1.2. Заполнение таблицы параметров воды и пара
Исходные данные для заполнения таблицы параметров воды и пара берутся из бланк-задания [2, с. 327; 3, с. 419].
Исходные данные для расчета
-
Давление перегретого пара на входе в турбину (острого пара)
,
МПа12,75
Температура перегретого пара на входе в турбину (острого пара)
,
555
Расход перегретого пара (острого пара) на входе в турбину
,
кг/с130
Температура питательной воды
,
249
Давление регулируемого отбора пара на производство (технологического пара)
,
МПа
1,28
Номинальный расход отбираемого производственного пара
,
кг/с51,3
Теплофикационная нагрузка
,
МВт
78,9
Давление регулируемого отбора пара на теплофикацию
,
МПа
0,098
Давление в деаэраторе питательной воды
,
МПа0,7
Давление в конденсаторе
,
МПа0,007
Параметры воды и пара для турбоустановки приведены в таблице 1.
Занесем исходные данные в таблицу и определим некоторые параметры пара и воды по известным исходным данным. Занесем давление перегретого пара на входе в турбину (острого пара) =12,75 МПа в ячейку 4-2, температуру перегретого пара на входе в турбину (острого пара) = 555 в ячейку 5-2, температуру питательной воды = 249 в ячейку 12-4 (эта температура после ПВД 7 на входе в котел). Параметры пара в точке 0 это параметры пара перед паровпускными клапанами турбины. В паровпускных клапанах турбины происходит дросселирование пара, то есть, снижение его давления. Потери давления пара при дросселировании составляют около 6%. Тогда давление пара за стопорным (СК) и
Таблица 1
Параметры пара и воды в турбоустановке ПТ-80/100-130/13 на номинальном режиме
-
№
стр
точ-ка
про-
цес-
са
подо-грева-
тели
параметры пара в отборах турбины
параметры пара в подогревателях в состоянии насыщения
не-до-грев
параметры обогреваемой воды за подогревателями
параметры дренажей подогревателей
Р,
МПа
t,
оС
h,
кДж
кг
Рн,
МПа
tн,
оС
кДж
кг
θ,
оС
,МПа
,оС
,кДж
кг
,оС
,кДж
кг
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
2
0
0
12,75
555
3500
–
–
–
–
–
–
–
–
–
3
12,0
550
3488
–
–
–
–
–
–
–
–
–
4
1
ПВД7
4,26
383
3172
3,98
250
1085,8
1
16,35
249
1081,69
250
1085,8
5
2
ПВД6
2,43
320
3039
2,27
218,78
938,09
1
16,85
217,78
938,14
196,56
835,98
6
3
ПВД5
1,28
260
2930
1,19
187,56
796,7
1
17,35
186,56
800,27
179,96
763,21
7
3
ДПВ
1,28
260
2930
0,7
164,96
697,1
–
0,7
164,96
697,1
–
–
8
4
ПНД4
0,263
х = 0,98
2658
0,246
126,96
533,33
2
2,1
124,96
526,13
126,96
533,33
9
5
ПНД3
0,098
х = 0,937
2516
0,091
97,0
406,47
2
2,2
95
399,6
89,68
375,59
10
6
ПНД2
0,055
х = 0,917
2437
0,051
81,68
341,97
2
2,3
79,68
335,36
74,35
311,21
11
7
ПНД1
0,029
х = 0,905
2379
0,027
66,35
277,68
2
2,4
64,35
271,28
66,35
277,68
12
К
К
0,007
2379
–
39,02
163,38
–
0,007
39,02
163,38
–
–
13
5
ПСГ2
0,098
х = 0,937
2516
0,088
96
402,58
5
0,7
91
381,61
96
402,58
14
6
ПСГ1
0,055
х = 0,917
2437
0, 0495
81
339,27
5
0,8
76
318,74
81
339,27
15
ДДВ
0,128
106,67
447,22
–
0,128
106,67
447,22
–
–
регулирущим (РК)
клапанами составляет
=
= 12,75– – 0,058∙12,75 = 12, 0 .Потери тепла в
окружающую среду также имеют место при
движении пара по паропроводу острого
пара от котла к турбине, поэтому
температура пара непосредственно на
входе к турбину составляет 550
.
