии:

Втт=Вт-Втэ (1.73)

Втт =18,685-7,717 = 10,968 кг у.т./с (39,485 т у.т./ч)

Удельный расход условного топлива на производство электроэнергии,:

 (1.74)

= 198,21

Удельный расход условного топлива на производство и отпуск тепловой энергии,:

, (1.75)

== 125,4

Вывод к разделу 1

В первой части данной работы была рассчитана тепловая схема энергоблока с турбиной ПТ-140/165-130/15, определены: расход пара на турбину D0 = 192 кг/с и энергетические показатели турбоустановки и энергоблока: коэффициент полезного действия турбоустановки по производству электрической энергии ηтуэ = 0,88, коэффициенты полезного действия ТЭЦ по производству электроэнергии и тепла соответственно ηcэ = 0,76 и ηcт = 0,86 удельные расходы условного топлива на производство электроэнергии и тепла соответственно bэу = 198,21 г/кВт*ч и bту = 125,4 г/кВт*ч.

2.     
Выбор основного и вспомогательного оборудования

В данном разделе рассмотрен выбор основного, вспомогательного и насосного оборудования. Правильный выбор оборудования - важный этап в проектировании электростанции, способствующий надежному и экономичному энергоснабжению потребителей.

К основному оборудованию тепловой электростанции относятся паровые котлы, турбины, генераторы. К вспомогательному оборудованию относятся регенеративные подогреватели (высокого и низкого давления, деаэраторы питательной и добавочной воды), конденсаторы, насосное оборудование.

.1 Выбор основного оборудования

.1.1 Выбор парогенератора

Парогенератор выбирается по максимальному расходу пара на турбину с учетом потерь на продувку и потерь при транспортировке пара в паропроводе, а так же по давлению свежего пара. Для энергоблока с турбиной ПТ--140/165-130/15 с максимальным пропуском пара на турбину 194,88 кг/с = 701,6 т/ч с учётом потерь на продувку и все возможные утечки, необходимо выбрать два паровых котла производительностью 420 т/ч с параметрами свежего пара на выходе Р=12,8 МПа и t=555,5 °С. Таким параметрам соответствует парогенератор типа Е-420-140ГМ (ТГМ-84Б) [4]. Данный выбор обусловлен прежде всего надежностью работы основного оборудования станции.

.1.2 Выбор электрогенератора

Турбины ТЭС комплектуются с электрическими генераторами: каждой турбине соответствует свой генератор. Для турбины ПТ-140/165-130/15 необходимо выбрать турбогенератор типа ТВВ-165 с косвенным охлаждением статора и непосредственным охлаждением ротора водородом. [4]. Параметры турбогенератора:

частота вращения n=3000 об/мин,

коэффициент полезного действия h=98,8%.

.2 Выбор вспомогательного оборудования

.2.1 Выбор подогревателей высокого давления

Для ступенчатого подогрева конденсата и питательной воды служат регенеративные подогреватели. Пар из отборов турбины подается в подогреватели с отборов турбины, в связи с этим по давлению отбора различают подогреватели высокого и низкого давления (ПВД и ПНД). Выбор теплообменников заключается в расчете поверхности нагрева для определения марки подогревателя. ПВД и ПНД поверхностного типа, деаэраторы повышенного и атмосферного давления, смешивающего типа.

Расчет достаточно провести для одного подогревателя, имеющего наибольший расход пара, в данном случае это ПВД 7.

Поверхность нагрева определяется по формуле: [5]

F=; (2.1)

где Q - тепловая мощность подогревателя (кВт);

k - коэффициент теплопередачи;

Dt - средний логарифмический температурный напор.

Расчет осуществим, разбивая подогреватель на три части: охладитель пара, собственно подогреватель и охладитель дренажа. Таким образом, получим следующие формулы:

- для охладителя пара (ОП):

Qоп=Dп3·(hп3-h``3) (2.2)

где Dп3=9,592 кг/с- расход отборного пара на подогреватель;

hп3=3169,2 кДж/кг - энтальпия отборного пара перед подогревателем;

h"3 =2801,5 кДж/кг - энтальпия насыщения отборного пара.

Qоп = 9,592·(3169,2-2801,5) = 3526,9 кВт;

- для собственно подогревателя (СП):

Qсп=Dп3·(h"др3-h'др3) (2.3)

где h'др3=1042,6 кДж/кг-энтальпия насыщения воды при давлении в отборе.

Qсп=9,592·(2801,5-1042,6)=16871,4 кВт;

- для охладителя дренажа (ОД):

Qод=Dп3·(h'др3-h'од3) (2.4)

где h'од3=1022,9 кДж/кг - энтальпия конденсата греющего пара после ОД ПВД 7;

Qод= 9,592·(1042,6 - 1022,9)= 189,0 кВт.

Тепловая мощность всего подогревателя:

Qп3= Qоп+ Qсп+ Qод (2.5)

Qп3 =3526,9+16871,4+189,0= 20587,3 кВт.

