Dobór urządzeń i obliczenia wskaźników sprawności cieplnej elektrociepłowni

4. Opis schematu obwodu cieplnego elektrociepłowni

Podstawą projektowanej elektrowni jest schemat obwodu cieplnego. W wyniku obliczeń określa się zużycie świeża para na turbinę, w celu kontroli poprawności doboru danych początkowych wykorzystuje się wartości wskaźników energetycznych (specyficzne zużycie paliwa równoważnego dla każdego rodzaju wytworzonej energii). Schemat termiczny Stacja tworzy powiązanie pomiędzy jednostkami głównymi i pomocniczymi, które biorą udział w wytwarzaniu energii elektrycznej i ciepła dostarczanej odbiorcom zewnętrznym.

Zasadniczo projekt cieplny nowego typu elektrowni (bloku energetycznego) opracowywany jest w oparciu o istniejące opracowania teoretyczne, doświadczenia eksploatacyjne istniejących elektrowni, nowe propozycje techniczne oraz wyniki obliczeń techniczno-ekonomicznych.

Sporządzenie podstawowego schematu cieplnego elektrowni cieplnej ma wiele cech. W elektrowniach cieplnych o obciążeniach przemysłowych i ciepłowniczych, turbiny ciepłownicze dwóch lub trzech różnych typów (PT, R, T) są ze sobą technologicznie powiązane. Tym samym wspólnymi liniami są linie odprowadzania pary przemysłowej z turbin PT i R, linie powrotne kondensatu odbiorców zewnętrznych, woda dodatkowa i woda uzupełniająca z sieci ciepłowniczej. Jednak instalacje ciepłownicze sieciowe zazwyczaj wykonywane są indywidualnie dla każdego turbozespołu typu T lub PT. W tak złożonej elektrowni cieplnej z różnymi typami zespołów turbinowych obieg cieplny obejmuje zasadniczo po jednym zespole turbinowym każdego typu. Podstawowy schemat cieplny takiej elektrociepłowni obejmuje obieg pary i gorącej wody, a także regeneracyjne podgrzewanie wody dla każdego zespołu turbinowego, przygotowanie wody uzupełniającej i dodatkowej.

Dla elektrowni cieplnych o obciążeniach przemysłowych i ciepłowniczych oraz różnych typów turbozespołów ciepłowniczych (PT, R, T), wzajemnie powiązanych technologicznie (linie ekstrakcji pary przemysłowej, podgrzewania wody dodatkowej i uzupełniającej oraz kondensatu powrotnego) podstawowy schemat cieplny jest sporządzony jako pojedynczy diagram składający się z połączonych diagramów różnych typów jednostek.

Schemat ideowy zaopatrzenia w ciepło obejmuje:

1 turbina PT-60/75-130/13;

1 turbina T-50/60-130;

3 kotły parowe typu E-320-140;

2 kotły szczytowe do podgrzewania wody KV-TK-100;

Regeneracyjne podgrzewacze wody zasilającej;

Pompy główne (kondensatu, zasilania, sieciowe);

Odgazowywacze wody zasilającej i sieciowej;

Urządzenia uzupełniające obieg główny stacji i sieci ciepłowniczej;

Jednostka dostarczająca ciepło do odbiorcy zewnętrznego.

Kotły parowe Seria „E” przeznaczona jest do wytwarzania pary nasyconej wykorzystywanej przez przedsiębiorstwa wszystkich gałęzi przemysłu na potrzeby technologiczne, ciepłownicze i bytowe. Kocioł E-320-100 z naturalnym obiegiem wody. Tworzy się naturalny obieg zamknięta pętla ze względu na różnicę gęstości mieszaniny w rurach opuszczających i wznoszących.

Para doprowadzana jest do środkowej części turbiny poprzez dwa zawory odcinające i cztery zawory sterujące. Jedna grzałka jest podłączona do turbiny wysokie ciśnienie(HPH), zasilany parą z wyciągów i rury wylotowej. Zespół turbiny posiada również odgazowywacz.

Turbina T - 50/60-130.

T - turbina z odciągiem ciepła;

50 - moc znamionowa turbiny, MW;

60 - maksymalna moc turbiny (z wyłączonym wyciągiem), MW;

130 - ciśnienie pary przed turbiną, atm. (13,0 MPa).

Turbina parowa ciepłownicza T-50/60-130 przeznaczona jest do napędzania generatora elektrycznego i posiada dwa wyjścia ciepłownicze do oddawania ciepła do celów grzewczych.

Oczyszczalnia z turbiną typu T posiada trzy stopnie podgrzewania wody sieciowej:

Podgrzewacz kogeneracyjny do ekstrakcji pary dennej (ogrzewanie do 85 O C);

Nagrzewnica kogeneracyjna do górnego odprowadzania pary (do 140 O C);

Szczytowy kocioł na ciepłą wodę (do 180 - 200 O C).

Kolejność procesu technologicznego: para powstająca w kotłach kierowana jest rurociągami parowymi do cylindrów turbin.

Para w turbinie PT - 60/75-130/13 z wyciągów trafia do podgrzewacza wysokociśnieniowego (HPH) w celu podgrzania wody zasilającej i głównych ścieków, dla potrzeb odbiorców procesowych.

Para w turbinie T-50/60-130, po przepracowaniu wszystkich stopni HPC, trafia do LPC, po czym trafia do skraplacza. W skraplaczu para spalinowa jest skraplana na skutek ciepła przekazanego wodzie chłodzącej, która posiada własny obieg, następnie za pomocą pomp kondensatu główny kondensat przesyłany jest do układu regeneracji. System ten obejmuje 2 PS i odgazowywacz. Układ regeneracji ma na celu podgrzanie wody zasilającej na wejściu do kotła do określonej temperatury. Temperatura ta ma stałą wartość i jest wskazana w paszporcie turbiny.

