Дубинин А.М. Источники и системы теплоснабжения промышленных предприятий

Подождите немного. Документ загружается.

111

действительный процесс (с учетом возврата теплоты трения в пар) истечения

(расширения) пара в турбине.

Рис. 12.5. Построение процесса истечения пара в турбине в hS

диаграмме (обозначения по тексту).

Поскольку пар на подогреватель низкого давления (п. н. д.) идет из

теплофикационного отбора (см. рис. 12.4), то давление пара в отборе на

п. н. д. будет равно давлению в сетевых подогревателях

пнд

= Р

сп

, а

энтальпия

пнд

′′

сп

′′

Давление насыщения в п. н. д., мПа, с учетом гидравлических потерь

пндн.пнд

92,0 РР

⋅

Из таблиц [7] по давлению

н.пнд

находим энтальпию конденсата

н.пнд

′

кДж / кг, и температуру,

°С, конденсата

н.пнд

112

Деаэраторы питательной воды на ТЭЦ применяются на давление

греющего пара

6,0

н.д1

Р мПа. Давление в отборе пара из турбины, мПа, на

деаэратор питательной воды с учетом гидравлических потерь

08,1

н.д1д1

⋅

РР .

Находим точку пересечения изобары

д1

Р с линией действительного

процесса истечения пара в турбине

ОK. Считываем энтальпию пара в отборе

на деаэратор питательной воды

д1

′

, кДж / кг. По давлению 6,0

н.д1

=Р мПа из

таблиц [7] находим энтальпию воды

н.д1

′

и температуру

н.д1

′

, °С.

Найдем точку пересечения линии

ОK с изобарой, равной давлению

промышленного пара на выходе из ТЭЦ (см. гидравлический расчет

паропровода)

п1

Р . Считываем энтальпию пара в промышленном отборе

турбины

′′

, кДж / кг. В турбине типа Т (теплофикационной)

промышленного отбора нет. Пар на промышленные нужды берется из

энергетических котлов через редукционно-охладительную установку РОУ1.

Поэтому для турбин типа Т точку пересечения изобары

п1

Р с линией ОK

искать не надо.

По температуре питательной воды

перед котлами находим

температуру насыщения в подогревателе высокого давления (п. в. д.) из

выражения

н.пвд

t tt

пв

Здесь

tΔ – недогрев питательной воды до температуры насыщения

(принимается 3

°С). По температуре насыщения в п.в.д. находим давление

насыщения пара

н..пвд

Р и энтальпию

н.пвд

′

из таблиц [7].

Давление пара в отборе из турбины на п.в.д. с учетом гидравлических

потерь

н..пвдпвд

08,1 РР

⋅

113

Находим точку пересечения изобары

пвд

Р с линией процесса в турбине

ОK на диаграмме hS (см. рис. 12.5). Считываем значение энтальпии пара из

отбора на п. в. д.

пвд

′′

Найденные таким образом энтальпии полезно записать в таблицу

№ 12.1.

Теперь можно перейти к определению расхода пара на теплообменные

аппараты.

Расход пара на сетевые подогреватели, кг / с:

(

)

()

спн.спсп

тп

ср

гвс

max

оТЭЦ

сп

η⋅

′

−

′′

QQQQ

Здесь

сп

η = 0,98 – коэффициент тепловых потерь подогревателя. Все

остальные параметры (см. исходные данные и табл. 12.1).

6. Тепловая мощность, кВт, сетевых подогревателей:

(

)

н.спспспсп

hhDQ

′

−

′

Тепловая мощность пиковой водогрейной котельной, кВт,

(

)

(

)

тп

ср

гвс

max

оТЭЦпвк

α1 QQQQQ

−= .

Расход пара на деаэратор подпиточной воды.

Для подпитки тепловых сетей устанавливаются атмосферные

деаэраторы, находящиеся под давлением

д2

Р = 0,12 мПа. Пар используется

из того же отбора, из которого идет пар на деаэратор питательной воды.

Поскольку в этом отборе давление пара равно

648,06,008,108,1

нд1д1

=⋅=

⋅

РР

мПа, то для уменьшения давления до 0,12 мПа устанавливается РОУ2

(см. рис. 12.4). Из таблиц [7] по

д2

Р = 0,12 мПа находим энтальпию пара

д2

′

конденсата

д2

′

, кДж / кг, и температуру насыщения

t .