Средний логарифмический температурный напор определяется по формуле:

Dtср= (2.6)

где Dtб - наибольший перепад температур между греющей и нагреваемой средой;

Dtм - наименьший перепад температур между греющей и нагреваемой средой; м

График нагрева воды показан на рисунке 2.1:

Рисунок 2.1- График нагрева питательной воды в ПВД 5.

а) для охладителя пара (ОП):

Dtб=tп3-tв.п.3 (2.7)

где tп3 = 367,1 °С - температура греющего пара;

tв.п3= 234,9 °С - температура питательной воды после подогревателя;

Dtм=tпо3-tв.сп.3 (2.8)

где tП03=236,9 °С - температура греющего пара за пароохладителем;

tв.сп3= tв.п3-Δtоп=234,9-5=229,9 °С - температура питательной воды перед пароохладителем;

Таким образом, по формулам (2.7) и (2.8) определяем:

Dtб= 367,1-234,9=132,2 °С,

Dtм =236,9-229,9=7°С.

Определяем температурный напор: Dtср==42,6 °С.

б) для охладителя дренажа:

Dtб=t`H3-tв.од.3 (2.9)

где tв.од.3 = 216 °С - температура воды после охладителя дренажа;

t`H3= 236,9 °С - температура насыщения при давлении в подогревателе;

Dtб=236,9-216=20,9°С.

Dtм =Qод=8 °С

где Qод=8 °С - недоохлаждение конденсата греющего пара в подогревателе.

Определяем температурный напор в охладителе дренажа:

Dt одср==13,4 °С.

в) для собственно подогревателя:

Dtб= 20,9 0C,

Dtм=7 0С

Определяем температурный напор для собственно подогревателя:

=12,70С

Определяем поверхности нагрева подогревателя по формуле (2.1), задаваясь значениями коэффициентов теплопередачи: kод=1,5 кВт/м2·°С; koп=1.4 кВт/м2·°С; kcп=2,5кВт/м2·°С.

Fоп==59,136м2

Fсп==531,036 м2

Fод==9,380 м2

Общая поверхность теплообмена подогревателя составляет:

Fпвд=Fоп + Fсп+ Fод (2.10)

Fпвд =59,136+531,036+9,380=599,552 м2

Так как тепловая мощность 7 ПВД больше, чем остальных ПВД, принимаем группу ПВД с одинаковой поверхностью из стандартных теплообменников. Также необходимо учитывать давление в отборе, расход и давление питательной воды. По данным параметрам соответствует следующая группа ПВД:

ПВД 5: ПВ-800-230-14;

ПВД 6: ПВ-800-230-21;

ПВД 7: ПВ-800-230-32.[4]

Все эти ПВД с суммарной площадью поверхности F = 800 м2, предельным давлением воды в трубной системе 230 кгс/см2 и номинальным расходом воды: 236,1 кг/с.

.2.2 Выбор подогревателей низкого давления

Выбор ПНД производится без разбиения его поверхности на три части. Расчет будем производить для ПНД 4.

Тепловая мощность подогревателя:

Qпнд4= D4·(hп4-hдр4) (2.11)

Qпнд4 = 7,965·(2787,8-637,8) = 17124,8 кВт.

Средний логарифмический температурный напор составит:

Dtб=tп4-tв4 = 167,9-147,3= 20,6 °С

Dtм=tдр4-tв3 = 127,6-123,6 = 4 °С

=10,1°С

Принимая коэффициент теплопередачи к = 5,1 кВт/м2·°С, получим:

F= =332,456 м2;

Выбираем группу ПНД [4]:

ПНД №1: ПН-350-16-7-I;

ПНД №2: ПН-350-16-17-II;

ПНД №3: ПН-400-26-7-II;

ПНД №4: ПН-400-26-8-V.

Эти ПНД с площадью поверхности теплообмена F = 350 и 400 м2, с номинальным массовым расходом воды 159,7 и 208,3 кг/с.

.2.3 Выбор деаэратора питательной воды

Выбираем деаэратор для деаэрации питательной воды следующего типа: ДП-1000 с номинальной производительностью 277,8 кг/с или 1000 т/ч. Давление в деаэраторе 0.59 МПа. Колонка деаэратора присоединена к аккумуляторному баку деаэратора емкостью 120 м3, для запаса воды в аварийных ситуациях с обеспечением работы котлов на время 5 минут при блочной компоновке. [4]

2.2.4 Выбор деаэратора добавочной воды

С учетом максимального невозврата конденсата выбираем деаэратор для деаэрации добавочной воды типа ДА-300 с номинальной производительностью 83,3 кг/с или 300т/ч. Давление в деаэраторе 0,12 МПа. К колонке деаэратора присоединен аккумуляторный бак деаэратора емкостью 100 м3. [4]

.2.5 Выбор конденсатора

Конденсатор выбирают по максимальному расходу пара в конденсатор, температурам охлаждающей воды, по которым определяются давление в конденсаторе, расходу охлаждающей воды. Поверхность охлаждения конденсатора определяется по формуле:

FK= (2.12)

