Модернизация Алматинской ТЭЦ-2 путём изменения водно-химического режима системы подготовки подпиточной воды с целью повышения температуры сетевой воды до 140–145 С (стр. 2 из 21)
Планируется установка еще одной багерной насосной станции с котлом ст. № 8.
2.3 Тепловой расчет
Согласно исходным данным, тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию составляет Qот+в.= 0,65 ГВт; на горячее водоснабжение Qг.в.с.= 0,28 ГВт; температура наружная средняя tн.ср. = -7,4оС ; температура наружная расчетная tн.р. = -25оС ; температура наружного воздуха наиболее холодного месяца tн.х.м. = -10оС ; расход пара на производство Д п. =780 т/ч.
2.3.1 Расчет тепловых нагрузок
Расчет исходных тепловых нагрузок производится для четырех режимов работы теплоэлектроцентрали.
I - режим максимально зимний, отвечающий температуре наружного воздуха.
QI – вычисляется, как сумма максимальных нагрузок:
QI = Qот.+в. + Qг.в.с. = 0,65 + 0,28 = 0,93 ГВт;
II – режим отвечает средней за наиболее холодный месяц температуре наружного воздуха tн.х.м. и равен:
QII = ( tв.- tн.х.м.) / ( tв.- tн.р.) * QI
+ Qг.в.с. = ( 20 - (-10)) / ( 20 – (-25)) * 0,93 + 0,28 = 0,9 ГВт;где тв.- температура внутри помещения по санитарным нормам.
III – режим средне зимний, соответствует средней температуре наружного воздуха на отопительный период tн.ср.:
QIII = ( tв. – tн.ср.) / ( tв. – tн.р.) * Qот.+в. + Qг.в.с. = ( 20 – (-7,4)) /( 20 – (-25)) * 0,65 + + 0,28 = 0,676 ГВт;
IV – режим летний, характеризует работу ТЭЦ в летний период, когда отсутствует нагрузка на отопление и вентиляцию:
QIV = ( tг.в. – tх.в.лето) / ( tг.в. – tх.в.зима) * β * Qг.в.с. = ( 55 – 15) / ( 55 – 5 ) * 0,8 * 0,28 = = 0,179 ГВт;
где tх.в.лето – температура холодной воды в неотопительный период;
tх.в.зима – температура холодной воды в отопительный период;
β - учитывает снижение расхода воды в летний период ( 0,8-1,0 ).
2.3.2 Построение годового графика теплопотребления
Для установления экономичного режима работы теплофикационного оборудования, выбора наивыгоднейших параметров теплоносителя, определения выработки электроэнергии на ТЭЦ строят график продолжительности тепловой нагрузки (годовой график теплопотребления) для отопительного и неотопительного периодов (условно для зимнего и летнего периода). Он строится по данным расчета тепловой нагрузки и климатологическим данным. Отопительный (зимний) период определяется как продолжительность стояния в течение года среднесуточных устойчивых температур наружного воздуха ti ≤ 8оС.
Годовой график теплопотребления состоит из двух частей: левой – в координатах Q-t, и правой – в координатах Q-n, где ti – текущая температура наружного воздуха; n – время, час.
В левой части строятся графики зависимости тепловых нагрузок ( Qот.+в., Qг.в.с.зима и Qг.в.с.лето ), суммарной тепловой нагрузки ( Qтэц. ) от текущей температуры наружного воздуха ti, оС.
Qг.в.с.лето = 0,65 * Qг.в.с.зима = 0,65 * 0,28 = 0,182 ГВт.
Qтэц. = Qот.+в. + Qг.в.с. = 0,65 + 0,28 = 0,93 ГВт.
Правая часть графика характеризует продолжительность суммарной тепловой нагрузки в течение года. Она строится по графику Q(ti) по продолжительности стояний определенных температурных градаций ni. При этом ∑ni равна продолжительности отопительного периода no. Масштаб времени n: 1мм.- 50 часов.
