Vsp_cur

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Энергетический факультет Кафедра ТЭС

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Вспомогательное оборудование ТЭС»

«Расчет подогревателя высокого давления №7 турбоустановки ПТ-50/60-12,8/0,7»

Исполнитель: студент гр. 106421 Родько А.В._____________

Руководитель: профессор Карницкий Н.Б._____________

Минск-2014

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДОГРЕВАТЕЛЯ . . . 5

2СХЕМА ДВИЖЕНИЯ ТЕПЛООБМЕНИВАЮЩИХСЯ

СРЕД В ПВД . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ ПО

СОСТАВЛЯЮЩИМ ПВД (ОП, СК, ОК) . . . . . . . . . . 9

4ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

СОСТАВЛЯЮЩИХ ПВД . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

5ВЫБОР СТАНДАРТНОГО ТИПА ТИПА ПВД ПО СПРАВОЧНОЙ ЛИТЕРАТУРЕ . . . . . . . . . . . . . . . 13

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ . . . . . . . 14

3

ВВЕДЕНИЕ

1 2 3

Рис. 1. Принципиальная тепловая схема турбоустановки ПТ-50/60-12,8 ТМЗ 1 – свежий пар; 2 – стопорный клапан; 3 – регулирующие клапаны (4 шт.); 4, 5 – пар на нижний и верхний сетевые подогреватели; 6 – пар промышленному потребителю; 7 – конденсатный насос; 8 – конденсат греющего пара в конденсатор; 9 – ПНД; 10 – сливные насосы; 11, 12, 13 – конденсат греющего пара соответственно из верхнего сетевого подогревателя, от промышленного потребителя и нижнего сетевого подогревателя; 14 – пар из уплотнений; 15, 16 – выхлопной пар эжектора уплотнений и основного эжектора; 17 – питательная вода в котел; 18 – ПНД; 19 – питательная вода из питательного насоса; 20 – конденсат в деаэратор: 21 – пар на деаэратор

Турбина ПТ-50/60-12,8/0,7 ТМЗ мощностью 50 МВт на начальные параметры пара 12, 75 МПа и 565 С и частоту вращения 50 1/с предназначена для

выработки электроэнергии и отпуска пара при давлении 0, 5 ÷ 1, 0 МПа (про-

мышленный отбор) и для отопления (теплофикационный отбор). Последний

выполнен двухступенчатым: давление в верхнем отопительном отборе состав-

ляет 60 ÷ 250 кПа, а в нижнем 50 ÷ 200 кПа. Номинальный расход пара через

4

стопорный клапан равен 76, 1 кг/с, максимальный – 83, 3 кг/с, номинальный производственный отбор составляет 32, 8 кг/с.

На рис. 1, стр. 4 приведена тепловая схема турбоустановки.

Турбина состоит из двух цилиндров. Свержий пар поступает в ЦВД, полностью унифицированный с ЦВД турбины Т-100-12,8 ТМЗ. Из выходного патрубка ЦВД пар направляется в ЧСД ЦНД, в которой расположено семь ступеней. Конструкция ЧСД ЦНД унифицирована с передней частью ЦНД турбины Т-50-12,8.

За седьмой ступенью ЧСД расположена регулирующая поворотная диафрагма, перед которой производится промышленный отбор. ЧСД состоит из регулирующей ступени, трех ступеней, после которых выполняется верхний теплофикационный отбор, и двух ступеней, за которыми расположен нижний теплофикационный отбор. Часть низкого давления ЦНД турбины полностью унифицирована с ЧНД ЦНД турбины Т-50-12,8.

Регенеративная система турбоустановки включает четыре ПНД, деаэратор и три ПВД. Температура подогрева питательной воды 230 С.

Системы маслоснабжения и смазки аналогичны системе турбины Т-50-12,8 ТМЗ.

1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Одним из элементов, комплектующих любую турбоустановку, являются подогреватели высокого давления (ПВД). Подогреватели высокого давления предназначены для регенеративного подогрева питательной воды за счет охлаждения и конденсации пара.

По принципу действия различают подогреватели смешивающего и поверхностного типов. В первых подогрев воды осуществляется при непосредственном соприкосновении с паром, во вторых теплота передается через стенки трубок (вода – внутри, пар – между трубками). В смешивающих подогревателях вода нагревается до температуры насыщения. Благодаря этому потенциал греющего пара используется наиболее полно, достигается наибольшая экономия теплоты за счет регенерации, что и является основным преимуществом смешивающих подогревателей. К их преимуществам относится также возможность удаления из воды растворенных газов при подогреве ее до температуры насыщения греющего пара. Недостатком схемы является необходимость иметь

5

большое количество последовательно включенных питательных насосов, чем снижается надежность питания котлов.