114

Таблица 12.1

Параметры пара в отборах из турбины и в подогревателях

Параметры

отбора

Параметры в

подогревателях

Назначение отбора

пара из турбины

Р,

мПа

h″,

кДж/кг

мПа

°С

h′

кДж/кг

Сетевые подогреватели, (СП)

Подогреватели низкого

давления, (п.н.д.)

Питательный деаэратор, (д1)

Подогреватель высокого

давления, (п.в.д.)

Промышленный отбор, (п)

Расход пара на деаэратор подпиточной воды, кг / с, находится из

выражения

∗

−

′′

−

′

19,4

д2

под.вд2

где

.20

−=

∗

под.в

G – расход подпиточной воды в тепловые сети, кг / с,

(см. исходные данные).

Производительность подпиточного деаэратора равна

под.вд2

GG = х 3,6, т / ч.

Расход умягченной воды, кг / с, поступающей в головку подпиточного

деаэратора, определяется из уравнения сохранения массы подпиточного

деаэратора:

д2под.в1

DGG

хов

−

Расход пара, кг / с, на подогреватель умягченной воды, поступающий в

подпиточный деаэратор, рассчитывается из уравнения теплового

баланса подогревателя:

115

(

)

()

19,4

п1п1

⋅

′

−

′′

−

∗

хов

ховп

где энтальпии пара

п1

′′

и конденсата

п1

′

находятся по давлению в

подпиточном деаэраторе

д2

Р = 0,12 мПа из таблиц [7], η = 0,98,

∗

= 85°С

(см. пп. 8). Тепловая мощность, кВт, подогревателя

()

п1п1п1п1

hhDQ

′

−

′′

= .

хов1

= 27°С.

10.

Определим паропроизводительность котельного цеха, кг / с, в первом

приближении:

(

)

КDDDDDDD

⋅

снмхп1д2сппк

где коэффициент

K учитывает увеличение расхода пара из котлов на п. в. д.,

п. н. д., деаэратор питательной воды. Эти расходы мы пока не знаем.

Поэтому коэффициент

K задаем для первого приближения в пределах

1,15

÷ 1,3. Расходы пара, кг / с, на собственные нужды котельного цеха и

мазутное хозяйство принимаются

1 ,03,0

мхпсн

DDD .

11.

Расход продувочной воды, кг / с, из энергетических котлов определим

из выражения

пр

100

DG ⋅=

где

пр

α рассчитывается по качеству водопроводной воды и давлению в

барабане котлов из [28]. Если данные по качеству водопроводной воды

отсутствуют, то

пр

α принимается в пределах от 3 до 15 %.

12.

Расход продувочной воды, кг / с, сливаемой в канализацию из

сепаратора непрерывной продувки (СНП), рассчитывается из

выражения

прпр

′

−

′′

−

′′

′

∗

где

прпр

, hh

′′′

– энтальпия пара и конденсата, выходящих из СНП, кДж / кг,

находятся по давлению в деаэраторе питательной воды

Р = 0,6 мПа, с

которым СНП связан трубопроводом, из таблиц [7];

∗

пр

h – энтальпия

116

продувочной воды, кДж / кг. Находится по давлению в барабане котлов 14

мПа из таблиц [7].

13.

Выход вторичного пара, кг / с, из СНП находится из уравнения

сохранения массы для СНП из выражения

прпрпр

GGD

′

−

14.

Тепловая мощность охладителя непрерывной продувки котлов, кВт,

находится из выражения

(

)

3прпрохл

19,4 thGQ

−

′

где

t – температура продувочной воды после охладителя перед сливом в

барботёр и канализацию, принимается равной 50

°С. Остальные параметры

использованы ранее.

15.

Расход водопроводной воды, кг / с, на входе в ТЭЦ:

(

)

[

]

прппод.впв.в

03,0β125,1 GDGDG

′

−

где

()

β1

−D – невозврат конденсата промышленного пара с производства на

ТЭЦ,

под.в

G – расход подпиточной воды в тепловые сети,

03,0 D – потеря пара

и конденсата внутри ТЭЦ,

пр

′

– сброс продувочной воды в канализацию,

кг / с. Эти потери надо восполнять водопроводной водой. Коэффициент 1,25

учитывает дополнительный расход водопроводной воды, идущей на

промывку фильтров ХВО после их регенерации.