Так как из третьего отбора (на выходе из ЦВД) пар направляется на производство (технологический отбор) и из этого же отбора пар направляется в ПВД 5 и в ДПВ поэтому давление регулируемого отбора пара на производство = 1 ,28 МПа заносим в ячейки 4-6 и 4-7. Из пятого отбора пар поступает на ПНД 3 и на ПСГ 2, естественно, давление пара в отборе на эти теплообменники одинаково и равно давлению регулируемого отбора пара на теплофикацию = 0,098 МПа. Заносим эту величину в ячейки 4-13 и 4-9.
Деаэраторы
питательной воды всегда рассчитаны на
повышенное давление (0,6 – 0,7 МПа). Так
как деаэратор это еще и подогреватель
смешивающего типа, то поступающий
конденсат и пар в нем находятся при
заданном давлении
= 0,7 МПа в состоянии насыщения. Поэтому
давление в деаэраторе питательной воды
=
0,7 МПа заносим одновременно в ячейки
7-7 и 11-7. В деаэраторе отсутствует недогрев,
то есть поступающая в него вода для
деаэрации нагревается до температуры
насыщения. По давлению в деаэраторе
в
[4] по таблице для насыщенного пара
определяем температуру насыщения
= 164,96
и заносим в ячейки 8-7 и 12-7, а так же
энтальпию воды
= 697,1 заносим в ячейки 9-7 и 13-7.
В конденсаторе
пар конденсируется при температуре
насыщения, которая соответствует
давлению насыщения в конденсаторе
=
0,007 МПа. Последние ступени турбины также
находятся при конечном давлении равном
давлению в конденсаторе
=
0,007 МПа. Поэтому эту величину заносим в
ячейки 4-12 и 11-12. Зная
,
в [4] по таблице для насыщенного пара
определяем температуру
= 39,02
и заносим в ячейки 12-12 и 8-12, там же
определяем
=163,38 кДж/кг и заносим в ячейки 13-12 и 9-12.
Стоит отметить, что в справочниках не
всегда указано давление в конденсаторе
турбины, а задается расход охлаждающей
воды и его температура, так как температура
насыщения в конденсаторе и соответственно,
давление насыщенного пара зависят от
температуры охлаждающей воды и от
кратности охлаждения конденсатора.
В ячейке 4-9 известно
давление пара в отборе на ПНД 3. Потери
давления в отборах пара на регенеративные
подогреватели принимаются 7-8% от давления
в отборах. Следовательно, давления
насыщенного пара в регенеративных
подогревателях будут меньше давления
в отборах на величину этих потерь, то
есть
, где
= 0,07 ∙ Р, если принять потери давления
7%. Отсюда давление насыщения в ПНД 3
определится как
= 0,098 – 0,07∙ ∙0,098 = 0,098∙0,93 = 0,091МПа. Зная
,
в [4] по таблице для насыщенного пара
определяем температуру
97
,
и
406,47 кДж/кг,. Так как регенеративные
подогреватели поверхностного типа, то
вода в них не нагревается до температуры
насыщения. Недогрев до температуры
насыщения в регенеративных подогревателях
составляет 1–5
.
Примем недогрев в ПНД 3 равным 2
.
Тогда температура основного конденсата
на выходе из ПНД 3 определится как
= 97 – 2 = 95
.
Давление пара в
третьем отборе на ПВД 5 известно. По
аналогии с вышесказанным, определим
= 1,28 ∙ 0,93 ≈ 1,19 МПа. По
в [4] по таблице для насыщенного пара
определяем температуру
187,56
,
и
796,7 кДж/кг,. Примем недогрев в ПВД 5 равным
1
.