3. Выбор и описание основного и вспомогательного оборудования
3.1 Выбор основного оборудования ТЭЦ
Основное оборудование ТЭЦ выбирается по среднеотопительной нагрузке третьего режима QIII. Найдем величину расхода пара в теплофикационный отбор:
Дт. = Qт / (iт – iок.) * ηп = 0,676 * 106 /(2700 – 280) * 0,98 = 285,04 кг/с = 1026,143 т/ч,
где iт - энтальпия пара теплофикационного отбора при среднем давлении в отборе Рт, кДж/кг;
iок. – энтальпия воды из теплофикационного отбора после полной конденсации, кДж/кг;
ηп – КПД подогревателя;
3.1.1 Выбор турбоустановок
Выбор турбин производится таким образом, чтобы обеспечить покрытие тепловых нагрузок с помощью наиболее крупного оборудования при оптимальном коэффициенте теплофикации. Выбор турбин производится по заданному расходу пара на производственные нужды - Дп., т/ч и рассчитанному расходу пара в теплофикационный отбор – Дт., т/ч.
Выбираем три турбины типа ПТ – 80/100 – 130/13.
Одновальная двухцилиндровая турбина номинальной мощностью N = 80 МВт на 3000 об/мин предназначена для привода электрического генератора. Турбина имеет два регулируемых отбора пара для снабжения внешних производственных и теплофикационных потребителей, и рассчитана на параметры свежего пара: давление Ро = 12,75 МПа и температуру to = 555оС, при одновременных отборах пара на производство в количестве 300 т/ч и на теплофикацию в количестве 200 т/ч. Расход свежего пара До = 470 т/ч. Максимально допустимая мощность турбины составляет 100 МВт.
Расчетная температура охлаждающей воды, поступающей в конденсатор, составляет 20оС, максимально допустимая 33оС.
В турбине предусмотрено семь регенеративных отборов пара для подогрева питательной воды.
А также выбираем две турбины типа Т – 110/120 – 130. Трехцилиндровая турбина номинальной мощностью N = 110 МВт предназначена специально для покрытия отопительной нагрузки, при расходе свежего пара До = 485 т/ч и расчетных параметрах: давление Ро = 12,75 МПа, температура to = 555оС. Скорость вращения 3000 об/мин. Максимально допустимая мощность турбины составляет 120 МВт. Суммарный отбор пара на теплофикацию Дт. = 320 т/ч, расход тепла 670 ГДж/ч.
Расчетная температура охлаждающей воды, поступающей в конденсатор, составляет 20оС.
Турбина имеет два отопительных отбора, из которых один регулируемый, и пять регенеративных отборов.
Роторы ЦВД и ЦСД соединены жесткой муфтой и имеют один общий упорный подшипник комбинированного типа. Роторы ЦСД, ЦНД и генератора соединены полугибкими муфтами.
Критические числа оборотов роторов турбины: ЦВД - 2325 об/мин, ЦСД - 2210 об/мин.
Турбина снабжена валоповоротным устройством.
3.1.2 Выбор энергетических котлов
Количество и единичная мощность устанавливаемых котлов зависит от суммарных тепловых нагрузок ТЭЦ и режима отпуска тепла, и определяется режимом потребления тепла отдельными потребителями.
Энергетические котлы должны обеспечить суммарный расход пара на турбоустановки в номинальном режиме и параметры острого пара на паровпуске в турбину.
Число котельных агрегатов должно удовлетворять условию обеспечения теплом в расчетно-контрольном режиме (III – режиме), при средней температуре наружного воздуха самого холодного месяца за отопительный период, при выходе из строя одного из котлов.
Зная суммарный расход острого пара на турбоустановки До = 2380 т/ч и параметры пара, выбираем шесть котлов типа БКЗ – 420 – 140 – 7С, производительностью Д = 420 т/ч и параметрами:
давление пара за котлом Р = 13,73 МПа;
температура перегретого пара t = 560оС;
температура питательной воды t = 230оС;
температура уходящих газов t = 120оС;
Топливом является Карагандинский уголь Промпрдукт.
Расход топлива на котел В = 70,4 т/ч.
КПД котла η = 88,5%.
3.2 Расчет тепловой схемы паротурбинной установки
3.2.1 Турбоустановка Т-110/120-130
Расчет тепловой схемы производится по расчетной схеме паротурбинной установки.