16.

Температура водопроводной воды, °С, после охладителя непрерывной

продувки котлов (перед химводоочисткой)

(

)

19,4

в.в

3прпр

хв.в

⋅

−

′

thG

tt .

17.

Расход умягченной воды после ХВО, кг / с, идущей на восполнение

потерь, связанных с невозвратом конденсата промышленного пара,

пара и конденсата внутри ТЭЦ и с продувочной водой, сбрасываемой в

канализацию, найдем из выражения

хов1

в.в

хов2

25,1

G −=

117

Подается вода в конденсатор турбины (см. рис. 12.4).

хов1

G (см. пп.8)

18.

Найдем расход пара, кг / с, на подогреватель низкого давления из

выражения

(

)

()

к1н.пндпнд

к1

хов2пнд

19,4η

19,4

tthh

−−

′

−

′′

−

где

пнд

′′

н.пнд

′

– энтальпии пара и конденсата в отборе на п. н. д. и в

подогревателе н. д. (см. пп. 4).

t – температура воды за п. н. д. Принимается

н.пнд1

tt =

– 5, °С (

н.пнд

см. пп. 4).

t – температура конденсата при давлении в

конденсаторе

Р = 0,003 мПа, определяется по таблицам [7]; η = 0,98.

19.

Расходы пара на деаэратор питательной воды и подогреватель

высокого давления находятся из решения системы двух уравнений

теплового баланса упомянутых устройств.

Расход пара, кг / с, на деаэратор питательной воды

()

д1

авва

асса

⋅+⋅

−⋅

Расход пара, кг / с, на п. в. д.

()

пвд

авва

сввс

⋅+⋅

где

н.д1н.пвд

hhа

′

−

′

= ;

н.д1д1

hhв

′

−

′′

= ; ВhАс

−

′

⋅

н.д1

п1пмхпндхов2прсп

β DDDDGDDА

⋅+++++= ;

(

)

[

]

2п1пмх1пндхов2прпрн.спсп

19,4β19,4 tDDDtDGhDhDВ

⋅

′′

⋅+

′

⋅=

;

н.д1пвн.пвдпвд1

hhhhа

′

−

′

−

′′

= ;

н.д1пв1

hhв

′

−

′

= ;

(

)

н.д1пв1

hhАс

′

−

′

; η = 0,98.

Здесь

– температура возвращаемого конденсата с производства и

мазутного хозяйства, принимается 95

°С;

пв

′

– энтальпия питательной воды,

кДж / кг, определяется по давлению в котле (

= 14 мПа) и температуре

питательной воды (

пв

= 230°С) из таблиц [7]. Все остальные величины

использованы ранее.

20.

Определим производительность, кг / с, питательного деаэратора

пвдмхпп1пндхов2спд1прд1

β DDDDDGDDDG

⋅

+++= .

118

21. Определим расход питательной воды в редукционно охладительные

установки, кг / с, промышленного пара

(

)

РОУ1

G и пара, идущего на

деаэратор подпиточной воды тепловых сетей

(

)

РОУ2

G :

пвп

пп

пРОУ1

′

−

′′

−

′′

∗

пвд1

д2д1

д2РОУ2

′

−

′′

−

′′

где

∗

h – энтальпия промышленного пара на выходе из ТЭЦ. Находится по

давлению и температуре промышленного пара (см. расчет паропровода) из

таблиц [7]. Энтальпия насыщенного пара

д2

′

находится из [7] по давлению в

подпиточном деаэраторе 0,12 мПа.

Все входящие в упомянутые выражения параметры использованы

ранее. Для теплофикационных турбин

′

заменяется на

′

и находится из

таблиц [7] по

Р = 14 мПа и

t = 565°С за парогенератором.

22.

Определим потребность в паре, кг / с, всеми паротурбинными

установками:

мхп1пндпвдд2д1сппт

DDDDDDDDD

Для теплофикационных турбин принять в этом выражении

,0 ,0

мхп

== DD т. к. этот пар на промышленные нужды и мазутное хозяйство

не проходит через турбины, а забирается непосредственно из котлов через

РОУ1.

