Башенная градирня является теплообменным аппаратом и предназначена для охлаждения циркуляционной воды, отводящей тепло от пара, газа, масла, подшипников и других элементов при работе тепловой электростанции. Экономичность работы турбины во многом зависит от эффективности работы градирни.

Охлаждение воды в градирни осуществляется за счёт передачи тепла от воды к воздуху вследствии испарения (массопереноса) происходящего в результате разности парциальных давлений водяных паров воды и воздуха, а также за счёт конвективного теплообмена происходящего вследствии разности температур воды и воздуха.

Основной характеристикой градирни является плотность орошения, которая характеризует отношение расхода циркулирующей воды Gц к площади оросителя Fор:

Необходимая площадь орошения градирни:

Fор=fудN к

где fуд - удельная площадь градирни, fуд=0,025 - 0,05м/кВт, принимаем fуд=0,03 м/кВт;

Nк - конденсационная мощность станции.

Для ТЭЦ с турбинами 2*Т-110/120-130 и ПТ-80/100-130

Nк=2*120+100=340 кВт

Fор=0,03*340*10=10200м

На ТЭС устанавливаются не менее двух градирен.

Типовые гиперболические железобетонные плёночные градирни имеют площадь орошения 2100, 2600, 3200, 4000, 6400, 9200м.

Количество устанавливаемых градирен:

При эксплуатации градирен в зимний период происходит их обмерзание, что затрудняет доступ холодного воздуха в оросительную систему и вызывает разрушение градирни. Для борьбы с обмерзанием осуществляем периферийное орошение нижних рядов реек и строительных конструкций оросительной системы струями тёплой воды из конденсаторов, ограждаем деревянными щитами входные окна. Для предотвращения обрастания оросителей водорослями циркуляционную воду необходимо хлорировать. Схема технического водоснабжения с градирнями предусматривает центральную насосную станцию. Охлажденная вода после градирни самотеком по железобетонным каналам поступает на всас циркуляционных насосов. Их установка обеспечивает работу насосов под заливом. Во избежание накипеобразования в трубной системе конденсаторов циркуляционную воду подкисляют. На насосной станции применяют центробежные насосы, создающие давление воды в 2,3 МПа.

7. Выбор водоподготовительной установки и водно-химического режима ТЭЦ

7.1 Выбор и расчёт водоподготовительной установки

7.1.1 Показатели качества исходной воды и их пересчёт в мг-экв/кг

Взвешенные вещества: 50 мг/кг

Сухой остаток: -

Минеральный остаток: 116,9 мг/кг

Окисляемость по О2: 12,5 мг/кг

Жёсткость общая: 3,2 мг-экв/кг

Жёсткость карбонатная: 3,0 мг-экв/кг

Жёсткость некарбонатная: 0,2 мг-экв/кг

Табл.7.1 Содержание ионов и окислов

7.1.2 Выбор метода и схемы очистки воды

Данный выбор производится в зависимости от качества исходной воды, а также от типа котлоагрегата, требований к качеству обработанной воды.

Возможные методы обработки: ионный обмен, термический или мембранный.

Восполнение потерь методом ионного обмена производится в том случае, если суммарное содержание анионов сильных кислот в исходной воде будет менее 5 мг экв/кг:

Аск(Cl,SO4,NO3,NO2)<5мг экв/кг

и при отсутствии специфических органических соединений, которые не могут быть удалены при коагуляции.

Термический метод допускается применять при соответствующем технико-экономическом обосновании и при наличии в воде упомянутых органических загрязнений.

Мембранные методы в качестве первой ступени обработки воды с дообессоливанием её методами ионного обмена применяют при суммарном содержании анионов сильных кислот более 5мг экв/кг.

Так как у нас

Аск=Cl+SO4+NO3+NO2=0,1+0,236+0,005

Аск=0,368мг экв/кг<5мг экв/кг,

то обработку исходной воды будем производить методом ионного обмена.

Выбор конкретной ионообменной схемы обессоливания ведётся в зависимости от котлоагрегата.

Для ТЭС с барабанными котлами в зависимости от параметров пара, способа регулирования, температуры перегрева пара и качества исходной воды применяют упрощённую или 2-х ступенчатую схему обессоливания.

При Аск<2мг экв/кг - схема упрощённая;

Т.е. Н1 - Н2 - Д - А2

При Аск>2мг экв/кг - схема двухступенчатая;

Т.е. Н1 - А1 - Н2 - Д - А2

На ТЭС с прямоточными котлами применяют только трёхступенчатое обессоливание:

Н1 - А1 - Н2 - Д - А2 - ФСД

Так как Аск=0,368мг экв/кг<2мг экв/кг, то схема обработки воды будет упрощённой.