Nagrzewnice są powierzchniowymi wymiennikami ciepła, woda w nich podgrzewana jest ciepłem pary pobieranej z turbiny. Dreny z grzejników odprowadzane są albo do poprzedniego grzejnika, albo do wykorzystania pompy drenażowe do punktu mieszania. Po przekroczeniu 2 PS główny kondensat wpływa do odgazowywacza, którego głównym celem nie jest podgrzewanie wody, ale oczyszczenie jej z tlenu, co powoduje korozję metali rurociągów, rur ekranowych, rur przegrzewaczy i innego sprzętu . Jednocześnie, aby proces odpowietrzania w zasadzie przebiegał w odgazowywaczach, należy utrzymać temperaturę nasycenia.

Główny kondensat, po przejściu 2 PS i procesie oczyszczania z agresywnych gazów, kierowany jest do pomp zasilających, które wytwarzają niezbędne ciśnienie, i przesyłany do grupy HPH składającej się z dwóch podgrzewaczy. Woda o ściśle określonych parametrach i spełniająca normy kontrola chemiczna, zwany podawać wodę i idzie do kotła.

Pompy zasilające. Dopływ wody do kotłów musi być niezawodny. Jeżeli poziom wody spadnie poniżej dopuszczalnego poziomu, rury wrzące mogą zostać odsłonięte i przegrzane, co w konsekwencji może doprowadzić do eksplozji kotła. Kotły o ciśnieniu powyżej 0,07 MPa i wydajności pary 2 t/h i większej muszą posiadać automatyczne regulatory mocy.

Do zasilania kotłów instaluje się co najmniej dwie pompy, z których jedna musi być napędzana elektrycznie, a druga parą. Wydajność jednej pompy napędzanej elektrycznie musi wynosić co najmniej 110% wydajności znamionowej wszystkich pracujących kotłów. W przypadku instalowania kilku pomp z napędami elektrycznymi ich łączna wydajność musi również wynosić co najmniej 110%.

Pompa kondensatu. Wydajność pompy kondensatu jest równa godzinowemu zużyciu kondensatu od odbiorcy procesowego. Do tego zużycia należy doliczyć zużycie kondensatu z podgrzewacza sieciowego, gdyż w przypadku zwiększonej twardości kondensat jest odprowadzany do zbiornika kondensatu na potrzeby zaopatrzenia w ciepłą wodę użytkową.

Pompa sieciowa do systemów grzewczych i wentylacyjnych. Pompa ta służy do cyrkulacji wody w sieci ciepłowniczej. Dobiera się go zgodnie z przepływem wody sieciowej na podstawie schematu termicznego. Pompy sieciowe instaluje się na powrocie sieci ciepłowniczej, gdzie temperatura wody sieciowej nie przekracza 70 0 C.

Ciśnienie wytwarzane przez pompę sieciową dobiera się w zależności od wymaganego ciśnienia od odbiorcy i rezystancji sieci z marginesem 10%.

Pompka do makijażu. Przeznaczony do uzupełniania wycieków wody z instalacji grzewczej. Ilość wody potrzebnej do zakrycia nieszczelności określa się w obliczeniach obwodu cieplnego. Wydajność pomp uzupełniających dobiera się jako równą dwukrotności ilości wody otrzymanej w celu uzupełnienia ewentualnego uzupełnienia awaryjnego.

Wymagane ciśnienie pomp uzupełniających zależy od ciśnienia wody w przewodzie powrotnym oraz oporu rurociągów i armatury w przewodzie uzupełniającym. Liczba pomp uzupełniających musi wynosić co najmniej 2, z czego jedna jest rezerwowy.

ROW mają na celu obniżenie ciśnienia i temperatury pary w celu:

Zapewnienie systemów zaopatrzenia w ciepło parą rezerwową (bezpośrednio z kotłów parowych) w przypadku wyłączenia turbin parowych ciepłowniczych lub pojawienia się szczytowych obciążeń cieplnych;

Dostosowanie parametrów pary z wyciągów turbinowych lub przeciwprężnych do wartości wymaganych przez odbiorcę.

Odbiorcami ciepła w systemach zaopatrzenia w ciepło są instalacje grzewcze, wentylacyjne i klimatyzacyjne, instalacje ciepłej wody użytkowej (CWU), cieplne i energetyczne jednostki technologiczne.

W systemach grzewczych budynków mieszkalnych i budynki użyteczności publicznej Jako chłodziwo wykorzystywana jest głównie gorąca woda o maksymalnej temperaturze na wejściu do urządzenia grzewczego t = 105? 95 0 C. Dla żłobków i przedszkoli, szpitali t = 85 0 C. Dla większości pomieszczenia produkcyjne, a także klatki schodowe t = 150 0 C. Ograniczenie temperatury płynu chłodzącego

t = 95?105 0 C dla pomieszczeń budynków mieszkalnych i użyteczności publicznej wynika z rozkładu i suchej sublimacji pyłów organicznych (w temperaturze 65? 70 0 C, intensywniej w t > 80 0 C). Przez standardy sanitarne temperatura powierzchni urządzenia grzewczego nie powinna przekraczać 95 0 C (t op? 95 0 C).