Тогда
= 187,56 – 1 = 186,56
.
Знаем
= 249
.
Принимаем недогрев в ПВД 7 равным 1
.
Тогда
= 249 + 1 = 250
.
В [4] по таблице для насыщенного пара по
величине
250
определяем
=
3,98 МПа и
= 1085,8 кДж/кг .Учитывая потери давления
в отборах, получаем
=
= 3,98 + 0,07∙3,98 = 4,26 МПа .
Сделаем равномерное распределение подогрева питательной воды в подогревателях ПВД 7 и ПВД 6. Тогда подогрев питательной воды в каждом подогревателе составит:
=
31,22
;
Температура питательной воды на выходе из ПВД 6 определится как
+
=
186,56 + 31,22 = 217,78
,
. Недогрев в ПВД 6 принимаем равным 1
как и в ПВД 7 и ПВД 5. Следовательно,
температура насыщенного пара в ПВД 6
составит
= 217,78 + 1= 218,78
,Зная
= 218,78
,
в [4] по таблице для насыщенного пара
определим давление насыщенного пара в
ПВД 6
≈ 2,27 МПа и энтальпию насыщенного пара
≈ 938,09 кДж/кг . Учитывая потери давления
в паропроводе отборного пара, определим
давление пара во втором отборе
= 2,27 + 0,07∙2,27 = 2,43 МПа, .
Подогрев основного
конденсата в ДПВ происходит в пределах
= 10 ÷ 40
.
Примем подогрев в деаэраторе равном
40
,
тогда температура основного конденсата
на выходе из ПНД 4 составит
164,96
– 40 = 124,96
.
Принимаем недогрев в ПНД 4 – 2
.
Тогда температура насыщенного пара в
ПНД 4 составит
2 = 124,96 + 2 = 126,96
.
По
=126,96
в [4] по таблице для насыщенного пара
определим давление насыщенного пара
≈ 0,246 МПа и энтальпию насыщенного пара
в ПНД 4
≈
533,33 кДж/кг . Учитывая потери давления в
паропроводе отборного пара, определим
давление пара в четвертом отборе
= 0,246 + 0,07 ∙ 0,246 = 0,263 МПа .
Температура
основного конденсата на выходе из ПНД
3
составляет 95
.
После конденсатора до ПНД1 основной
конденсат подогревается в конденсатных
насосах КН, а также в охладителях
уплотнений ОУ, охладителях эжектора ОЭ
(на схеме не показаны) и т.д. Подогрев
конденсата до входа в ПНД1 может составлять
примерно 10
.
Тогда
=
39,02 + 10 = 49,02
.
Приняв равномерный подогрев в ПНД 3, ПНД
2, ПНД 1, получим подогрев в каждом ПНД
1-3 составляет 15,33
.
=
= 15,33
.
Тогда на выходе из подогревателей температуры основного конденсата составляют:
=
49,02 + 15,33 = 64,35
= 64,35 + 15,33 = 79,68
Принимая недогрев в ПНД 1 и в ПНД 2 – 2 , получаем температуры насыщенного пара в подогревателях:
2 = 64,35 + 2 = 66,35
2 = 79,68 + 2 = 81,68
По температурам
насыщения в [4] по таблице для насыщенного
пара определим давление насыщенного
пара
≈ 0,027 МПа и энтальпию насыщенного пара
в ПНД 1
≈
277,68 кДж/кг , давление насыщенного пара
≈ 0,051 МПа) и энтальпию насыщенного пара
в ПНД 2
≈
341,97 кДж/кг . Давления в шестом и седьмом
отборах на ПНД 2 и ПНД 1
соответственно определим с учетом потерь давления в отборах:
= 0,027 + 0,07∙0,027 = 0,029
МПа
= 0,051 + 0,07∙0,051 = 0,055
МПа
Так как пар из шестого отбора направляется и в ПНД 2 и в ПСГ 1, то давление в отборе на ПСГ 1 также составляет 0,055 МПа
Определим давления воды после подогревателей.
