Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Содержание

Введение

1.Характеристика турбоустановки

2.Краткая характеристика ПВД

3.Определение тепловых нагрузок поверхностей нагрева ПВД

4.Тепловой расчет собственно подогревателя(СП)

5.Тепловой расчет охладителя пара(ОП)

6.Тепловой расчет охладителя конденсата(ОК)

Заключение

Литература



Введение

Целью курсовой работы является тепловой расчет и выбор подогревателя системы регенерации высокого давления для заданной паротурбинной установки.

Подогрев питательной воды и конденсата паром, отбираемым из отборов турбины, осуществляется в регенеративных подогревателях. По месту в тепловой схеме турбоустановки различают регенеративные подогреватели высокого (ПВД) и низкого давления.

ПВД располагаются между котельным агрегатом и питательным насосом, используют теплоту пара, отбираемого из части высокого (ЧВД) и среднего (ЧСД) давления турбины. Давление питательной воды в них определяется напором, развиваемым питательным насосом.

Высокое давление воды в ПВД предъявляет серьезные требования к их конструкции и прочностным свойствам применяемых материалов. Эти подогреватели являются теплообменниками поверхностного типа.

К регенеративным подогревателям электростанций предъявляются высокие требования по надежности и обеспечению заданных параметров подогрева воды - они должны быть герметичны и должна быть обеспечена возможность доступа к отдельным их узлам и очистка поверхностей нагрева от отложений. Для предотвращения вскипания нагреваемой среды и гидравлических ударов в поверхностях нагрева давление греющего пара должно быть ниже давления воды.

Конструкция подогревателей должна обеспечивать компенсацию температурных изменений всех элементов и максимальную скорость их прогрева. Должны быть обеспечены также возможность дренирования всех полостей подогревателя и условия максимального использования теплоты греющего пара



1. Характеристика турбоустановки

Теплофикационная паровая турбина с отопительным отбором пара Т-180/210-130-1 производственного объединения турбостроения «Ленинградский металлический завод» (ПОТ ЛМЗ) номинальной мощностью 180 МВт с начальным давлением пара 12,8 МПа предназначена для непосредственного привода электрического генератора ТГВ-200М с частотой вращения ротора 50 1/с и отпуска тепла для нужд отопления.

Турбина имеет два отопительных отбора пара - верхний и нижний, предназначенные для ступенчатого подогрева сетевой воды.

Отопительные отборы имеют следующие пределы регулирования давления: верхний 0,059 - 0,196 МПа, нижний 0,049 - 0,147 МПа. Регулирование давления в отопительных отборах поддерживается: в верхнем - при включенных двух отопительных отборах, в нижнем - при включенном одном нижнем отопительном отборе.

Расход воды, проходящей через сетевые подогреватели, должен контролироваться.

Минимальное расчетное количество пара, поступающего в конденсатор при номинальном режиме, включенных сетевых подогревателях верхней и нижней ступени подогрева при давлении в верхнем отопительном отборе 0,098 МПа составляет примерно30 т/ч. Максимальный расход пара в конденсатор на конденсационном режиме при температуре охлаждающей воды 27 єС составляет 461 т/ч.

Номинальная суммарная тепловая нагрузка отопительных отборов, равная 1,09 ТДЖ/ч, обеспечивается при номинальных параметрах свежего пара, расходе охлаждающей воды через конденсатор с ее расчетной температурой на входе в количестве не менее 11000 мі/ч при полностью включенной регенерации и количестве питательной воды, подогреваемой в ПВД, равном 100% расхода пара на турбину; при работе турбоустановки со ступенчатым подогревом сетевой воды в сетевых подогревателях; при полном использовании пропускной способности турбины и минимальном пропуске пара в конденсатор.

Мощность турбины при этом зависит от температуры подогрева сетевой воды и составляет: 185 МВт при подогреве от 41 до 85 єС; 180 МВт при подогреве от 51 до 95 єС; 177 МВт при подогреве от 61 до 105 єС.

Максимальная тепловая нагрузка с учетом подогрева подпиточной воды в конденсаторе равна 1,13 ГДж/ч.