Temperatura wody do zaopatrzenia w ciepłą wodę powinna mieścić się w zakresie 60–70 0 C. Przyjmuje się temperaturę projektową t 1 wody sieciowej w rurociągu zasilającym równą 130 0 C lub 150 0 C. Zgodnie z warunkami technicznymi i ekonomicznymi jest to dozwolone przyjąć t 1 wyższy (do 200 0 C) lub niższy (do 95 0 C).

W większości przypadków do zaopatrzenia miast w ciepło stosuje się dwururowe systemy wodne. Sieć ciepłownicza składa się z dwóch równoległych rurociągów: zasilającego i powrotnego. Ciepła woda dostarczana jest ze stacji do abonentów rurociągiem zasilającym, a schłodzona woda wraca do stacji rurociągiem powrotnym. Dominujące zastosowanie systemów dwururowych w miastach tłumaczy się tym, że nadają się one do dostarczania ciepła jednorodnym odbiorcom, czyli systemom grzewczym i wentylacyjnym pracującym w tych samych trybach. W tym przypadku cała dostarczona energia cieplna ma ten sam potencjał (woda o tej samej temperaturze przy danej temperaturze powietrza zewnętrznego).

Systemy podgrzewania wody dzielą się na dwie grupy według sposobu podłączenia systemów zaopatrzenia w ciepłą wodę: zamknięte (zamknięte) i otwarte (otwarte). W systemy zamknięte Woda krążąca w sieci ciepłowniczej wykorzystywana jest wyłącznie jako czynnik grzewczy, czyli jako czynnik chłodzący i nie jest pobierana z sieci. W systemach otwartych woda krążąca w sieciach ciepłowniczych jest częściowo lub całkowicie odbierana od odbiorców ciepłej wody. Minimalna liczba rurociągów dla systemu otwartego wynosi jeden, dla systemu zamkniętego dwa.

Schematy podłączenia systemów grzewczych i wentylacyjnych do sieci ciepłowniczych mogą być zależne i niezależne.

Na obwód zależny woda z sieci ciepłowniczych dostaje się bezpośrednio do urządzeń grzewczych systemów grzewczych i wentylacyjnych.

Przy niezależnym schemacie woda z sieci ciepłowniczych dociera jedynie do punktów grzewczych systemów lokalnych i nie dostaje się do urządzeń grzewczych, ale w specjalnie zaprojektowanych podgrzewaczach podgrzewa wodę krążącą w instalacjach grzewczych i wentylacyjnych i powraca rurociągiem powrotnym do ciepła źródło zaopatrzenia.

Wyposażenie punktu grzewczego w obieg zależny jest znacznie prostsze i tańsze niż w obieg niezależny. Jednakże istotna wada obiegów zależnych, polegająca na przenoszeniu ciśnienia z sieci ciepłowniczej na lokalne systemy i urządzenia grzewcze, w niektórych przypadkach wymusza stosowanie niezależnych obwodów przyłączeniowych. Stosuje się je w przypadkach, gdy poziom ciśnienia w rurze powrotnej sieci ciepłowniczej przekracza dopuszczalny poziom urządzenia grzewcze systemy lokalne ( grzejniki żeliwne wytrzymać maksymalne nadciśnienie 0,6 MPa) oraz w wielu innych przypadkach.

W większości przypadków systemy grzewcze Budynki mieszkalne i użyteczności publicznej przyłączane są do sieci ciepłowniczych w obiegu zależnym za pomocą urządzenia mieszającego. Wyjaśnia to fakt, że według SNiP 2-04.05-91 dla budynki mieszkalne, akademikach, szkołach, przychodniach, muzeach i innych budynkach, maksymalna (maksymalna) temperatura płynu chłodzącego wynosi 95 0 C, natomiast maksymalna temperatura w większości przypadków przyjmuje się, że temperatura wody w linii zasilającej wynosi 150 0 C i występuje tendencja do dalszy wzrost temperatura wody w sieci.

Główne zalety i wady systemów zamkniętych.

Zalety:

Izolacja hydrauliczna woda z kranu przedostających się do instalacji zaopatrzenia w ciepłą wodę, z wody krążącej w sieci ciepłowniczej. Zapewnia to stabilną jakość ciepłej wody dostarczanej do wodociągów, identyczną z jakością wody wodociągowej. Woda dostarczana do instalacji ciepłej wody nie jest zanieczyszczona osadami, mułami i osadami korozyjnymi osadzającymi się w sieci i urządzeniach grzewczych;

Niezwykle prosta kontrola sanitarna systemu zaopatrzenia w ciepłą wodę dzięki krótkiej drodze wody wodociągowej od wejścia do budynku do kranu;

Prosta kontrola szczelności instalacji grzewczej, która odbywa się w oparciu o przepływ uzupełniający.

Wadami systemów zamkniętych są:

Komplikacja sprzętu i działania wejść użytkowników ciepłej wody w związku z instalacją podgrzewaczy woda-woda;

Korozja w instalacjach ciepłej wody użytkowej budynków, ponieważ otrzymują one podgrzaną wodę wodociągową zawierającą tlen (brak odpowietrzenia);

Tworzenie się kamienia w podgrzewaczach ciepłej wody na dopływach ciepła przy zwiększonej twardości wody wodociągowej.

Aby zapewnić wysoka jakość zaopatrzenia w ciepło, a także ekonomicznych sposobów wytwarzania ciepła w elektrowniach cieplnych lub kotłowniach i jego transportu sieciami ciepłowniczymi, dobiera się odpowiedni sposób sterowania.