В конденсаторе
очень низкое давление (вакуум). Чтобы
основной конденсат после конденсатора
направить в подогреватели низкого
давления, а затем в деаэратор, который
находится на отметке 15 ÷ 25 метров
конденсатный насос (КН) должен создать
достаточно высокое давление примерно
2 ÷ 3 МПа. Примем давление создаваемое
конденсатным насосом
≈ 2,5 МПа. В трубной системе каждого ПНД
теряется примерно
0,1
МПа давления воды. Тогда давление
основного конденсата за ПНД 1 составит
= 2,5 – 0,1 = 2,4 МПа,
= 2,4 – 0,1 = 2,3 МПа ,
= 2,3 – 0,1 = 2,2 МПа,
= 2,2 – 0,1 = 2,1 МПа.
Чтобы направить
питательную воду после деаэратора (ДПВ)
в подогреватели высокого давления и
далее в парогенератор питательный насос
(ПН) должен создать давление. Давление
перегретого пара на входе в турбину
целиком зависит от давления создаваемого
питательным насосом. Чтобы получить
давление пара 12,75 МПа насос должен
создать давление с 30 ÷ 45 % запасом, то
есть,
(1,3 ÷ 1,45)
.
Чем больше мощность турбоустановки,
тем выше число в указанном пределе.
Примем
1,4∙
= 1,4∙12,75 = 17,85 МПа. Потери давления воды
в трубной системе каждого подогревателя
высокого давления составляют ΔР = 0,5
МПа. С учетом потерь получим давления
питательной воды на выходе из каждого
ПВД:
= 17,85 – 0,5 = 17,35 МПа,
= 17,35 – 0,5 = 16,85 МПа,
= 16,85 – 0,5 = 16,35 МПа,
Энтальпия воды за подогревателями определяется в [4] по таблице для воды и перегретого пара по известным уже давлениям и температурам воды:
16,35
МПа,
= 249
→
= 1081,69 кДж/кг;
16,85 МПа,
= 217,78
→
= 938,14 кДж/кг;
17,35 МПа,
= 186,56
→
= 800,27 кДж/кг;
2,1МПа,
= 124,96
→
= 526,13 кДж/кг;
2,2 МПа,
= 95
→
= 399,6 кДж/кг;
2,3 МПа,
= 79,68
→
= 335,36 кДж/кг;
2,4 МПа,
= 64,35
→
= 271,28 кДж/кг .
Определим температуры дренажей регенеративных подогревателей. Дренаж это полностью сконденсировавшийся пар в подогревателе. Его еще называют неосновным конденсатом, то есть конденсатом отборного пара с турбины. Пар конденсируется на трубной поверхности при постоянной температуре насыщения. В подогреватели ПВД 7, ПНД 4 и ПНД 1 не втекают дренажи из других подогревателей. Поэтому температура насыщения при которой происходит конденсация пара в подогревателях и будет являться температурой дренажа для этих подогревателей.
В остальные подогреватели втекают горячие дренажи из предыдущих подогревателей поэтому превышение температуры охлажденного дренажа над температурой входящей в подогреватель воды принимается равным 10 [2, c.430]. Иначе, температуры дренажа в этих подогревателях на 10 выше, чем температуры воды на входе в эти подогреватели.
Для ПВД 6:
10
= 186,56 + 10 = 196,56
.
В ПВД 5 питательная
вода поступает после питательного
насоса (ПН). В ПН при сжатии происходит
выделение теплоты поэтому температура
воды повышается. Подогрев питательной
воды в ПН
происходит примерно на 5 ÷ 8
.
Следовательно, для ПВД 5
+ 10 = 164,96 + 5+10 = 179,96
Для ПНД 3
10
= 79,68+ 10 = 89,68
.