Максимальная расчетная температура сетевой воды при расходе свежего пара 670 т/ч на выходе из подогревателя сетевой воды верхнего отопительного отбора (ПСГ-2) составляет примерно 118 єС.

Турбина имеет семь нерегулируемых отборов, предназначенных для подогрева питательной воды ПНД, в деаэраторе, в ПВД.

Максимальная электрическая мощность турбины обеспечивается при номинальных параметрах свежего пара и пара промежуточного перегрева, полностью включенной регенерации, выключенных отопительных и дополнительных отборах пара, чистой проточной части, расходе охлаждающей воды, равном 22000 мі/ч, и расчетной температуре охлаждающей воды 27 єС Т-180/210-130-1 и 20 єС для турбины Т-180/215-130-2.

Кроме регенеративных отборов, допускаются дополнительные отборы за счет снижения мощности и тепловой нагрузки.

Предусматривается возможность работы турбо-установки с пропуском подпиточной воды через встроенный пучок конденсатора.

Допускается кратковременная непрерывная работа турбины не более 30 мин при отклонениях параметров от номинальных.

При достижении этих значений в любых сочетаниях суммарная продолжительность работы турбины при этих параметрах не должна превышать 200 ч в год.

Одновременный пропуск подпиточной воды через встроенный пучок и циркуляционной воды через основную поверхность конденсатора возможен при разности температур подпиточной и циркуляционной воды на входе не более 20 єС.

Допускается работа турбины в открытых системах теплоснабжения с подогревом сетевой воды во встроенном пучке конденсатора.

Расход пара на холостом ходу составляет ~30 т/ч. Турбина может работать на холостом ходу после сброса нагрузки до 15 мин при условии охлаждения конденсатора циркуляционной водой, проходящей через основную поверхность конденсатора и при полностью открытых регулирующих диафрагмах.

Конденсационная установка турбины состоит из поверхностного конденсатора, конденсатных насосов, основных и пусковых эжекторов для удаления воздуха из конденсатора и водяных камер, циркуляционных насосов.

Конденсатор - двухходовой, с общей поверхностью теплопередачи 9000 м 2 , предназначен для работы на пресной охлаждающей воде с расходом 6,1 м 3 /с и давлением 0,34 МПа. Через встроенную часть поверхности конденсатора может быть пропущена сетевая пли подпиточная вода с наибольшим расходом 2,02 м 3 /с и давлением 0,7 МПа. По охлаждающей сетевой или подпиточной воде конденсатор - однопоточный, разделен на два отсека, позволяющих осуществить конденсацию пара при разных давлениях, соответствующих температурам последовательно пропускаемой через отсеки воды. Конденсатор имеет устройства: для отбора проб конденсата из четырех мест у основных досок; приема постоянной добавки обессоленной воды (до 27,7 кг/с); два приемных устройства пара, поступающего от БРОУ (до 69,4 кг/с); для приема воды из котла при растопке в количестве 55,5 кг/с; для регулирования уровня отводимого конденсата из отсека корпуса с наибольшим давлением конденсации. Точность поддержания уровня ±200 мм. вод. ст. на высоте 300 мм от низа корпуса. Содержание кислорода в конденсаторе при нормальных присосах воздуха в конденсатор около 50 м кг/кг.

Конденсатор транспортируется отдельными блоками. Сварка блоков, набор и раз- вальцовка трубок производятся при монтаже.

Для отсоса паровоздушной смеси из конденсатора предусмотрены два пароструйных эжектора типа ЭП-3-700-1. Пусковые эжекторы типа ЭП-1-1100-1. Конденсат откачивается насосами типа КСВ-500-85 1-й ступени и насосами типа КСВ-320-160-2 2-й ступени подъема. Для срыва вакуума предусмотрена задвижка с электроприводом, управляемая со щита.

Регенеративная установка предназначена для подогрева питательной воды паром, отбираемым из нерегулируемых отборов турбины, и имеет четыре ступени ПНД, три ступени ПВД и деаэратор.

ПНД № 1, 2, 3, 4 и ПВД № 1, 2, 3 - поверхностного типа, вертикальные. Каждый подогреватель снабжен регулирующим клапаном отвода конденсата греющего пара из подогревателя, управляемым электронным регулятором. ПВД имеют встроенные охладители дренажа и охладители греющего пара.