На электростанциях в основном применяются поверхностные подогреватели. В таком подогревателе из-за сопротивления переходу теплоты через стенку имеет место недогрев воды до температуры насыщения пара. Недогрев уменьшается с увеличением удельной поверхности подогревателя на тонну подогреваемой воды, но при этом возрастает его стоимость. Оптимальный недогрев определяется технико-экономическими расчетами. Вследствие недогрева тепловая экономичность схем с поверхностными подогревателями ниже, а затраты металла и стоимость выше, чем в схемах со смешивающими подогревателями. Схемы с поверхностными подогревателями усложняются дренажными линиями для отвода конденсата греющего пара и различаются способом отвода дренажа.

Конструктивно все подогреватели высокого давления ТЭС выполняются вертикальными, коллекторного типа. Поверхность теплообмена набирается из свитых в плоские спирали гладких труб наружным диаметром 32 мм, присоединенных к вертикальным раздающим и собирающим коллекторным трубам.

Основными узлами подогревателя являются корпус и трубная система. Все элементы корпуса выполняются из качественной углеродистой стали 20К. Верхняя объемная часть корпуса крепится фланцевым соединением к нижней части. Гидравлическая плотность соединения обеспечивается предварительной приваркой к фланцам корпуса и днища мембран, которые свариваются между собой по наружной кромке и другими методами. Само фланцевое соединение крепится шпильками. Конструкция трубной системы включает в себя четыре или шесть коллекторных труб для распределения и сбора воды. В нижней части корпуса устанавливаются специальные развилки и тройники для соединения коллекторных труб с патрубками подвода и отвода питательной воды.

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

6

Рис. 2. Формы навивки спиралей в ПВД:

а – одноплоскостная спираль; б – двухплоскостная спираль; 1 – распределяющий коллектор; 2 – собирающий коллектор; 3 – трубный спиральный элемент.

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.

Все подогреватели высокого давления помимо автоматического устройства регулирования уровня конденсата в корпусе, которым оснащены и ПНД, имеют также автоматическое защитное устройство. Назначение этого устройства - защита турбины от попадания воды в случае превышения уровня ее в корпусе в результате разрыва труб, появления свищей в местах сварки и др.

Поддержание нормального уровня конденсата в корпусе каждого из подогревателей в заданном диапазоне осуществляется регулирующим клапаном путем изменения количества конденсата, каскадно сбрасываемого в подогре-

7

ватель более низкого давления. При превышении нормального допустимого уровня открывается клапан аварийного сброса конденсата. При дальнейшем повышении уровня сверх так называемого первого аварийного предела приборы защиты дают команду на включение клапана с электромагнитным приводом, закрывающего доступ питательной воды к ПВД и направляющего ее по байпасному трубопроводу в котельный агрегат. При достижении уровнем конденсата второго аварийного предела приборы защиты дают команду на отключение питательных насосов и останов энергоблока.

2 СХЕМА ДВИЖЕНИЯ ТЕПЛООБМЕНИВАЮЩИХСЯ СРЕД В ПВД

Принципиальная схема движения теплообменивающихся сред в зонах ПВД представлена на рис. 3, стр. 9. 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.

8

Расчет поясняют рис. 3 и рис. 4, стр. 10.

Здесь и далее значения всех термодинамических/теплофизических параметров воды и водяного пара принимаются из [1].

Расход пара на ПВД: Gп = 10, 9 т/ч = 3, 028 кг/с;

Расход питательной воды принимается на 10% больше расхода пара в цилиндре высокого давления турбины:

9

РАСЧЕТ ОП

Параметры пара на входе в ОП:

Параметры насыщения пара из отбора (hн′ – энтальпия кипящей воды):

Pп = 3, 308 МПа;

hн′ = 1034, 348 кДж/кг.

10

Отсюда, выбрав долю воды , проходящей сквозь поверхности нагрева, можно найти температуру воды на входе в ОП / выходе из СП

После некоторых предварительных расчетов принимаем = 0, 154.

hсп′′ = 935, 984 кДж/кг.

Записываем уравнение теплового баланса. Критерий правильности выбора

– разбежка значений в обоих частях уравнения не превышает 5%.

3,028 · (3217, 145 − 2851, 415) · 0, 98 =

= 91, 63 · 0, 154 · (1013, 043 − 935, 984)

1085, 282 ≈ 1087, 381

" = 1087, 381 − 1085, 282 · 100% = 0, 193% 1085, 282

11