Таблица 1.1. Параметры пара в камерах нерегулируемых отборов на номинальном режиме
| Отбор | Давление Р, МПа (кгс/см2) | Расход Д, т/ч | Температура t, оС |
| ПВД № 7 | 3,29 (33,6) | 19,05 + 1,9 | 387 |
| ПВД № 6 | 2,13 (21,75) | 25,4 | 333 |
| ПВД № 5 | 1,11/0,588 (11,3/6) | 10,3/7,2 | 263 |
| Деаэратор | 1,11 | 7,2 | 263 |
| ПНД № 4 | 0,531 (5,42) | 10,6 + 5,75 | 190 |
| ПНД № 3 | 0,272 (2,78) | 24,7 | 130 |
| ПНД № 2 | 0,0784 (0,80) | 7,46 | - |
| ПНД № 1 | 0,02 (0,204) | - | - |
По данным таблицы 1.1. находим энтальпии пара в регенеративных отборах. Полученные значения заносятся в сводную таблицу параметров регенеративных отборов (табл. 1.2).
По давлению пара в отборе находится температура насыщения tНi, оС, энтальпия дренажа iДрi, кДж/кг.
Температура после поверхностного подогревателя с учетом недогрева, равным Δt = 5oC:
tВi’= tВi’’ = tНi - 5;
В деаэраторе недогрев отсутствует, так как это подогреватель смешивающего типа.
Энтальпии воды и пара определяются по таблицам.
Давление питательной воды в ПВД определяется как:
Рп.в. = 1,4 * Ро = 1,4 * 12,75 = 17,85 МПа.
Для удобства в таблицу включен коэффициент недовыработки электроэнергии, который зависит от параметров отбора и вычисляется как:
уi = ii – ik / io - ik,
где ik = 2563 кДж/кг – энтальпия отработавшего пара, находится по давлению Рк = 5,3 * 10-3МПа;
io = 3520 кДж/кг – энтальпия свежего пара при Ро = 12,75 МПа, to = 555оС.
Таблица 1.2. Сводная таблица параметров регенеративных отборов
| Наименование | Отборы | |||||||
| 7 | 6 | 5 | Д | 4 | 3 | 2 | 1 | |
| 1. Давление в отборе Рi,МПа | 3,29 | 2,13 | 1,11 | 1,11 | 0,531 | 0,272 | 0,078 | 0,02 |
| 2. Температура в отборе ti, oC | 387 | 333 | 263 | 263 | 190 | 130 | - | - |
| 3. Энтальпия пара в отборе ii, кДж/кг | 3200 | 3100 | 2965 | 2965 | 2825 | 2720 | 2560 | 2415 |
| 4. Температура насыщения tНi, оС | 239 | 215,6 | 184,5 | 184,5 | 154,1 | 130,2 | 92,82 | 60,1 |
| 5. Энтальпия дренажа iДрi, кДж/кг | 1032,9 | 923,3 | 782,9 | 782,9 | 650 | 547,2 | 388,8 | 251,5 |
| 6. Температура воды до подогревателя tВi’, оС | 210,57 | 179,5 | 184,5 | 149,1 | 125,2 | 87,82 | 55,09 | 34 |
| 7. Температура воды после подогревателя tВi’’, оС | 234 | 210,6 | 179,5 | 184,5 | 149,1 | 125,2 | 87,82 | 55,09 |
| 8. Энтальпия воды после подогревателя iВi’’, кДж/кг | 1009,1 | 900,4 | 760,8 | 782,9 | 628,3 | 525,9 | 367,8 | 230,5 |
| 9. Энтальпия воды до подогревателя iВi’, кДж/кг | 900,36 | 760,8 | 782,9 | 628,3 | 525,9 | 367,8 | 230,5 | 142,4 |
| 10. Коэффициент недовыработки электроэнергии yi | 0,67 | 0,56 | 0,42 | 0,42 | 0,27 | 0,16 | 0,003 | 0,15 |
Составляем уравнение теплового баланса для подогревателей высокого и низкого давления, деаэратора, используя данные таблицы 1.2.