7.1.3 Показатели качества воды после отдельных стадий её обработки

Предварительная обработка воды

Так как Жк исх=3мг экв/кг>2мг экв/кг, то для предварительной обработки воды выбираем коагуляцию FeSO4 с известкованием.

А) Жёсткость остаточная:

Карбонатная Жк ост=0,7мг экв/кг;

Некарбонатная Жнк ост=Жнк исх +КFe =0,2+0,5=0,7мг экв/кг;

Где КFe =0,2 …0,7 мг экв/кг - доза коагулянта. Принимаем КFe=0,5мг экв/кг.

Общая Жо ост=0,7+Жнк исх+КFe=0,7+0,2+0.5=1,4мг экв/кг.

Б) Щёлочность остаточная:

Щост=0,7+изв=0,7+0,3=1мг экв/кг,

Где изв =0,3…0,4 мг экв/кг - избыток извести при известковании исходной воды. Принимаем изв=0,3мг экв/кг.

В) Концентрация сульфат-ионов:

SO4 ост=SO4 исх+КFe = 0,5+0,263=0,763мг экв/кг.

Г) Концентрация Cl не изменяется.

Д) Концентрация SiO3 ост=0,6*SiO3 исх=0,6*0,34=0,204мг экв/кг.

Схема обработки воды упрощённая ввиду отсутствия в ней фильтра А1, который обычно загружают низкоосновным анионитом АН-31, для удаления анионов сильных кислот. Этим фильтром пренебрегаем, и все анионы сильных и слабых кислот будут удаляться в фильтре А2, который загружен высокоосновным анионитом АВ-17-8.

Ионитная часть схемы ВПУ

А) Первая ступень Н - катионирования (Н1).

В этом фильтре удаляются катионы Ca, Mg и Na в количестве Жо ост+2,15*Na, мг экв/кг, где Жо ост - общая остаточная жёсткость после предочистки.

Uн1=Жо ост+2,15*Na=1,4+2,15*0,17=1,8мг экв/кг.

Жёсткость воды после Н1 составляет 0,2…0,3мг экв/кг.

Кислотность воды равна:

(SO4+Cl+NO3+NO2)исх+KFe=0,263+0,1+0,005+0,5=0,868мг экв/кг.

Б) Вторая ступень Н - катионирования (Н2).

В фильтре Н2 удаляются катионы в количестве:

UН2=0,2…0,3мг экв/кг.

Для дальнейших расчётов принимаем UH2=0,25мг экв/кг.

Кислотность воды после фильтра Н2 не выше 0,05мг экв/кг.

В) Декарбонизатор.

Остаточная концентрация CO2 после декарбонизатора принимается в пределах 3…10мг/кг.

Принимаем CO2 ост=5мг/кг; CO2 ост=5/44=0,114мг экв/кг.

Г) Вторая ступень анионирования (А2).

В фильтре А2 в схеме упрощённого обессоливания удаляются анионы сильных и слабых кислот, оставшиеся после предочистки, и CO2 после декарбонизатора:

UA2=(SO4+NO3+Cl)исх+SiO3 ост+КFe+CO2 ост=0,263+ 0,1+ 0,005+ 0,204+ 0,5+ 0,114=1,186мг экв/кг.

Качество обессоленной воды после фильтра А2 в схеме упрощённого обессоливания:

Солесодержание - 0,5…5мг/кг;

Кремнесодержание - 0,1…0,3мг/кг.

7.1.4 Определение производительности ВПУ

На ТЭС с первым котлоагрегатом включается водоподготовка, определяемая конкретными условиями развития теплосетей и промышленных предприятий.

Расчётная производительность обессоливающей установки для ТЭС принимается равной 2-м процентам от суммарной производительности котлов и, кроме того:

для электростанций с барабанными котлами - на 25т/ч;

для барабанных котлов учитывают потери с продувкой из барабана.

QВПУ обес=2%Dn+25+pDn

где D - паропроизводительность котлов;

n - число котлов;

p - потери с продувкой;

Для рассчитываемого проекта:

QВПУ обес=0,02*3*420+0,006*3*420+25+0,2*200*1,5=118т/ч

Производительность схемы умягчения для подпитки теплосети принимается равной 2% объёма сетевой воды в системе теплоснабжения:

 QВПУ Na=2%GСВ

Для турбин ПТ - 80 GСВ=2300 т/ч,

Для турбин Т - 110 GСВ=3500 - 4500т/ч,

принимаем GСВ т-110=4000т/ч.

QВПУ Na=0,02(2*2300+4000)=206т/ч.

7.1.5 Методика расчёта схемы ВПУ

Расчёт ионитных фильтров

Расчёт ведётся с последнего фильтра по процессу очистки воды с целью учёта воды на собственные нужды.

Необходимая площадь фильтрования:

где Q - производительность фильтров без учёта расхода воды на их собственные нужды, /ч;

- скорость фильтрования.

