2. Расчеты элементов схем и аппаратов систем

теплоснабжения

1. Определение давления пара в теплофикационном

отборе турбины

По заданному температурному графику тепловой сети t₁/t₂ = =150/70 ^оС и коэффициенту теплофикации a _ТЭЦ = 0,5 определить давление в теплофикационном отборе.

Сетевая подогревательная установка представлена на рис. 9.11.

Рис. 9.11. Сетевая подогревательная установка: 1 - основной сетевой подогреватель (ОП); 2 - пиковый водогрейный котел (ПВК); 3 - сетевой насос; 4 - турбогенератор; D _ОП - расход пара на ОП; Р_ОП - давление пара перед ОП; h _Т - энтальпия пара перед ОП; h ^‘_КТ - энтальпия конденсата на выходе из ОП; t _ПС = t ₁ и t _ОС = t ₂ - температуры сетевой воды в подающем и обратном трубопроводах соответственно, ^оС; Р _Т - давление пара в теплофикационном отборе турбины

Температура сетевой воды после сетевого подогревателя определяется по формуле

t ₀₁ = t _ВР + D t^/_o × `Q<sup>0,8</sup><sub>o</sub> + (d t<sup>/</sup><sub>o</sub> – 0,5 q<sup>.</sup>) × `Q_o =

= 18 + 64,5 × 0,5 ^0,8 + (80 - 0,5 × 25) × 0,5 = 88,8 ^oC.

где t _В.Р - расчетная температура воздуха отапливаемых помещений;

D t^/_o - температурный напор нагреваемого прибора,

D t^/_o = 0,5 (t ₀₃ + t ₀₂ ) - t _В.Р. = 0,5 (95 + 70) - 18 = 64,5 ^оС;

`Q^o - относительная величина тепловой нагрузки;

d t^/_o - перепад температур воды в тепловой сети,

d t^/_o = t _о1 - t _о2 = 150 - 70 = 80^оС;

q ^/ - перепад температур воды в местной системе отопления,

q ^/ = t _о3 - t _о2 = 95 - 70 = 25^оС.

Недогрев сетевой воды в ОП до температуры насыщения принимаем dt = 9,2 ^оС, тогда t _кт = t^/ _о1 + dt= 88,8 + 9,2 = 98 ^oC, что соответствует Р_оп = 0,099 МПа.

Необходимое давление в теплофикационном отборе

Р_т = 0,099 / 0,9 = 0,11 МПа.

2. Пересчет давления пара в нерегулируемом

отборе турбины

Пересчитать давление пара в 4-м и 5-м промежуточных отборах турбины ПТ-60/75 - 130/13 по известному давлению в теплофикационном отборе Р_т = 0,178 МПа, если Р₄₀ = 0,56 МПа,

Р₅₀ = 0,33 МПа, Р_то = 0,12 МПа.

Давление пара в нерегулируемых 4-м и 5-м отборах турбины пересчитываем по формуле Флюгеля, пренебрегая изменением расхода пара через отсек:

0,575 МПа.

0,575 МПа.

9.2.3. Поверочный расчет основного сетевого подогревателя

Тепловая нагрузка основного подогревателя 49,44 МВт

(178 МДж/ч), давление греющего пара перед основным подогревателем Р_оп = 0,198 МПа, расход сетевой воды G_св = 135 кг/с (486 т/ч).

Расход пара на сетевой подогреватель

= 23,67 кг/с.

Зададимся коэффициентом теплопередачи в основном подогревателе К _оп = 2700 Вт/(м ^2× К).

Среднелогарифмическая разность температур

= = 20,8 ^оС.

Поверхность нагрева

= 880 м ².

Принимаем к установке два подогревателя ПСВ – 500:

- поверхность нагрева 500 м²;

- диаметр трубок 19/17,5 мм;

- материал трубок - латунь;

- число ходов по воде - 2;

- «живое» сечение одного хода воды - 0,226 м²;

- длина трубок между перегородками - 1,23 м.

Средняя скорость воды

м/с.

Средняя температура подогреваемой воды

t ^в_ср= 0,5 (t ^оп₂ + t ^оп₁) = 0,5 (114 + 70) = 92 ^оС.

Коэффициент теплоотдачи от внутренней стенки трубки к воде

=4850 Вт/(м ^2×К).

Зададимся коэффициентом теплоотдачи от пара к стенке:

a₁ =7000 Вт/(м ^2×К).