W zależności od miejsca realizacji regulacji wyróżnia się regulację centralną, grupową, lokalną i indywidualną. Centralna regulacja odbywa się w elektrociepłowni lub w kotłowni; grupa - w grupowych węzłach cieplnych (GTS); lokalny - w lokalnych podstacjach cieplnych (MTS), często nazywany wejściami abonenckimi; indywidualnie - bezpośrednio na urządzeniach zużywających ciepło. Aby zapewnić wysoką efektywność zaopatrzenia w ciepło, należy stosować regulację kombinowaną, która powinna być racjonalnym połączeniem co najmniej trzech etapów regulacji – centralnej, grupowej lub lokalnej i indywidualnej.

Skuteczną regulację można osiągnąć jedynie za pomocą odpowiednich systemów automatyczna regulacja(SAR), a nie ręcznie, jak miało to miejsce w początkowym okresie rozwoju ciepłownictwo miejskie.

W systemach ciepłowniczych (DHS) zasadniczo możliwe jest zastosowanie trzech metod centralnego sterowania:

Jakościowy, który polega na regulacji dopływu ciepła poprzez zmianę temperatury chłodziwa na wlocie do urządzenia przy jednoczesnym zachowaniu stała ilość(przepływ) chłodziwa dostarczanego do regulowanej instalacji;

Ilościowe, polegające na regulacji dopływu ciepła poprzez zmianę natężenia przepływu chłodziwa przy stałej temperaturze na wlocie do kontrolowanej instalacji;

Jakościowo-ilościowy, który polega na regulacji dopływu ciepła poprzez jednoczesną zmianę natężenia przepływu i temperatury chłodziwa.

Przy automatyzacji wejść abonenckich głównym zastosowaniem w miastach była centralna regulacja jakościowa, uzupełniona na GTP czy MTP regulacją ilościową lub regulacją przepustkową.

Analiza i synteza systemu automatyczne sterowanie rozkwit napędu elektrycznego

Rysunek 1.1 - Schemat ACS sterowania podrzędnego Każdy system elektromechaniczny składa się z części elektrycznej i mechanicznej. Część mechaniczna obejmuje wirnik silnika, wał napędowy i element roboczy (RO).

Wpływ obwodów łączeniowych grzejników bloków energetycznych na sprawność cieplną ogrzewania

Tabela 1.1. Wstępne dane do obliczenia schematu cieplnego Parametry Oznaczenia Wymiar Wartość 1 Moc zespołu turbiny MW 250 2 Parametry początkowe MPa/C 24,5/550 3 Parametry dogrzewania MPa/C 4...

Modernizacja wyposażenia elektrycznego mieszalnika pasz

Modernizacja to wprowadzenie zmian w konstrukcji istniejącego sprzętu elektrycznego, które podnoszą jego poziom techniczny i poprawiają jego właściwości ekonomiczne...

Wyposażenie elektrowni

Opis obwodu termicznego bloku. Turbina parowa PT-80100-13013 z odciągiem pary przemysłowej i ciepłowniczej pracuje w bloku z kotłem bębnowym o wydajności 500 h...

Projekt pierwszego stopnia BGRES-2 z wykorzystaniem turbiny K-800-240-5 i bloku kotłowego Pp-2650-255

Schemat termiczny pokazano na ryc. 2.2 i arkusz 3 części graficznej projektu...

Projekt budowy elektrociepłowni o mocy 500 MW

Zasadniczy schemat cieplny turbiny T-100-130 przedstawiono na rysunku 2.1. Jak widać na schemacie turbina jest dwucylindrowa z dwuprzepływową pompą niskociśnieniową i jednym regulowanym wyciągiem. Układ regeneracji składa się z czterech grzejników niskie ciśnienie...

Projekt elektrowni wodnej

Główny schemat cieplny (PTS) elektrowni cieplnej określa główną treść procesu technologicznego przetwarzania energii cieplnej w elektrowni. Obejmuje główne i pomocnicze urządzenia ciepłownicze i energetyczne...

Projektowanie i analiza działania przetworników zaworowych energia elektryczna

GON składa się z prostokątnego generatora impulsów zmontowanego na trzech elementach NOT (DD1.1-DD1.3) z podłączonymi do nich rezystorem i kondensatorem (R1 i C1). Okres generowanych impulsów jest równy, wówczas częstotliwość impulsów będzie równa: Hz...

Projekt napędu elektrycznego sprężarki wiertnicy SBSh-250MN

Głównym elementem napędu zapewniającym sterowanie obrotami napędu elektrycznego sprężarki jest kompletne urządzenie niskonapięciowe, w którego skład wchodzi przetwornica tyrystorowa...

Obliczenie podstawowego wykresu termicznego t/u T-100/120-130

Turbina typu T-100/120-130 dwucylindrowa z kontrolowanym poborem pary w kogeneracji, moc znamionowa 100 MW przy 3000 obr/min. Zaprojektowany do bezpośredniego napędu generatora AC o mocy 120 MW typu TVF-120-2...

Obliczanie uproszczonego schematu turbiny parowej

Schemat projektowy (PTS) obejmuje wszystkie elementy, w których należy obliczyć parametry i natężenia przepływu pary i wody, a także rurociągi (linie), którymi płyn roboczy przemieszcza się z elementu do elementu...

Obliczanie cyklu instalacji o cyklu kombinowanym

Powietrze atmosferyczne sprężony w sprężarce, dostarczany jest do wytwornicy pary wysokoparowej pracującej na paliwie ciekłym lub gazowym spalanym pod ciśnieniem. Produkty spalania paliwa o wymaganej temperaturze (700-1100°C) trafiają do turbiny gazowej...