23.

Определим паропроизводительность котельной, кг / с:

()

РОУ2РОУ1снтк

GGDDD +−+=

∗

псн

03,0 DD

(расход пара на собственные нужды).

Для теплофикационных турбин расход пара на промышленные нужды

добавляется в последнее выражение (23).

24.

Сравним паропроизводительность котельного цеха

∗

D с принятой в

первом приближении

D (см. пп. 10).

%100

кк

⋅

−

∗

. Ошибка не

должна превышать 2 %. В противном случае перезадать

К в

выражении 10 и повторить расчеты с новым значением

∗∗

, равным

(

К+К

∗

)⋅0,5. Причем

119

∗

Здесь

D (см. пп. 10).

25.

Проверка материального баланса котельного цеха. Расходы

теплоносителя на входе в котлы

д1

G и на выходе из котлов

РОУ2РОУ1прк

GGGD +++

∗

должны быть равны.

Оценка погрешности вычислений:

()

%100

д1

РОУ2РОУ1пркд1

⋅

+++−

∗

GGGDG

Допустимая погрешность равна 2 %.

26.

Определим электрическую мощность, кВт, электрогенераторов ТЭЦ:

()

(

)

(

)

(

)

()()()

.ηη

пвдопвдд1од2д1п1

спопндсппомхп

мээ

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

′′

−

′′

−

′′

+++

′

−

′

−

′

⋅=

hhDhhDDD

hhDDhhDD

Принимаем кпд генератора

= 0,98 и механический η

= 0,97.

Для теплофикационных турбин в последнем выражении

D и

мх

принять равным нулю, т. к. этот пар через турбину не проходит.

27.

Далее надо построить температурный график:

(

)

∗∗∗

н21

τ, tf

, где

∗

t –

среднесуточная температура наружного воздуха,

°С. При помощи

температурного графика устанавливается равенство тепловой

мощности абонентов и мощности, отпускаемой в водяные тепловые

сети от ТЭЦ, при любой среднесуточной температуре наружного

воздуха. При этом поддерживается температура внутри помещений

абонентов на расчетном уровне.

Температура в прямом трубопроводе сети,

°С:

()

xг

гвс

τ tt

′

−

⋅

∗

Температура в обратном трубопроводе тепловой сети на входе в ТЭЦ

после ЦТП,

°С, вычисляется из выражения

120

(

)

xхгвс

⋅

−

′

−=

∗

ttG

где

– температура в прямой сети за второй ступенью подогрева воды на

горячее водоснабжение (г. в. с.) на ЦТП,

°С:

()

8,0

-18

ττ

-18

6418τ

′

⋅

⎥

⎦

⎤

⎢

⎣

⎡

−

′

−

′

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

′

∗∗

– температура за отопительными приборами абонентов перед первой

ступенью подогрева воды на горячее водоснабжение на ЦТП,

°С:

8,0

-18

6418τ

′

⋅−

⎟

⎠

⎞

⎜

⎝

⎛

′

∗∗

где

tt Δ−=

′

, где

= 10°С (принимается),

t = 5°С,

ргвс

, GG – расчетные

расходы воды на горячее водоснабжение и общий на выходе из ТЭЦ

(см. гидравлический расчет водяных тепловых сетей).

′

– см.

исходные данные. Остальные обозначения встречались ранее. Задавая ряд

значений среднесуточной температуры наружного воздуха

∗

t , строится

температурный график в осях

∗∗

−

н1,2

τ t

. Не забывать делать срезку

температуры в прямой сети на уровне 70

°С, необходимую для подогрева

водопроводной воды для горячего водоснабжения на ЦТП при температуре

воды в обратном трубопроводе водяной тепловой сети ниже 55

°С.

Выбор оборудования ТЭЦ

Методика выбора пригодна как для вновь проектируемых, так и

расширяемых ТЭЦ, связанных с энергетической системой.

Выбор типа и числа турбогенераторов

Сначала выбирают тип турбогенераторов. Если от ТЭЦ отпускается

абонентам только отопительная нагрузка и в небольших количествах

промышленный пар, то выбирают турбины типа T (с теплофикационным