Число установленных фильтров одинакового диаметра принимается не менее трёх.

Необходимая площадь фильтрования каждого фильтра:

По вычисленной площади определяется диаметр фильтра и по справочным данным принимается ближайший больший стандартный. Затем площадь фильтра пересчитывается с учётом изменения диаметра:

Продолжительность фильтроцикла каждого фильтра для (m-1) фильтров, т.е. при одном резервном или ремонтном, определяем:

где Тu - полезная продолжительность фильтроцикла, ч;

U - суммарное содержание катионов или анионов в воде,поступающей на фильтр,мг экв/кг;

Q - производительность фильтров, /ч;

h - высота слоя ионита, м;

fст - сечение фильтра, (стандартного);

m - число фильтров;

ер - рабочая обменная ёмкость ионита, г экв/, (табл.1.6 (9)).

Количество регенераций в сутки:

где t - продолжительность операций, связанных с регенерацией фильтров, t=1,5-2ч, принимаем t=1,8ч.

Объём ионитных материалов, загруженных в фильтры во влажном состоянии:

Расход воды на собственные нужды рассчитываемой группы фильтров:

где Рu -удельный расход на собственные нужды фильтров, м/м ионита (табл.1.7 (9)).

Расход химических реагентов (H2SO4, NaOH, NaCl) на регенерацию одного фильтра:

где b - удельный расход химреагентов, кг/м, (табл.1.6 (9));

С - содержание активно действующего вешества в техническом продукте, % (CH SO=75%, СNaOH=42%,CNaCl=95%).

Суточный расход химических реагентов на регенерацию группы одноимённых фильтров:

Часовой расход воды, который должен быть подан на следующую рассчитываемую группу фильтров:

Результаты расчёта приведены в табл.7.2.

Табл.7.2 Результаты расчёта ионитных фильтров

Расчёт предочистки

А) Осветлительные фильтры Необходимая площадь фильтрования:

где Qo=Qбр+Qбр=127,37+210,53=337,9/ч,

для осветлительных фильтров =5-10м/ч, принимаем =8м/ч.

Принимая диаметр равным dст=3,4м вычислим необходимую площадь фильтрования каждого фильтра:

Далее определим необходимое число фильтров:

Расход воды на взрыхляющую промывку каждого фильтра:

где fо ст - сечение осветлительного фильтра, ;

i - интенсивность взрыхления фильтра, загруженного антрацитом, 12л/с*;

tвзр - продолжительность взрыхления (5-10 минут).

Расход воды на отмывку осветлительного фильтра (спуск первого фильтрата в дренаж):

где tотм - продолжительность отмывки (10 минут).

Часовой расход воды на промывку осветлительных фильтров:

где mо - число осветлительных фильтров;

nо - число промывок каждого фильтра в сутки (1-3), принимаем nо=2.

Производительность брутто с учётом расхода воды на промывку осветлительных фильтров:

Действительная скорость фильтрования во время включения одного фильтра на промывку (при работе (mо-1) фильтров):

Так как действительная скорость фильтрования не превышает максимально допустимой о=5-10м/ч, то нет необходимости ставить резервный фильтр.

Б) Осветлитель

Суммарная производительность осветлителей принимается равной 110% расчётного расхода осветлённой воды, при этом устанавливается не менее двух осветлителей.

Ёмкость каждого осветлителя:

где Qо - полная производительность всей установки, /ч;

- продолжительность пребывания воды в осветлителе 1-1,5ч, принимаем =1,5ч. По табл.1.1. (9) выбираем осветлитель ВТИ-250и с ёмкостью VAB=413.

Необходимое количество реагентов при коагуляции и известковании:

Расход коагулянта FeSO4*7H2O в сутки:

где Gк - расход безводного 100%-го коагулянта, кг/сут;

Эк - эквивалент безводного коагулянта, Эк=75,16;

КFe - доза коагулянта, КFe=0,5мг-экв/кг.

Расход технического коагулянта с сутки:

где С - процентное содержание коагулянта в техническом продукте, С=47-53%, принимаем С=50%.

Расход полиакриламида (ПАА) в сутки:

где dПАА - доза полиакриламида, dПАА=0,2-1,8мг/кг,

принимаем dПАА=1,5мг/кг.

Расход извести (в виде Ca(OH)2):

где dизв - доза извести, мг-экв/кг;

dизв=Жо+ЖMg+KFe+изв=3,2+1,08+0,5+0,3=5,08мг-экв/кг

где изв - избыток извести, изв=0,3мг-экв/кг.

Результатом анализа расчёта схемы ВПУ явился выбор состава оборудования схемы (табл.7.3), расчёт суммарного суточного расхода реагентов на регенерацию фильтров (табл.7.4), определение расхода ионитных материалов на загрузку фильтров (табл.7.5) и воды на собственные нужды (табл.7.6).