System automatyczna regulacja tryb kotła parowego

Podstawowy schematy elektryczne automatyka to dokumenty projektowe, które rozszyfrowują zasadę działania i działanie zespołów, urządzeń i układów automatyki pracujących ze źródła energii elektrycznej...

Analiza porównawcza projektów rozdzielnic wysokiego napięcia w elektrowni gazowo-olejowej (8K-300)

Krótka charakterystyka zespołu turbinowego K-300-240 Kondensacyjna turbina parowa K-300-240 wyprodukowana przez stowarzyszenie producentów turbin „Leningrad Metal Plant” (POT LMZ) o mocy nominalnej 300 MW i początkowym ciśnieniu pary 23 ...

Wstęp

Projekt kursu składa się z dwóch części: obliczenia podstawowego schematu cieplnego zespołu turbiny parowej (STU) (sekcja „Źródła zaopatrzenia w ciepło dla przedsiębiorstw”) oraz obliczenia systemu zaopatrzenia w ciepło wodne (część „Systemy zaopatrzenia w ciepło dla przedsiębiorstw”) .

Około 80% całej energii elektrycznej wytwarzanej na świecie pochodzi z STP, w których jako płyn roboczy wykorzystuje się parę wodną realizującą cykl regeneracyjny, czyli cykl termiczny z ekstrakcją pary w celu regeneracyjnego ogrzewania wody zasilającej w mieszalniach lub nagrzewnicach powierzchniowych. Turbina parowa służy do zamiany energii cieplnej pary na energię mechaniczną (energię obrotu wirnika), a następnie na energię elektryczną. Sprawność turbin parowych zależy od parametrów początkowych i końcowych pary oraz rodzaju zastosowanych turbin. W zależności od rodzaju obciążenia technologicznego na zespole turbiny parowej stosuje się turbiny:

kondensacja bez kontrolowanego usuwania pary (K-6-35);

kondensacja z kontrolowaną ekstrakcją pary w ciepłownictwie miejskim (T-6-35);

kondensacja z przemysłową kontrolowaną ekstrakcją pary (P-6-35/5);

kondensacja z dwoma rodzajami kontrolowanego ekstrakcji pary - produkcja i ogrzewanie (PT-50-130/7);

z przeciwciśnieniem (R-12-90/13).

Energia cieplna wytwarzana przez PTU przekazywana jest różnym odbiorcom (przemysłowym i nieprzemysłowym) za pomocą sieci ciepłowniczych. Przez centralę punkty grzewcze Ciepło (CHP) jest rozprowadzane do celów ogrzewania, wentylacji i zaopatrzenia w ciepłą wodę. Głównym zadaniem ogrzewania jest utrzymanie temperatury wewnętrznej pomieszczenia na zadanym poziomie. Aby to osiągnąć konieczne jest zachowanie równowagi pomiędzy stratami i zyskami ciepła.

Istnieje kilka schematów podłączania odbiorców ciepłej wody do sieci ciepłowniczych: zależne i niezależne, równoległe i sekwencyjne, dwustopniowe sekwencyjne i mieszane. Wybór schematu przyłączenia zależy od specyficznych warunków charakterystycznych dla danego obszaru i jest zdeterminowany kilkoma czynnikami.

Obliczanie obwodu cieplnego STU CHPP

Opis obwodu cieplnego elektrowni przemysłowej

Podstawowy schemat cieplny elektrowni cieplnej (załącznik A) przedstawia powiązanie technologiczne wszystkich głównych elementów stacji i ich rolę w procesie technologicznym wytwarzania ciepła i energii elektrycznej, określa kierunek głównych przepływów pary, kondensatu , wody zasilającej oraz ich parametry.

Zazwyczaj elementy obwodu termicznego są umieszczane na rysunku w określonej kolejności. Z reguły w lewym górnym rogu znajduje się generator pary (SG), który ma najwyższe parametry pracy. Pozostałe elementy ułożone są zgodnie z ruchem wskazówek zegara w kolejności malejących, a następnie rosnących parametrów głównego toku pracy. W efekcie para z generatora pary (pierwsza faza) kierowana jest rurociągiem wysokociśnieniowym do cylindra wysokociśnieniowego (HPC) turbiny. Część pary przepływającej przez pierwszy, drugi i trzeci wybór w cylindrze jest kierowana do ogrzewania regeneracyjnego do podgrzewaczy wysokociśnieniowych PVD1-PVD3 i odgazowywacza. Z ostatniej selekcji HPC jedna część pary (obliczona) trafia na potrzeby produkcyjne (), druga trafia do cylindra niskociśnieniowego (LPC) turbiny. Posiada cztery selekcje, za pomocą których mniejsza część pary jest rozprowadzana do nagrzewnic niskociśnieniowych PND4-PND7, z szóstej i siódmej selekcji znaczna część pary trafia do nagrzewnic sieciowych SP1, SP2 w celu utrzymania harmonogramu temperatur w; sieci ciepłownicze. Pozostała część pary, która przeszła przez ostatni stopień LPC, kierowana jest do skraplacza.

Kondensator jest cylindrycznym korpusem, wewnątrz którego znajdują się mosiężne rurki. Przepływa przez nie woda chłodząca, wpływająca do skraplacza zwykle o temperaturze 10-15°C. Para przepływa wokół tych rurek od góry do dołu, chłodzi, skrapla się i gromadzi w dolnej części obudowy.

Za pomocą pompy kondensatu (CP) kondensat przechodzi przez eżektor (EZ), gdzie utrzymywana jest głęboka próżnia, następnie przez grzałkę dławnicy (SP) kierowany jest do grzejników PND7-PND4, w których wzrasta temperatura i ciśnienie przepływu roboczego.

