1 Описание прототипа с характеристикой тепловых и конструктивных особенностей
Характерной особенностью современной энергетики является стремление к увеличению единичных мощностей паротурбинных установок с одновременным повышением их начальных параметров пара.
Конденсационная паровая турбина К-800-24.5 мощностью 800 МВт рассчитана на работу с начальными параметрами пара Р0=24,5 МПа и t0=540ºС с промежуточным перегревом до tп/п=540ºС при давлении Рп/п=4.3МПа. Давление пара в конденсаторе при номинальной нагрузке турбины Рк=4.5кПа.
Турбина имеет семь регенеративных отборов пара для подогрева питательной воды до tп.в.=245ºС. Подогрев воды осуществляется в четырех подогревателях низкого давления, сальниковом подогревателе, подогревателе испарителя и деаэраторе. В подогревателях высокого давления, к которым подается перегретый пар, предусмотрены отсеки для использования тепла перегрева.
Отсос пара из крайних камер лабиринтовых уплотнений турбины производится в вакуумный охладитель, снабженный эжектором.
Главный образец паровой турбины К-800-24.5 был изготовлен в 1958г. С тех пор турбина широко применяется на крупных тепловых электростанциях.
2 Расчет тепловой схемы
2.1 Построение процесса расширения рабочего тела в проточной части
турбины
Процесс расширения пара в проточной части турбины строим в I-S диаграмме водяного пара. На диаграмме находим изобару Р0=24,5 МПа и изотерму t0=540 ºС. Точка 1- пересечение изобары и изотермы.
Определим давление после стопорного клапана турбины:
Р0=Р0*0,95=24,5*0,95=23.275 МПа.
Найдем на диаграмме изобару Р0’=23,275 МПа. Точка 1΄-пересечение изобары Р0 и изотермы t0. Удельная энтальпия пара в точке 1΄ i1 =3360 кДж/кг. Из точки 1 проводим изоэнтропу до пересечения с изобарой Рп/п=4.3 МПа (точка 2), i2=2900 кДж/кг.
Н01= i1 -i2=3360-2900=460 кДж/кг;
Нi1= Н01*0,87=460*0,87=400.2 кДж/кг;
i2= i1΄- Нi1=3360-460=2900 кДж/кг.
Находим точку 2΄ на пересечении удельной энтальпии пара i2=2900 кДж/кг с изобарой Рп/п=4.3 МПа.
Определим энтальпию точки 3, которая находится на пересечении Рп/п и tп/п : i3=3520 кДж/кг.
Рп/п΄=Рп/п*0,95=4.3*0,95=4.085 МПа.
По давлению Рп/п΄ и tп/п определяем точку 3΄.
Проводим изоэнтропу из точки 3΄ до пересечения с изобарой Рк=4.5 кПа, находим точку 4. Определяем энтальпию: i4=2140 кДж/кг.
Н2=i3΄-i4=3520-2140=1380 кДж/кг;
Нi2= Н02*0,84=1380*0,84=1159.2 кДж/кг;
i4΄= i3΄- Нi2=3520-1159=2361 кДж/кг.
Находим точку 4΄ по найденной энтальпии i4΄ и Рк=4,5 кПа.
На рисунке 2.1 приведен процесс расширения пара в проточной части турбины К 800-24.5 в I-S диаграмме водяного пара.
Рисунок 2.1-Процесс расширения пара в проточной части турбины К 800-24,5 в I-S
диаграмме водяного пара.
2.2 Распределение регенеративного подогрева питательной воды: по
ступеням и определение параметров пара в отборах
Для тепловых схем стандартных турбин завод-изготовитель указывает давление и температуры при номинальной мощности турбины во всех регулируемых и нерегулируемых отборах.
При проектировании турбины необходимо определить параметры пара в нерегулируемых отборах. Для этого необходимо определить по начальному давлению пара Р0 температуру питательной воды tп.в. и по давлению в конденсаторе – температуру конденсата tк..
Разность температур каждой ступени регенеративной схемы находим по формуле:
Δtст.=(tп.в.-tк.)/n,
где n – количество ступеней регенеративного подогрева, равное числу отборов пара.
Δtст.=(245.-31)/7=30 ºС.
По известной величине подогрева в ступени для нее определяют необходимое давление в регенеративном отборе. Определяем температуры воды после каждого подогревателя и энтальпии воды.
t1 = tk + ∆tст = 31 + 30 = 61 ºС j1 = 128,6 кДж/кг
t2 = t1 + ∆tст = 61 + 30 = 91 ºС j2 = 255 кДж/кг
t3 = t2 + ∆tст = 91 + 30 = 121 ºС j3 = 380 кДж/кг
t4 = t3 + ∆tст = 121 + 30 = 151 ºС j4 = 507 кДж/кг
t5 = t4 + ∆tст = 151 + 30 = 181 ºС j5 = 636 кДж/кг
t6 = t5 + ∆tст = 181 + 30 = 211 ºС j6 = 767 кДж/кг
t7 = t6 + ∆tст = 211 + 30 = 241 ºС j7 = 901 кДж/кг
Для подогревателей низкого давления, расположенных от конденсатора питательного насоса, величина недогрева составляет Ө=3÷5 ºС, а для подогревателя высокого давления (после питательного насоса) - Ө=4÷6 ºС. Для смешивающих подогревателей (термический деаэратор) - Ө=1÷2 ºС. Определяем температуру насыщенного пара для каждого подогревателя.
tп1 = t1 + Ө = 61 + 5 = 66ºС
tп2 = t2 + Ө = 91 + 5 = 96 ºС
tп3 = t3 + Ө = 121 + 5 = 126 ºС
tп4 = t4 + Ө = 151 + 1 = 152 ºС
tп5 = t5 + Ө = 181 +5 = 186 ºС
tп6 = t6 + Ө = 211+ 5 = 216 ºС
tп7 = t7 + Ө = 245+ 5 = 250 ºС
По рассчитанным температурам определяем энтальпии греющего пара и конденсата греющего пара. Составим таблицу характеристик пароотборов.
Таблица 2.1-Характеристики пароотборов
-
№
tп , ºС
Рот , мПа
i’, кДж/кг
i ”, кДж/кг
1
2
3
4
5
6
7
66
96
126
152
186
216
250
0,02
0,008
0,23
0,5
1,7
2,1
3,9
276
390
528
647
789
920
1086,1
2623,6
2670
2714
2750
2783
2799,8
2801
Находим давления отборов на кривых процессов расширения пара в цилиндрах высокого и низкого давлений (рисунок 2.1).
По расчетным данным строим принципиальную схему паротурбинной установки и наносим расчетные величины на схему (2.2).
Рисунок 2.2.1 - Принципиальная схема паротурбинной установки К800-24,5