Установка для подогрева сетевой воды включает два сетевых подогревателя ПСГ-1 и ПСГ-2, сальниковый бойлер (СБ), конденсатные насосы и воздухоудаляющее устройство.

Сетевые подогреватели представляют собой поверхностные горизонтальные пароводяные теплообменные аппараты. Поверхность теплообмена каждого подогревателя образована прямыми трубками, развальцованными в трубных досках, и составляет 5000 м 2 . Подогреватели по воде рассчитаны на давление 0,78 МПа и номинальный расход сетевой воды 1666,6 кг/с.

Конденсатные насосы установлены для откачки конденсата из конденсатосборников сетевых подогревателей и подачи его в магистраль основного конденсата соответственно до и после ПНД № 2. Для ПСГ-1 и ПСГ-2 устанавливается по два насоса.

Комплектующее оборудование. В состав комплектующего оборудования турбоустановки входят:

паровая турбина с автоматическим регулированием, валоповоротным устройством, фундаментными рамами, паровой коробкой с автоматическим стопорным клапаном, обшивкой турбины;

внутритурбинные трубопроводы;

бак масляный, маслоохладитель;

эжекторы основной, пусковой системы отсоса из уплотнений;

регенеративная установка, включающая подогреватели поверхностного типа с регулирующими и предохранительными клапанами;

установка сетевых подогревателей, включающая сетевые подогреватели № 1 и 2 с регулирующим клапаном; насосы и электрооборудование паротурбинной установки;

конденсаторная группа с задвижками на входе, выходе и на перемычке охлаждающей воды.

Рисунок 1. Тепловая схема турбоустановки Т 180/210-130 ЛМЗ

2.Краткая характеристика ПВД

Одним из элементов, комплектующих любую турбоустановку, являются подогреватели высокого давления (ПВД). Трубная система ПВД выполнена в виде спиральных змеевиков, размещаемых в разъемном сварном корпусе, и состоит из трёх элементов - зоны охлаждения перегретого пара, зоны конденсации пара и зоны охлаждения конденсата. Питательная вода подводится к ПВД снизу и распределяется на два стояка, из которых поступает в первую группу секций горизонтальных трубных спиралей. Пройдя эту часть змеевиков, вода собирается в распределительном коллекторе и переходит в следующую группу горизонтальных змеевиков. Из этой группы змеевиков большая часть воды отводится в сборный (выходной) коллектор, а меньшая часть перед входом в сборный коллектор проходит верхнюю группу горизонтальных змеевиков, расположенную в зоне охлаждения перегретого пара. Выход воды из подогревателя высокого давления, также как и вход, - снизу, отвод конденсата также снизу - каскадный, в направлении, обратном потоку питательной воды. По питательной воде ПВД включаются последовательно.

Заводы-изготовители в соответствии с требованиями ГОСТ 108.271.17-76 используют для маркировки регенеративных подогревателей буквенные и цифровые обозначения, например ПВ-775-265-31, где первые буквы обозначают место подогревателя и его тип (высокого давления - ПВ), первое число - поверхность теплообмена, м2, второе и третье число -давление нагреваемой среды и греющего пара соответственно, последняя, римская цифра указывает модификацию, а буква А - применимость для атомных электростанций.

Конструктивно подогреватель высокого давления (ПВД) обычно выполняются вертикальными коллекторного типа.

Принципиальная схема движения теплообменивающихся сред в зонах ПВД представлена на рис.2. Через охладитель конденсата проходит весь поток питательной воды или ее часть, ограничиваемая установкой шайбы.

Включение зоны охлаждения пара может быть различным. Например, возможно включение охладителя пара всех или какого-либо отдельного подогревателя параллельно по ходу воды всем или некоторым подогревателям.

Смешение потока воды, проходящего через каждый охладитель пара, с потоком питательной воды происходит на входе в паровой котел. Такая схема включения носит название схемы Рикара-Никольного. Может быть использована другая схема, когда охлаждение пара происходит потоком воды, направляемым в паровой котел после всех подогревателей (схема Виолен). Может быть применена последовательная схема включения всех зон, и возможна комбинированная схема.