Po wieloetapowym ogrzewaniu kondensat przedostaje się do część aktywna kolumny odgazowujące, gdzie jest mieszany z wodą uzupełniającą. Woda wchodząca do odpowietrzenia wprowadzana jest rurami do urządzenia mieszającego umieszczonego w górnej części kolumny. Spływając, ulega rozproszeniu w urządzeniu mieszającym, co ułatwia wydzielanie się gazów podczas wrzenia. Od dołu w kierunku wody para doprowadzana jest z wylotu cylindra turbiny poprzez dysze kolumny odpowietrzającej. Nasycona gazem mieszanina pary i powietrza jest zasysana rurą znajdującą się w górnej części kolumny.

Odpowietrzona woda dostaje się do akumulatora odgazowywacza, którego pojemność służy jako rezerwa i jest wykorzystywana w sytuacjach awaryjnych. Stąd przygotowana woda przepływa grawitacyjnie do pompy zasilającej (PN), która pompuje ją do podgrzewaczy PVD3-PVD1. Po trzystopniowym nagrzewaniu strumień roboczy kierowany jest do kotła SG.

W praktyce istnieją trzy metody obliczania obwodu termicznego:

w udziałach w selekcjach;

w oparciu o ustalone z góry natężenie przepływu pary do turbiny z późniejszym udoskonaleniem;

w zależności od danego przepływu pary do skraplacza.

W tej instrukcji obwód cieplny jest obliczany w oparciu o zadany przepływ pary na turbinę tylko dla jednego trybu, odpowiadającego najwyższej mocy.

Obliczanie schematu termicznego źródła ciepła jest jednym z głównych, najbardziej ważne etapy projekt. Cel- określenie charakterystyk ilościowych i parametrycznych głównych przepływów pary i wody, dobór na podstawie tych charakterystyk głównych i sprzęt pomocniczy, wyznaczanie średnic rurociągów, mocy turbin i wydajności uzdatniania wody. Aby wykonać obliczenia, uzupełnij podstawowy schemat projektu, zawierający następujące elementy:

1. Konwencjonalny obraz wyposażenia głównego i pomocniczego;

2. Jednoliniowy obraz komunikacji;

3. Parametry pracy urządzeń (ciśnienie, temperatura, zawartość ciepła);

4. Natężenia przepływu w środowisku według trybów projektowych.

Schemat termiczny jest rozpatrywany dla czterech charakterystycznych trybów. Każdy z nich wyróżnia się pewną wartością temperatury zewnętrznej, która odpowiada obciążeniom cieplnym ogrzewania, wentylacji i zaopatrzenia w ciepłą wodę.

Pierwszy tryb- maksymalna zima, odpowiada obliczonej temperatura zewnętrzna powietrze do projektowania ogrzewania. Wymagane sprawdzenie wyposażenia podstawowego poniżej obciążeń termicznych.

Drugi tryb - odpowiada średniej temperaturze najzimniejszego miesiąca. W tym trybie należy zapewnić maksymalną długoterminową moc cieplną dla technologii, średnią moc cieplną do ogrzewania w najzimniejszym miesiącu i średnie godzinowe obciążenie ciepłą wodą, z zastrzeżeniem awarii najpotężniejszego kotła parowego lub wodnego. Niezbędne do doboru ilości jednostek kotłowych.

Tryb trzeci– środek zimy, odpowiada średniej temperaturze dla sezon grzewczy. Niezbędne do obliczenia średniorocznych wskaźników technicznych i ekonomicznych oraz wyboru trybu ogrzewania głównego sprzętu.

Tryb czwarty– środek lata, charakteryzujący się brakiem obciążeń cieplnych ogrzewania i wentylacji. Niezbędne do obliczenia średniorocznych wskaźników technicznych i ekonomicznych oraz wyboru trybu ogrzewania głównego sprzętu.

Obciążenia termiczne odbiorców technologicznych w przypadek ogólny nie są funkcją temperatur zewnętrznych, dlatego połączenie wskazanych obciążeń i reżimu wyznaczonego przez temperatury zewnętrzne jest w pewnym stopniu warunkowe. Aby jednak uwzględnić wszystkie obciążenia cieplne dostarczane ze źródła zaopatrzenia w ciepło, obciążenia procesowe wyznaczane są według powyższych trybów w oparciu o dane dotyczące zużycia ciepła dla poszczególnych rodzajów zużycia przemysłowego. W przypadku braku takich danych przyjmuje się, że obciążenie technologiczne jest równe maksymalnej wartości w pierwszym, drugim i trzecim trybie, a w czwartym jest zmniejszone o 20-30%.

Obliczenia schematu termicznego przeprowadza się sekwencyjnie dla każdego z czterech trybów w oparciu o dowolną tabelę obciążeń termicznych i schematy projektowe. Ponieważ obliczenia obwodu cieplnego elektrociepłowni i kotłowni mają wiele wspólnych elementów, metodologię obliczeń rozważymy na przykładzie przemysłowej elektrociepłowni z niezbędnymi wartościami związanymi z kotłowniami.