Для ПНД 2
10
= 64,35+ 10 = 74,35
.
По температурам дренажа в [4] по таблице для насыщенного пара определим энтальпии дренажа.
= 196,56
→
= 835,98 кДж/кг;
= 179,96
→
= 763,21 кДж/кг;
= 89,68
→
= 375,59 кДж/кг;
= 74,35
→
= 311,21 кДж/кг.
Определим параметры воды и пара для сетевых подогревателей. Давления пара в отборах на ПСГ 1 и ПСГ 2 известны. Сетевые подогреватели отстоят несколько дальше от турбины, чем регенеративные подогреватели, поэтому потери давления в паропроводах отбора пара на них можно принять примерно 10 %. Тогда давления насыщения в подогревателях получим:
= 0,098 – 0,1∙ ∙0,098 =
0,098∙0,9 = 0,088 МПа;
= 0,055∙0,9 = 0, 0495 МПа.
По давлениям насыщенного пара в [4] по таблице для насыщенного пара определим температуры и энтальпии насыщенного пара:
0,088 МПа →
= 96
,
= 402,58 кДж/кг;
0, 0495 МПа →
= 81
,
= 339,27 кДж/кг.
При принятых недогревах в 5 температуры сетевой воды после сетевых подогревателей будут равны:
5 = 96 – 5= 91
;
5 = 81 – 5= 76
.
Давление обратной сетевой воды на входе в первый сетевой подогреватель ПСГ 1 составляет приблизительно 0,9 МПа. Учитывая потери давления воды в подогревателях, которые составляют примерно ΔР = 0,1 МПа, определим давления воды после сетевых подогревателей:
=
– ΔР = 0,9 – 0,1 = 0,8 МПа ;
=
– ΔР = 0,8 – 0,1 = 0,7 МПа .
По давлению и температуре сетевой воды в [4] по таблице для воды и перегретого пара определим энтальпии воды после сетевых подогревателей:
=
0,8 МПа,
76
→
=318,74 кДж/кг ;
=
0,7 МПа,
91
→
= 381,61кДж/кг .
Так как в сетевые подогреватели не направляются дренажи из каких-либо других подогревателей, то температуры и энтальпии дренажей сетевых подогревателей равны температурам и энтальпиям насыщенного пара в них.
= 96
;
=
81
;
= 402,58 кДж/кг ;
= 339,27 кДж/кг .
Возвращаемый
обратный конденсат с производства
проходит дегазацию в деаэраторе
атмосферного типа (ДДВ) (см. рис. 1.1).
Давление в атмосферном деаэраторе
составляет
= 0,128 МПа . Определяем из [4]
= 106,67
,
= 447,22 кДж/кг .
Для определения температуры и энтальпии пара в отборах турбины необходимо построить процесс расширения пара в турбине в h-s диаграмме (рис. 1.2).
3600
6,0
6,5
7,5
7,0
0
0’
1
1д
2
2д
3
3д
4
4д
5,5
6,0
6,5
7,0
7,5
5
5д
6
6д
7
7д
к
h
3500
3172
3039
2658
2437
2379
Р0 = 12,75 МПа
Р0’ =12,0 МПа
t = 555 oC
3400
Hi1
3200
Р1 = 4,26 МПа
Hi2
Р2 = 2,43 МПа
3000
Р3 = 1,28 МПа
Hi3
2930
2800
Hi4
Р4 = 0,263 МПа
Hi5
Р5 = 0,098 МПа
2600
Р6 = 0,055 МПа
2516
Hi6
Р7 = 0,029 МПа
Рк = 0,007 МПа
2400
Hi7
s
2200
Масштаб: энтальпия 1мм ≈ 6 кДж/кг; энтропия 1 мм ≈ 0,014 кДж/кг∙ос
Рис. 1.2. Процесс расширения пара в турбине ПТ-80-130 в h-s - диаграмме
Для построения
реального процесса расширения пара в
турбине относительные внутренние КПД
турбины
= 0,83
= 0,9 находим из [8]. Напоминаем, что
относительный внутренний КПД турбины
это отношение действительного (реального)
теплоперепада турбины к идеальному
(располагаемому)
=
.