Во всех случаях через охладитель пара пропускается только часть питательной воды, а другая ее часть байпасируется помимо охладителя с помощью ограничивающей шайбы.

Рис.2.1 Принципиальная схема движения теплообменивающихся сред в зонах ПВД

Рисунок 2.2. Температурный график теплоносителей

3.Определение тепловых нагрузок поверхностей нагрева ПВД

Для данной турбоустановки выбираем ПВ- 775-265-31, по таблице

Состояния пара и воды в системе регенерации.

Параметры греющего пара

Параметры пара на входе в ОП:

- давление:

- температура:

- энтальпия:

- расход пара:

Параметры пара в СП:

- давление пара в собственно подогревателе:

- температура насыщения:

- энтальпия конденсата пара за СП:

- энтальпия пара, поступающего в СП:

- температура пара на входе в СП:

Параметры конденсата на выходе из ОК:

- температура конденсата:

-энтальпия конденсата:

Параметры питательной воды

Параметры на входе в ОК:

- давление:

-температура:

- энтальпия воды:

- расход воды:

В охладитель конденсата поступает часть питательной воды с расходом (15% от ). Через собственно подогреватель проходит воды. Расход воды через пароохладитель принимаем равным 70% от суммарного расхода пара в ПВД №6 и №7

Энтальпия воды на выходе из собственно подогревателя определяется при и температуре , при значении имеем и

Энтальпия воды на выходе из охладителя конденсата:

Где

Тогда температура воды на выходе из охладителя конденсата

Энтальпия воды на входе в собственно подогреватель:

где расход и энтальпия дренажа, поступающего из ПВД - 7.

Тогда температура воды на входе в собственно подогреватель

Энтальпия воды на выходе из пароохладителя из уравнения теплового баланса

тогда температура воды

По балансу теплоты определяем тепловые нагрузки:

- на охладитель конденсата:

- собственно подогревателя:

- охладителя пара:

где - удельная энтальпия пара на входе в охладитель пара;

- удельная энтальпия пара, поступающего в собственно подогреватель;

- удельная энтальпия конденсата пара за собственно подогревателем;

- расход пара в подогреватель.



4. Тепловой расчет собственно подогревателя (СП)

Средний температурный напор для поверхностей нагрева отдельных элементов и подогревателя в целом определяется как среднелогарифмическая разность температур:

?tб=tнс.п. - t?сп = 226-210= 16°С;

?tм=tнс.п - t”сп = 226-221,5 =4, 5 °С.

Для определения коэффициента теплоотдачи от стенок труб к воде необходимо установить режим её движения. Скорость воды в трубах подогревателя принимается в пределах 1,3 - 1,8 м/с. Для скорости 1,5 м/с, соответствующей средней температуры воды:

и её параметрах () число Рейнольдса

Коэффициент теплоотдачи для этих условий определяется:

Термическое сопротивление стенки труб

Значение коэффициента b в формуле при и при параметрах сред при .

Вычислим по формуле

где и - коэффициенты для вертикальных стальных труб,

Тогда коэффициент b принимает следующее значение:

В соответствии с полученными значениями имеем:

Принимая различные значения q, находим и строим зависимость

Графоаналитическое определение плотности теплового потока в зависимости от температурного напора представлено на рис.5.

Рис. 4.1 Графоаналитическое определение плотности теплового потока в зависимости от темепературного напора

турбоустановка отопительный подогреватель

Из нее следует, что при тепловой поток

Коэффициент теплопередачи в собственно подогревателе в этих условиях:

Поверхность нагрева собственно подогревателя:

Практически поверхность нагрева должна быть несколько выше за счет возможности загрязнения поверхности, коррозии и т.д. Принимаем

При принятой скорости воды в трубах число спиралей собственно подогревателя:

Принимаем N= 360

Практически число спиралей принимается кратным произведению числа секций и числа рядов в каждой секции, т.е. кратным 72: 360 / 72 = 5.

Длина каждой спирали в этом случае:

В заключение теплового расчёта собственно подогревателя уточняем температуру, при которой были определены физические параметры:

Отклонение от составляет 2,350 °С, что вполне допустимо.

