Расчет тепловой схемы теплоэлектроцентрали, страница 6

Построение цикла теплофикации проводят по T–S диаграмме (рис. 4). Линию х = 0 (полная конденсация пара) до критической точки К и линию х = 1 (насыщенный водяной пар) строят по табличным данным  зависимости энтропии воды и насыщенного пара от температуры. Линию 1–2–3, характеризующую процесс охлаждения пара в турбине, строят по значениям температуры и энтропии перегретого пара в отборах (см. табл. 1). Из точки 3 (пар в конденсаторе) проводят изотерму Т_К до пересечения с линией х = 0 – получают точку 4 (конденсат в конденсаторе). Затем проводят изотерму   от линии х = 0 (точка 6) до линии х = 1 (точка 7). Полученная таким образом линия 6 – 7 отражает процесс испарения воды в парогенераторе. Проводя изотерму Т₃ и соединяя точки 8 и 2, получают линию 2–8–5, характеризующую процесс охлаждения и конденсации пара в сетевом подогревателе. Соединяя точки 7 и 1, получают линию 1–2–3–4–5–6–7–1 – теплофикационный цикл.

КПД паросиловой установки, работающей по схеме Ренкина, определяют по формуле

h_КЕ=(I₀-I^П₃)/(I₀-I_K).                                                (43)

8.  Пример  расчета

Исходные данные:

·  электрическая мощность турбины: N = 40 000 кВт;

·  начальные параметры пара: Р₀ = 12,0 МПа, Т₀ = 565 ºС;

·  конечные параметры пара: Р_БК = 25,0 кПа;

·  давление регулируемого отбора пара: Р₃ = 1,0 МПа;

·  давление в барабане котла: Р_БАР  = 4,0 МПа;

·  схема отпуска теплоты с ТЭЦ: горячая вода на отопление и коммунально-бытовые нужды; теплофикационная установка, включающая в себя сетевой подогреватель;

Рис.  4.   Построение цикла теплофикации.

·  количество отпускаемой с ТЭЦ теплоты Q_ОТ = 40 000 кВт;

·  температурный график сети в расчетном режиме: 150 - 80 ºС;

·  тип парогенератора – барабанный;

·  температура питательной воды Т^ПВ_К = 260 ºС;

·  коэффициент расхода пара на собственные нужды котельной К_К = 0,012;

·  коэффициент расхода пара на собственные нужды машзала К_М = 0,0084;

·  коэффициент непрерывной продувки парогенератора a = 1,5;

·  число отборов на регенерацию (включая регулируемые) – 6;

·  КПД подогревателей h_П = 0,79;

·  электрический КПД генератора h_ЭГ = 0,95;

·  внутренние относительные КПД генератора по отсекам h_В = 0,84;  h_Н = 0,64;

·  КПД сетевого подогревателя h_СП = 0,86;

·  КПД парогенератора h_ПГ = 0,85;

·  остальные данные, необходимые для расчета, взяты из литературы.

Построение  процесса  расширения  пара  в  турбине

Построение процесса расширения пара в турбине производим по I–S диаграмме водяного пара (рис. ?). По заданным начальным параметрам пара               Р₀ = 12 МПа и Т₀ = 565 ºС находим начальную точку А. Из точки А проводим вниз вертикальную линию до пересечения с изобарой Р₃ = 1,0 МПа – получаем точку В'. Линия АВ' характеризует идеальный процесс расширения пара в первом отсеке турбины.

Далее по диаграмме определяем энтальпии пара в точках А и В' (I_А и I_В'):

I_А = 3520 кДж/кг;

I_{В '}  = 2825 кДж/кг.

По формуле (1) определяем величину Н₀':

Н₀' = (3520  - 2825 )0,84 = 584  кДж/кг.

По формуле (3) определяем энтальпию пара в конце расширения в первом отсеке:

I_В = 3520 – 584 = 2936   кДж/кг.

На пересечении адиабаты I_В и изобары Р₃ находим точку В. Соединяя затем точки А и В, получаем линию, соответствующую процессу расширения пара в первом отсеке реальной турбины.

После этого из точки В проводим вниз вертикальную линию до пересечения с изобарой Р_БК = 25 кПа – получаем точку С'. Линия ВС' характеризует идеальный процесс расширения пара во втором  отсеке турбины. Определяем энтальпию пара в точке С':

I_{С '}  = 2310 кДж/кг.

По формулам (1), (2) определяем:

Н'' = (2936  - 2310 )0,64 = 400  кДж/кг;

I_С = 2936 – 400 = 2536   кДж/кг.

На пересечении адиабаты I_С и изобары Р_БК находим точку В и проводим линию ВС, соответствующую процессу расширения пара во втором отсеке.

Общий используемый теплоперепад в турбине

Н₁ = 3520 - 2536 = 984 кДж/кг.

Определение  температур  питательной  воды

Строим график (см. рис. 3): по оси ординат откладываем температуру             (в °С), по оси абсцисс – произвольные, но равные отрезки, условно обозначающие ступени подогрева воды. По заданному давлению отработанного пара в конденсаторе Р_БК определяем температуру конденсации пара (табл. 2, приложение): Т_БК = 65 °С.

Откладываем ее на оси температур слева. Справа на оси температур откладываем температуру питательной воды в котле = 260 °С.

После этого на I–S диаграмме из точки В, по изобаре Р₃ опускаемся до пересечения с линией х = 1 – получаем точку D, характеризующую состояние пара в момент его конденсации в деаэраторе. По диаграмме определяем температуру пара (конденсата) в точке D: = 180 °С.

Таким образом, линия ВD соответствует процессу охлаждения перегретого пара (при постоянном давлении Р₃) в деаэраторе до температуры его конденсации.

Рассчитываем температуру воды в подогревателях низкого давления по формулам (5) – (8):

DT_НД = (180  -  65)/4  = 29 °С;

t(ПНД₁) = 65 + 29 = 94 °С;

t(ПНД₂) = 94 + 29 = 123 °С;

t(ПНД₃) = 123 + 29 = 152 °С.

Затем определяем температуру воды в подогревателях высокого давления по формулам (9) – (11):

DT_ВД = (260 - 180)/3 = 27 °С;

t(ПВД₂) = 180 + 27 = 207 °С;

t(ПВД₁) = 207 + 27 = 234 °С .

Полученные значения температур откладываем на графике и  получаем линию 1.

Теперь необходимо определить температуру конденсата в подогревателях. Для этого на графике (см. рис. 3) к полученным значениям температур питательной воды во всех подогревателях (кроме деаэратора) прибавляем 5 °С, полученные точки соединяем ломаной линией 2, отражающей температуры конденсата в подогревателях.

Определение  температуры  и  давления  пара  в  отборах

По полученному значению температуры конденсата в первом подогревателе  = 239 °С определяем давление пара  в первом отборе (табл. 1, приложение): Р₁ = 3,24 МПа.