Средняя температура стенки труб со стороны пара

= 120 - = 108,7 ^оС.

Разность температур пара и стенки

Dt = t _п - t ^cр_ст = 120 - 108,7 = 11,3 ^оС.

Температура пленки конденсата

t _пл = 0,5 (t _п + t ^cр_ст ) = 0,5 (120 + 108,7) = 114,3 ^оС.

Коэффициент теплоотдачи от пара к стенке труб

a ₁ = 1,163 × (0,16 В + С / h× D t) =

=1,163× (0,16× 35500+ 12900/ (1,23×13,6) ) = 7502,0 Вт/(м ^2×К).

Коэффициент теплопередачи от пара к воде считаем

при d _ст = 0,75 мм l _ст = 105 Вт/(м ^2×К).

= 2857 Вт/(м ^2×К).

Необходимая поверхность нагрева

= 467 м ².

Принятый запас поверхности нагрева составляет 6,6 %.

9.2.4. Построение процесса расширения пара в h-S- диаграмме

и определение расхода пара на турбину Р-50-130/13

Построить процесс расширения пара в h-S - диаграмме турбины Р-50-130/13 и определить значения энтальпий в характерных точках, если внутренний относительный КПД h _oi = 0,82. Потери давления в органах паровспуска принять 5 %.

Определить расход пара на турбину (необходимые данные взять из табл. 9.2).

Таблица 9.2. Исходные данные для проведения расчета

Давление в отборах, МПа	Доли расхода пара на подогреватели
Р1 = 3,63	a 1 = 0,0375
Р2 = 2,156	a 2 = 0,0417
Р д = Р3 = 1,27	a д + a 3 = 0,0375

Принципиальная тепловая схема турбины представлена на рис. 9.12.

Рис. 9.12. Принципиальная тепловая схема Р-50-130/13: 1 - турбина;

2- электрогенератор; 3 - паровой котел; 4 - ПВД 1; 5 - ПВД 2; 6 - ПВД 3; 7 - питательный насос; 8 - деаэратор; 9 - промышленные потребители

Начальные параметры:

Р_о= 12, 75 МПа; t _o = 565 ^oC.

Р^/_o= 0,95 × Р_о = 0,95 × 12,75 = 12,11 МПа.

Энтальпия в точке выхлопа

h _п = h _о - (h _o - h _па) = 3510 - (3510 - 2878) × 0,82 = 2992 кДж/кг.

Расход пара на турбину, кг/ч, определяется по формуле

,

где d _э - удельный расход пара на выработку 1 кВт×ч электрической энергии,

= 7,24 кг/кВт;

N_э - электрическая мощность турбины, кВт.

Процесс расширения пара в турбине представлен на рис. 9.13.

h _м , h _г -КПД механический и генератора соответственно;

у₁ , у₂ - коэффициенты недовыработки мощности.

= 0,42 ,

= 0,19 .

Тогда у₁ × a₁ = 0,42 × 0,0375 = 0,0158;

у₂ × a₂ = 0,19 × 0,0417 = 0,0079;

å у_i × a_i = 0,0237.

Таким образом,

= 370788 кг/ч = 370,8 т/ч.

Рис. 9.13. Процесс расширения пара в турбине Р-50-130/13

9.2.5. Определение расхода топлива на котел

Определить расход топлива на котел, если расход пара

D_пп = 158 т/ч, теплота сгорания топлива Q^p_н = 22,02 МДж/кг, а тепловые потери q ₂ = 4 %, q ₃ = 0 %, q ₄ = 1,5 %, q ₅ = 0,8 %, q ₆ = 0,4 %, величина продувки 1,5 %.

Расход топлива на котел определяется по формуле

,

где h _пв - энтальпия питательной воды, определяется по давлению пара в первом отборе Р₁ = 2,65 МПа , с учетом недогрева 3 ⁰С;

h _пв = 962 кДж/кг;

h _к - КПД котла брутто по обратному балансу,

h _к = 100 - q ₂ - q ₃ - q ₄ - q ₅ - q ₆ = 100- 4- 0 -1,5- 0,8- 0,4 = 93,3 %;

D_пр - расход продувочной воды,

D_пр = 0,015 × D_o = 0,015 × 158056 = 2371 кг/ч;

h^/ - энтальпия кипящей воды в барабане парового котла,

h^/ = 2728 кДж/кг.

=

= = 19537 кг/ч.