5. Тепловой расчет охладителя пара (ОП)

Тепловая нагрузка охладителя пара Расход пара расход питательной воды принимаем равным 70% от суммарного расхода пара в ПВД №6 и №7

Если размеры спиралей охладителей пара такие же, как и в собственно подогревателе, то площадь сечения для прохода пара

где учитывает часть длины труб, участвующей в теплообмене;

0,004 - расстояние между трубами.

При двух потоках скорость пара в охладителе

где - удельный объём пара при его средней температуре в ОП

Эквивалентный диаметр

Число Рейнольдса

Т.к. , значение коэффициента теплоотдачи от пара к стенке труб следует определять из выражения, учитывая параметры пара при средней его температуре

Определим коэффициент теплоотдачи от стенки труб к воде. Физические параметры воды определяются при средней ее температуре и

Скорость воды в трубах при 2-поточной схеме принимаем равной , а диаметр трубок - Тогда число Рейнольдса

Определим коэффициент теплоотдачи от стенки труб к воде

Определим коэффициент теплопередачи

где

учитывает вид теплопередающей стенки - стенка цилиндрическая.

Средний температурный напор в охладителе пара

Поверхность нагрева охладителя пара

Практически поверхность нагрева должна быть несколько выше за счёт возможности загрязнения, коррозии и т.д. Принимаем

Число змеевиков охладителя пара с учетом

6. Тепловой расчет охладителя конденсата (ОК)

Тепловая нагрузка охладителя конденсата Средняя температура конденсата в межтрубном пространстве

Площадь сечения для прохода конденсата в охладителе принимаем такой же, как и в охладителе пара, т.е. Тогда скорость конденсата в межтрубном пространстве

где - удельный объем конденсата при его средней температуре в ОК.

Физические свойства конденсата при его средней температуре:

Значение числа Рейнольдса при найденной скорости а коэффициент теплоотдачи

Средняя температура воды в трубах охладителя конденсата:

Значение коэффициента теплоотдачи от стенки к воде определяем при скорости и физических параметрах, соответствующих Физические свойства воды при ее средней температуре:

Число Рейнольдса

Значение коэффициента теплоотдачи от стенки к воде

Т.к. , то .

Коэффициент теплопередачи в охладителе конденсата

Средний температурный напор в охладителе конденсата

Площадь поверхности теплообмена охладителя конденсата

Практически поверхность нагрева должна быть несколько выше за счет возможности загрязнения, коррозии и т.д. Принимаем



Заключение

В ходе проведения данной курсовой работы был рассчитан подогреватель высокого давления №6 (ПВ-775-265-31) для турбинной установки Т-180/210-130-2. ПВД-6 работает при параметрах пара перед входом в котел: давлении 2,72 МПа, температуре 333 °С и расходом пара 13,97 кг/с. Параметры питательной воды при этом: давление 16,575 МПа и температура 183 °С .

В ходе тепловых расчётов были получены следующие результаты:

что близко к табличным значениям, которые равны для ПВ-775-265-31:

Общая площадь ПВД

что не превышает табличного значения

В результате можно сделать вывод, что расчет произведен верно.



Литература

1. Карницкий, Н.Б. Вспомогательное оборудование ТЭС: методическое пособие по выполнению курсовой работы для студентов специальности 1-43 01 04 «Тепловые электрические станции» / Н.Б. Карницкий, Е.В. Пронкевич, Е.Н. Васильченкова. - Минск: БНТУ, 2010. - 69 с.

2. Рихтер, Л.А. Вспомогательное оборудование тепловых электростанций: учебное пособие для вузов / Л.А. Рихтер, Д.П. Елизаров, В.М. Лавыгин. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 216 с.

3. Тепловые и атомные электрические станции / под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. - М.:Энергоиздат, 1982. -620 с.

4. Ривкин, С.Л. Теплофизические свойства воды и водяного пара / С.Л. Ривкин, А.А. Александров. - М.:Энергия, 1980. - 424 с.

5. Теплопередача. Учебник для вузов / под ред. В.П. Исаченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел. - М.:Энергия, 1975. - 488 с.

6. Задачник по теплопередаче: Учеб. пособие для вузов 4-е изд. / под ред. Краснощеков Е.А. и Сукомел А.С. - М.:Энергия, 1980. - 288 с.

Размещено на Allbest.ru