Термодинамический расчет тепловой схемы теплоэнергетических установок

Термодинамический расчет тепловой схемы ТЭУ.

Режим работы ТЭУ и показатели их экономичности определяются графиками тепловых нагрузок, расходом и температурой сетевой воды. Отпуск теплоты, температуры сетевой воды  t_пс , t_ос и расход воды определяются температурой наружного воздуха, соотношением нагрузок отопления и горячего водоснабжения. Отпуск теплоты в соответствии с графиком нагрузки обеспечивается за счет теплофикационных отборов турбин с подогревом сетевой воды в основных сетевых подогревателях и пиковых источников теплоты.

Графики тепловых нагрузок строятся в виде номограммы (рис1.) [1]

1.   График продолжительности стояния температур наружного воздуха

t_вз = f(t) для заданного района функционирования ТЭУ. (кривая 1).

2.  График зависимости тепловой нагрузки от температуры наружного воздуха Q^т = f(t_вз) (линия 2).

При расчетной для отопления температуре наружного воздуха  t_вз = - 39 ⁰С Среднегодовая тепловая нагрузка горячего водоснабжения Q^г_тэс =33,8 МВт.

Началу и окончанию отопительного сезона соответствует температура наружного воздуха t_вз = + 8 ⁰С. [3]

3.  График температуры сетевой воды:

t_пс = f (t_вз) (линия 3), t_ос = f (t_вз) (линия 4). При расчетной температуре теплового равновесия (t_пс= t_ос= t_вз= 18⁰С ) оба температурных графика исходят из одной точки с координатами по оси абцисс и ординат, равными +18 ⁰С.

По условиям горячего водоснабжения температура прямой воды не может быть менее 80 ⁰С, поэтому линия 3 имеет излом при t_пс=80⁰С (точка А), а на линии 4 соответствующий излом в точке В.

Максимально возможная температура подогрева сетевой воды ограничена температурой насыщения греющего пара, определяемой предельным давлением пара P_Т1 в Т-отборе турбины данного типа. Падение давления в линии отбора принимается 0,1Р_Т1. Таким образом, если Р_Т1=0,25 МПа, то в сетевом подогревателе, подключенном к этому отбору, давление составит уже 0,224 Мпа. Максимально возможная температура подогрева сетевой воды определяется температурой насыщения при данном давлении пара в сетевом подогревателе за вычетом температурного напора (равного обычно 5…7 градусам), являющегося недогревом до температуры насыщения греющего пара. Т.о. t^св_мax= 124 – 6 = 118⁰С.

Из точки С ( которая находится как С=t= t_ос +( t_пс- t_ос )a_ТЭЦ, где a_ТЭЦ принимаем равным 0,7, т.о. С= 80+(150-80)0,7=129⁰С ), проводится линия M1-N1 параллельно линии 4. В точке N1 температура на выходе из сетевого подогревателя достигает предельного значения. Точка N1 переносится на график  Q^т = f(t_вз), и строится линия M – N, характеризующая максимальную нагрузку Q^T_M теплофикационных отборов турбины. В точке N нагрузка теплофикационных отборов изменяется пропорционально снижению разности температур в сетевых подогревателях.  

4.График продолжительности тепловых нагрузок (кривая 5 ) Q^т = f(t).

Строим путем переноса соответствующих точек с графиков Q^т = f(t_вз) и t_вз = f(t).

Расчетное годовое значение t=8760 ч/год. Пиковая часть графика лежит выше линии M2 – N2 характеризует отпуск теплоты от пиковых источников теплоты. Базовая часть графика  (ниже линии M2 – N2) характеризует отпуск теплоты из теплофикационных отборов турбины. 

5. Уточняем коэффициент теплофикации:

6.Рассчитываем годовой отпуск теплоты

, где   

Q_min – минимальная нагрузка ( при температуре воздуха 8⁰С);

Q^Т_ТЭС  - теплофикационная нагрузка ТЭС;

t_от – подолжительность отопительного периода.

n- показатель степени

где       Q^Г_ТЭС – нагрузка горячего водоснабжения ;

t^ср_вз – средняя за отопительный период температура наружного воздуха                   

7. Рассчитываем годовой отпуск теплоты основными источниками теплоты

8. За расчетный режим работы принимаем режим при среднегодовой тепловой нагрузке отборов турбины:

Расчет сетевой подогревательной установки

Для расчетного режима (при среднегодовой тепловой нагрузке ) требуется следующий подогрев сетевой воды:

, ⁰С, где t_п.с. – температура прямой сетевой воды, определяемая по рис. 1 находим ;

t_о.с. – температура обратной сетевой воды, по рис. 2 находим

⁰С.

Распределяем этот подогрев поровну между первым и вторым сетевыми подогревателями:

, ⁰C, где n_ПС – количество сетевых подогревателей. Из паспорта турбины n_ПС = 2.

⁰C.

Отсюда находим температуру между подогревателями:

, ⁰C,

 ⁰C.

Температура насыщения в сетевых подогревателях:

, ⁰С,

, ⁰С,

где dt_ПС – величина недогрева воды в сетевом подогревателе. Примем dt_ПС =5,5 ⁰С для ПС1 и dt_ПС = 7⁰С для ПС2.

⁰С

⁰С.

Давление насыщения в сетевых подогревателях определяем по температуре насыщения в соответствующем подогревателе:

 бар

 бар.

Давление Т-отборов турбины:

, бар,

, бар, где 1,1 – коэффициент, учитывающий потерю давления в паропроводе от отбора до подогревателя.

 бар

 бар.

Расход пара на сетевые подогреватели:

, кг/с,

, кг/с, где h_то – КПД теплообменника. Примем h_то = 0,98

h_Т1 – энтальпия пара в отборе турбины. По давлению в этом отборе Р_Т1 = 0,24 бар           находим h_Т1 = 2621 кДж/кг;

h_Т2 – энтальпия пара в отборе турбины. По давлению в этом отборе Р_Т2 = 0,46 бар находим h_Т2 = 2709