По
известным начальным параметрам пара
на пересечении изобары
=
12,75МПа и изотермы
=
555
определяем
энтальпию в точке 0 (энтальпия пара на
входе в турбину перед стопорным (СК) и
регулирующими клапанами (РК))
= 3500
кДж/кг. В стопорном и регулирующих
клапанах происходит снижение давления
пара, примерно, на 5 %, так как, имеет
место, процесс дросселирования пара и
температуры пара от 0,3 до 0,5 %, вследствие
потерь теплоты. Поэтому в точке
(за регулирующими клапанами) на входе
в регулирующую ступень турбины параметры
пара составляют
=
12,0 МПа,
=
550
,
=
3488 кДж/кг .
Из
точки
опускаемся на h-s
диаграмме вертикально вниз до пересечения
с изобарой в первом отборе
=
4,26 МПа и определяем энтальпию точки 1
= 3108
кДж/кг. Располагаемый теплоперепад
первой ступени определится как
=
–
= 3488 – 3108 = 380 кДж/кг. Действительный
теплоперепад с учетом относительного
внутреннего КПД определится следующим
образом
=
∙
= 380 ∙ 0,83 = 315,4 кДж/кг (79 мм). На h-s
диаграмме на 1мм приходится 4 кДж/кг.
Поэтому, поделив 315,4 на 4, мы получим
величину теплоперепада в мм. Отложив
79 мм вертикально вниз по линии
располагаемого теплоперепада, и, проведя
перпендикуляр к этой линии до пересечения
с изобарой
,
получим
действительную точку процесса расширения
пара в первой ступени
.
Определим энтальпию пара в этой точке
= 3172 кДж/кг и температуру пара
= 383
.
Далее
из точки
спускаемся вертикально вниз до пересечения
с изобарой во втором отборе
= 2,43 МПа и определяем энтальпию точки
2
= 3012
кДж/кг. В дальнейшем проводим расчеты
и построение теплоперепадов всех
ступеней по аналогии с расчетами и
построением в первой ступени:
=
–
= 3172 – 3012 = 160 кДж/кг;
=
∙
= 160 ∙ 0,83 = 132,8 кДж/кг (33,2 мм);
=
–
= 3172 – 132,8 ≈ 3039,0 кДж/кг ,
= 320 .
=
–
= 3039,0 – 2908 = 131 кДж/кг;
=
∙
= 131 ∙ 0,83 = 108,73 кДж/кг (27 мм);
=
–
= 3039 – 108,73 ≈ 2930,0 кДж/кг ,
= 260 .
=
–
= 2930,0 – 2628 = 302 кДж/кг;
=
∙
= 302 ∙ 0,9 = 272 кДж/кг (68 мм);
=
–
= 2930,0 – 272 ≈ 2658 кДж/кг ,
х = 0,98 .
=
–
= 2658– 2500 = 158 кДж/кг;
=
∙
= 158 ∙ 0,9 = 142,2 кДж/кг (36 мм);
=
–
= 2658 – 142,2 ≈ 2516 кДж/кг,
х = 0,937 .
=
–
= 2516– 2428 = 88 кДж/кг;
=
∙
= 88 ∙ 0,9 = 79,2 кДж/кг (20 мм);
=
–
= 2516 – 79,2≈ 2437 кДж/кг ,
х = 0,917 .
=
–
= 2437– 2372 = 65 кДж/кг;
=
∙
= 65 ∙ 0,9 = 58,5 кДж/кг (14,6 мм);
=
–
= 2437 – 58,5 ≈ 2379 кДж/кг ,
х = 0,905 .