кмакс =0.6· D0 =0,6·192=115,2 - максимальный расход конденсата через конденсатор;

hпк, hвк - энтальпия отработавшего пара и конденсата, кДж/кг;

k - коэффициент теплопередачи, принимаем k = 6,00 кВт/ м2·°С;

Dtcp - среднелогарифмическая разность температур между паром и водой,°С

Dtср==7,3 °С (2.13)

FK==5950,16 м2

Выбираем конденсатор типа К2-6000-1 с поверхностью охлаждения F = 6000 м2 , и расходом охлаждающей воды равный 12400 м3/ч.[4]

.2.6 Выбор сетевых подогревателей

Сетевые подогреватели выбираются по необходимой площади поверхности нагрева, а также по давлению греющего пара и сетевой воды и по максимальному расходу пара на подогреватель. [4]

Тепловая нагрузка сетевого подогревателя 1 (ПСГ1) Qт = 69,75 МВт

Определим среднелогарифмический температурный напор в подогревателе:

Δtб = t`сп - tв.ос, (2.14)

Δtм = Өсп, (2.15)

Принимаем коэффициент теплопередачи для сетевого подогревателя равным k = 3.5 кВт/(м2·°C).

Поверхность теплообмена для сетевого подогревателя определяем по формуле:

 (2.16)

F =

В соответствии с полученными данными по справочнику выбираем два сетевых подогревателя, которые устанавливаются последовательно типоразмера ПСГ-1300-3-8-7-I. Основные характеристики: площадь поверхности теплообмена 1300 м2.[4]

.3 Выбор насосного оборудования

.3.1 Выбор питательных насосов

Выбор питательного насоса осуществляется из условия обеспечения парогенератора питательной водой, максимальное потребление которой определяется максимальным расходом ее на парогенератор с запасом 5¸8%.

Для барабанных парогенераторов давление в питательном патрубке насоса, необходимое для подачи питательной воды равно: Рн = 20,543 МПа;

Давление во всасывающем патрубке насоса равно: Рв = 0.795 МПа.

Повышение давления воды, которое будет создавать насос, МПа: [6]

Dрпн=(Рн-Рв)·y (2.17)

где y= (1.05¸1.1) - коэффициент запаса по давлению.

Dрпн = (20,543-0,795)·1.05 = 20,74 МПа.

Давление в нагнетательном патрубке с учетом коэффициента запаса yрк:

yрк = 1.05·Dрпн = 21,78 МПа.

С учетом запаса воды: Dпв.mах =1.06·Dпв = 197,803 ·1.06 = 209,671 кг/с = 754,8 т/ч .

Исходя из численных значений максимального расхода питательной воды Dпв.mах и давления в нагнетательном патрубке насоса yрк а также из стандартного оборудования, выбираем: три питательных насоса (два рабочих + один резервный) марки ПЭ 580-185, производительностью 580 т/ч, с напором 2030 м, частотой вращения 2985 об/мин, мощностью 4000 кВт и КПД равным 80%.[4 ]

2.3.2 Выбор конденсатных насосов

Конденсатные насосы служат для подачи конденсата из конденсатора через подогреватели низкого давления в деаэратор. Расчетная производительность конденсатного насоса определяется по формуле:

ркн=рд+ΣDрк-д+ Dрст.ж. (2.18)

По формуле (1.3) принимаем:

Dрст.ж.=rgDH·10-6 (2.19)

где r =795,4 м3/кг - плотность воды для tдв;

DH = 28¸35 м - высота подъема жидкости от уровня оси до уровня в барабане.

Dрст.ж.=798,4·9,81·33·10-6=0,257 МПа.

ΣDрк-д = 0,1¸0,5 МПа - для одного ПНД, ΣDрк-д = 0,2·4=0,8 МПа

ркн=0,6+0,8+0,257=1,647 МПа

Исходя из этого, устанавливаем систему конденсатных насосов из трех насосов (два рабочих + один резервный) типа КСВ-320-160. [4]

Вывод к разделу 2

На основании расчёта принципиальной тепловой схемы выбрано основное оборудование:

1)      два парогенератора типа Е-420-140ГМ (ТГМ-84Б)

2)      турбогенератор типа ТВФ-265

На основании расчёта принципиальной тепловой схемы выбрано вспомогательное оборудование:

1)   подогреватели высокого давления: ПВ-800-230-14, ПВ-800-230-21, ПВ-800-230-32 с поверхностью нагрева 800 м2;

2)   подогреватели низкого давления ПН-350-16-7-I, ПН-350-16-17-II с поверхностью нагрева 350 м2 и ПН-400-26-7-II, ПН-400-26-8-V с поверхностью нагрева 400 м2;

3)   деаэратор питательной воды с деаэрационной колонкой ДП-1000 с номинальной производительностью 1000 т/ч. Давление в деаэраторе 0.59 МПа. Деаэратор конденсата и добавочной воды с деаэрационной колонкой ДА-300 с номинальной производительностью 300 т/ч. Давление в деаэраторе 0,12 МПа.