Wygodnie jest podzielić obliczenia na kilka etapów:

1. Definicja danych początkowych.

Na tym etapie wykonywane są następujące operacje:

a) wyjaśnienie obciążeń termicznych i elektrycznych;

b) wybór rodzaju źródła oraz przybliżony skład głównego wyposażenia i jego parametrów;

c) określenie procentu wody wydmuchiwanej z kotłów w zależności od jakości wody źródłowej i schematu jej chemicznego oczyszczania (zwykle 1,5-5%);

d) określenie temperatury początkowej surowa woda(zwykle zimą - 5 0 C, latem - 10 ° C);

e) określenie temperatury wody surowej wykorzystywanej do obróbki chemicznej (zwykle 20-40°C);

f) określenie procentu strat pary i wody w obiegu źródłowym (zwykle 1,5-2% całkowitego przepływu chłodziwa, z wyłączeniem strat na bezzwrotnym kondensacie produkcyjnym);

g) rodzaj chłodziwa do ogrzewania powietrza w nagrzewnicach powietrza, kotłach (parowych, gorącej wodzie);

h) parametry pary dostarczanej do farma oleju opałowego(zwykle 0,9-1,2 MPa; 250-300°C);

i) wyznaczenie wykresu temperatury wody w sieci.

2. Wyznaczanie zużycia pary i ciepła w punktach projektowych obiegu.

Obliczenia bilansów cieplnych obwodu zwykle przeprowadza się w podanej kolejności.

Równanie bilans cieplny ciepłownia: Q ty = Q ov + Q gorąca woda, gdzie

Q ov - obciążenie ogrzewania i wentylacji ten tryb, GJ/h;

Zużycie wody sieciowej dla zamkniętych systemów grzewczych:

G St = , gdzie

t ps, t os - temperatura wody sieciowej zasilającej i powrotnej, 0 C;

t in - temperatura wody powrotnej do odbiorników wentylacyjnych, °C.

Ilość wody uzupełniającej dla systemy zamknięte równa liczbie strat: G sub = G strat; D Dla systemów otwartych: G sub = G ciepła woda + G strat.

Zgodnie z normami przyjmuje się, że wyciek z sieci ciepłowniczej wynosi 0,5% objętości wody w rurociągach sieci ciepłowniczej, biorąc pod uwagę lokalne systemy ciepłownicze i wentylacyjne.

Ilość ciepła wprowadzonego do układu z wodą uzupełniającą wynosi Q sub = G sub ∙t sub, gdzie t sub przyjmuje się zwykle jako równe 70 0 C, czyli minimalną wartość bezpośredniej temperatury wody, niezależnie od temperatura powietrza na zewnątrz.

Na podstawie obliczeń schematu termicznego opracowywane są tabele podsumowujące bilans cieplny i materiałowy dla czterech trybów projektowania. Ponadto należy zauważyć, że w drugim trybie, określonym temperaturą najzimniejszego miesiąca, równowagę osiąga się bez jednego z najpotężniejszych kotłów. Ma to na celu sprawdzenie możliwości zapewnienia obciążeń w przypadku awarii lub awarii naprawczej kotła.

Katedra Techniki Cieplnej i Hydrauliki

Zajęcia

„Obliczanie obwodu cieplnego elektrowni cieplnej”

Podręcznik edukacyjno-metodyczny

Specjalności: 250200 – technologia chemiczna substancji nieorganicznych, 100700 – ciepłownictwo przemysłowe

Czerepowiec

Rozpatrzony na posiedzeniu Katedry Ciepłowni i Hydrauliki, protokół nr 3 z dnia 11 listopada 1998 r.

Zatwierdzony przez komisję redakcyjno-wydawniczą Instytutu Inżynieryjno-Technicznego ChSU, protokół nr z dn

Opracowane przez: E. L. Nikonova

Recenzenci: N. N. Sinitsyn – dr hab. technologia Nauki, profesor nadzwyczajny (CSU);

N. S. Grigoriew – dr hab. technologia Nauki, profesor nadzwyczajny (CSU)

Redaktor naukowy:

© Czerepowiec Państwowy Uniwersytet, 2002

WSTĘP

Wszystkie przedsiębiorstwa przemysłowe potrzebują jednocześnie ciepła i energii elektrycznej. Zespół instalacji i jednostek wytwarzających i transportujących ciepło i energię elektryczną do odbiorców nazywany jest systemem zaopatrzenia w ciepło i energię przedsiębiorstwa.

W odróżnieniu od prądu elektrycznego, ciepła (zwłaszcza z użyciem pary jako czynnika chłodzącego) nie można w sposób ekonomiczny dostarczać na bardzo duże odległości, dlatego każde przedsiębiorstwo potrzebuje własnego źródła ciepła o wymaganych parametrach. Takimi źródłami są elektrociepłownie (CHP), które wytwarzają w skojarzeniu ciepło i energię elektryczną.

Elektrociepłownie zapewniają większą oszczędność paliwa w porównaniu do oddzielnej produkcji energii cieplnej i elektrycznej.

Niniejsza instrukcja dydaktyczno-metodyczna przeznaczona jest dla studentów specjalności 250200, 100700, którzy muszą posiadać umiejętności pozwalające na kompetentne zarządzanie projektowaniem i funkcjonowaniem nowoczesnej produkcji, będącej zespołem procesów technologicznych i cieplnych oraz odpowiadających im urządzeń technologicznych i elektroenergetycznych.

W podręczniku dydaktycznym znajdują się następujące działy: „Opis podstawowego schematu cieplnego elektrowni cieplnej”, „Sporządkowanie schematu cieplnego elektrowni cieplnej”, „Proces rozprężania pary w turbinie”, „Obliczanie schemat cieplny elektrowni cieplnej”, „Obliczenia sieciowej instalacji ciepłowniczej”, „Wyznaczanie zastępczego zużycia paliwa”, „Konstrukcja obiegu grzewczego na schemacie T-S”. Podano przykład obliczeń. Podręcznik zawiera cały materiał referencyjny niezbędny do przeprowadzenia obliczeń.