Табл.7.3 Оборудование предочистки и ионообменной части ВПУ

Табл.7.4 Расход реагентов на ионитные фильтры в сутки

Общий суточный расход реагентов на регенерацию:

H2SO4 - 766,3кг;

NaOH - 1880кг;

NaCl - 10,91кг.

Табл.7.5 Расход ионита на ВПУ

Суммарная загрузка ионита:

КУ-2 - 42,14м;

АВ-17-8 - 14,13м.

Табл.7.6 Собственные нужды ВПУ

7.1.6 Компоновка ВПУ

Водно-химический режим электростанций должен обеспечивать работу теплосилового оборудования без повреждений и снижения экономичности, вызванных образованием: накипи, отложений на поверхностях нагрева; шлама в котлах, тракте питательной воды и в тепловых сетях; коррозии внутренних поверхностей теплоэнергетического оборудования и тепловых сетей; отложений в проточной части паровых турбин; отложений на поверхностях трубок конденсаторов турбин.

Для обеспечения надёжной работы на ТЭЦ осуществляют следующие водно-химические режимы:

-гидразинно-аммиачный, основанный на максимальном удалении (связывании) растворённого кислорода, и создании щелочной среды pH=9,1+0,1 или более высоким - (9,3-9,6);

-режим пониженного фосфатирования для котловой воды.

Для обеспечения рационального водно-химического режима на ТЭЦ осуществляется нормирование качества воды и пара.

Табл.7.7. Нормы качества пара котлов с естественной циркуляцией

Табл.7.8. Нормы качества питательной воды барабанных котлов

8.1.1 Структурная схема выдачи электрической мощности

В электрической схеме станции применимы генераторы мощностью выше, чем мощность турбоустановки. На ТЭЦ 300 МВт установлены турбины: 2хТ-110 и 1хпТ-80. Для турбин Т-110 выбираем генератор типа ТВФ-120-2У3 с параметрами: S_ном = 125 МВА; cos _н=0,8; =0,8(11).

Выбираем трансформатор собственных нужд ТДНС-16000/10,5 номинальной мощности Sном=16000кВА. При этом соблюдается условие

S=16МВА>S=11,25МВА,

где S =S9/100=1250,09=11,25МВА.

Мощность трансформаторов, работающих в блоке с генераторами принимаем равной мощности генератора и соответственно выбираем трансформатор (11): ТДЦ-125000/330; S_ном = 125 МВА; U_ном=347/10,5 кВ; U_к=11%;

Структурная схема выдачи электрической мощности ТЭЦ представлена на рисунке 8.1.

Генератор Г типа ТВФ-120-2У3 выдаёт мощность через трансформатор типа ТДЦ-125000/330 на шины ОРУ-330 кВ.

ОРУ-330 кВ выполнено по типовой схеме с полутора выключателями на цепь. Установлены вакуумные выключатели ВВЭ-10-31,5/1600УЗ.

8.1.2 Система охлаждения генераторов

Во время работы синхронного генератора его обмотки и активная сталь нагреваются. Допустимые температуры нагрева обмоток статора и ротора зависят в первую очередь от применяемых изоляционных материалов и температуры охлаждающей среды. По ГОСТ 533-76 для изоляции класса В допустимая температура нагрева обмотки статора должна находится в пределах 105⁰С, а ротора 130⁰С (14). При более теплостойкой изоляции обмоток статора и ротора, например, классов F и H, пределы допустимой температуры увеличиваются. Для того чтобы температура нагрева не превышала допустимых значений, все генераторы выполняют с искусственным охлаждением. По способу отвода тепла от нагретых обмоток статора и ротора различают косвенное и непосредственное охлаждение. В генераторах серии ТВФ применяется косвенное охлаждение обмоток статора водородом и непосредственное (форсированное) охлаждение обмотки ротора (11).

8.1.3 Описание систем защиты

Назначение и предъявляемые требования

Релейная защита представляет собой комплекс автоматических устройств, предназначенных для выявления повреждения электрооборудования (преимущественно К.З.) и ликвидации повреждения путём отделения (отключения) этого оборудования от остальной части электроустановки. Кроме того, назначением релейной защиты является выявление ненормальных режимов работы, не требующих немедленного отключения, но требующих принятия мер для их ликвидации (перегрузка, однофазное замыкание в сетях с малым током замыкания на землю и др.). В этом случае защита действует на сигнал. Помимо общих требований надёжности, т.е. постоянной готовности к выполнению своих функций, к релейной защите предъявляется ряд специфических требований:

- селективность или избирательность действия (обеспечивает отключение минимального участка цепи с поврежденным элементом ближайшим к месту повреждения выключателя)

- быстродействие защиты (снижает разрушающее действие тока К.З., сокращает длительность аварийного режима и способствует сохранению устойчивости параллельной работы генераторов системы)