Podręcznik poświęcony jest obliczeniom obwodu elektrowni cieplnej pracującej w obiegu grzewczym z odzyskiem ciepła i ma na celu ugruntowanie wiedzy teoretycznej wśród studentów, zapoznanie ich z urządzeniami i procesami technologicznymi zachodzącymi w elektrociepłowni oraz metody obliczeń termotechnicznych urządzeń elektrowni cieplnych.

1. Opis podstawowego schematu cieplnego elektrowni parowej

Elektrownia cieplna(TES) to zespół urządzeń i urządzeń, których zadaniem jest przetwarzanie energii źródła naturalnego na energię elektryczną i cieplną.

Elektrownie cieplne z turbiną parową wykorzystują parę wodną jako ciepło robocze, które realizuje cykl regeneracyjny, tj. obieg elektroenergetyczny z wyciągiem pary z turbiny do regeneracyjnego podgrzewania wody zasilającej w mieszalnikach lub powierzchniowych wymiennikach ciepła z regeneracją.

Schematyczny diagram termiczny pokazuje podłączenie głównego wyposażenie technologiczne w procesie wytwarzania ciepła i energii elektrycznej według zadanego cyklu.

Schemat ideowy elektrowni cieplnej pokazano na ryc. 1. Paliwo spala się w piecu wytwornicy pary (SG), natomiast woda zasilająca jest podgrzewana, wrze i odparowuje, tworząc nasyconą parę wodną. Para kierowana jest do przegrzewacza (SS), w którym jest podgrzewana pod stałym ciśnieniem do określonej temperatury T 0 .

Para przegrzana z parametrami R 0 i T 0 wchodzi do I i II stopnia (przedziałów) turbiny, gdzie pracuje, wytwarzając energię w generatorze elektrycznym (EG). Para wylotowa wchodzi do skraplacza barometrycznego (BC). Tutaj para jest skraplana i przesyłana do pierwszego podgrzewacza niskociśnieniowego (LPH 1).

W celu zwiększenia sprawności termodynamicznej obiegu poprzez ograniczenie odprowadzania ciepła do otoczenia poprzez zmniejszenie przepływu pary wchodzącej do skraplacza, stosuje się regeneracyjne ogrzewanie wody zasilającej. Regeneracyjne ogrzewanie wody zasilającej- jest to podgrzewanie kondensatu i dodatkowej wody kierowanej do wytwornicy pary parą z wyciągów turbinowych. W zależności od rodzaju stacji, parametrów pary i wody zasilającej, turbina parowa może posiadać różną liczbę odciągów pary (od 2 do 9), przy czym jeden lub dwa z tych odciągów są regulowane, z których para wykorzystywana jest na potrzeby zaopatrzenia w ciepło. Ogrzewanie regeneracyjne realizowane jest w kilku grzejnikach połączonych szeregowo. Głównym warunkiem normalnej pracy tych instalacji jest to, aby ciśnienie wody zasilającej było wyższe od ciśnienia pary grzewczej (aby uniknąć wrzenia podgrzewanego czynnika). Regeneracyjne ogrzewanie wody zasilającej w elektrowniach cieplnych do optymalna temperatura zapewnia znaczne oszczędności paliwa i redukcję kosztów.

Grzejniki regeneracyjne wykonywane są głównie pionowo.

W skład regeneracyjnego obiegu grzewczego wchodzi także nagrzewnica mieszająca – odgazowywacz. Nie tylko podgrzewa wodę zasilającą (poprzez mieszanie), ale także usuwa z wody agresywne gazy.

Podgrzana woda zasilająca doprowadzana jest do wytwornicy pary, gdzie uzyskuje wysoki potencjał energetyczny, zamienia się w parę wodną i trafia do turbiny parowej. Część pary przechodzi przez kilka stopni turbiny, jest z niej pobierana przy podwyższonych parametrach i kierowana do ogrzewania regeneracyjnego. Pozostała część pary przechodzi przez wszystkie stopnie turbiny. Para odpadowa tego strumienia, która ma niski potencjał energetyczny, trafia do skraplacza. Utajone ciepło parowania zostaje utracone. Utajone ciepło parowania strumieni pary przyjętych do regeneracji jest zawracane do obiegu z wodą zasilającą. Ciepło strumienia pary wybranej do zaopatrzenia w ciepło przekazywane jest do wody sieciowej.

Woda sieciowa na potrzeby zaopatrzenia w ciepło produkowana jest w podgrzewaczu sieciowym lub szczytowym.

Główne podgrzewacze sieciowe zasilane są parą z kontrolowanego wyciągu.

Nagrzewnice szczytowe włączane są do obiegu w okresach szczytowych obciążeń grzewczych (np. gdy temperatura powietrza na zewnątrz znacznie spada) i zasilane są „gorącą” parą z wytwornicy pary przechodzącej przez zespół redukcyjno-chłodzący, co powoduje obniżenie parametrów „gorącą” parę (ciśnienie i temperatura) do wymaganej ilości

Cały kondensat wypływający ze skraplacza, nagrzewnic sieciowych, nagrzewnic wysokociśnieniowych, nagrzewnic niskociśnieniowych, a także dodatek chemicznie oczyszczonej wody odprowadzany jest do odgazowywacza.

Kondensat w HDPE ma wyższe parametry niż medium w odgazowywaczu, a kondensat w HDPE 1 ma wyższe parametry niż para w HDPE 2. Można je stosować jako czynnik grzewczy. Ze względu na różnicę ciśnień, strumienie kondensatu kierowane są do HDPE 1 poprzez pułapki kondensatu (przepuszczają kondensat, ale nie przepuszczają pary).