Турбоустановка К-500-240
Содержание
Введение 3
1. Краткая характеристика турбоустановки 4
2. Тепловая схема установки
3.Вспомогательное
3.1. Конденсатор 9
3.2. Подогреватель низкого давления (ПНД) 11
3.3. Подогреватель высокого давления (ПВД) 14
3.4. Деаэратор 15
4. Топливное хозяйство 17
4.1 Общая схема и оборудование топливного хозяйства
электростанции на мазуте 17
4.2. Характеристика используемого топлива 18
Заключение 20
Литература 21
Введение
Целями данного курсового
проекта являются расширение и закрепление
знаний по специальным курсам усвоение
принципов повышения
Производство электроэнергии
в нашей стране осуществляется тепловыми
электрическими станциями - крупными промышленными
предприятиями, на которых неупорядоченная
форма энергии - теплота - преобразуется
в упорядоченную форму - электрический
ток. Неотъемлемым элементом мощной
современной электрической
Тепловые электрические
станции, которые кроме электроэнергии
в большом количестве отпускают
теплоту, например, для нужд промышленного
производства, отопления зданий, называются
теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Более 60%
электроэнергии на ТЭЦ вырабатывается
на базе теплового потребления. Режим
работы на тепловом потреблении обеспечивает
меньшие потери в холодном источнике.
Благодаря использованию
1.Краткая характеристика турбоустановки К-500-240.
Конденсационная пароваятурбина К-500-240 ЛМЗ производственного объединения турбостроения «Ленинградский металлический завод завод» (ПОТ ЛМЗ) номинальной мощностью 525 МВт, с начальным давлением пара 23,5 МПа предназначена для привода генератора переменного тока типа ТВВ-500-2ЕУЗ мощностью 500 МВт и для работы в блоке с прямоточным котлом. Номинальные параметры турбины приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1. Номинальные значения основных параметров турбины К-300-240
|
1 Мощность, МВт номинальная максимальная 2. Начальные параметры пара: давление, МПа температура. °С 3. Параметры пара после промежуточного перегрева: давление, МПа температура. °С 4. Максимальный расход свежего пара, т/ч 7. Температура воды. °С питательной охлаждающей 8. Расход охлаждающей воды, т/ч 9. Давление пара в конденсаторе при конденсационной мощности 250 МВт, кПа |
525 320
23,5 540
3,75 540 1650
276 12 51480
3,5 |
Турбина имеет восемь нерегулируемых отборов пара, предназначенных дляподогрева питательной воды (основного конденсата) в четырех ПНД, деаэраторе итрех ПВД до температуры 276 °С (при номинальной нагрузке турбины и питании приводной турбины главного питательного насоса паром из отборов турбины).
Данные об отборах пара на регенерацию и турбопривод приведены в табл.1.2.
Таблица 1.2. Характеристика отборов.
Приведенные данные соответствуют режиму работы при номинальном расходе пара через стопорные клапаны номинальной мощности 525 МВт, номинальных началь ных параметрах пара и пара промежуточного перегрева, номинальной температуре охлаждающей воды 12 °С и расходе ее 51 480 m3/ч, расходе пара на собственные нужды в количестве 35 т/ч из отбора за 23-й (34-й) ступенями ЦСД и подпитке цикла обессоленной водой 33 т/ч.
При максимальном расходе, включенных отборах пара на собственные нужды за ЦСД и других отборах, кроме системы регенерации, без подпитки в конденсатор, номинальных параметрах пара и поминальных расходе и температуре охлаждающей воды может быть получена мощность 535 МВт.
Турбина представляет собой одновальный четырехцилиндровый агрегат, состоящий из 1ЦВД+1ЦСД + 2ЦНД. Пар из котла подводится по двум паропроводам к двум стопорным клапанам. Каждый из них сблокирован с двумя регулирующими клапанами, от которых пар по четырем трубам поступает к ЦВД. Во внутренний корпус ЦВД вварены четыре сопловые коробки патрубков. Пароподводящие штуцера имеют сварные соединения с наружным корпусом цилиндра и подвижные - с горловинами сопловых коробок.
Пройдя сопловой аппарат, пар поступает в левый поток, состоящий из регулирующей ступени и пяти ступеней давления, поворачивает на 180° и перепускается в правый поток, состоящий из шести ступеней давления, и далее отводится на промежуточный перегрев по двум паропроводам. После промежуточного перегрева пар по двум трубам подводится к двум стопорным клапанам ЦСД, установленным по обе стороны цилиндра, и от них к четырем коробкам регулирующих клапанов, находящихся непосредственно на цилиндре.
Двухпоточный ЦСД имеет по 11 ступеней в каждом потоке, причем первые ступени каждого потока размещены в общем внутреннем корпусе. Из выхлопных патрубков ЦСД пар по двум трубам подводится к двум ЦНД.
ЦНД - двухпоточные, имеют
по пять ступеней в каждом потоке. Впуск
пара производится в среднюю часть
цилиндра, состоящую из наружной и
внутренней частей. Выхлопные патрубки
ЦНД привариваются к
Роторы ВД и СД - цельнокованые, роторы ИД - с насадными дисками, с высотой рабочих лопаток последних ступеней 960 мм. Средний диаметр этой ступени -2480 мм. Роторы имеют жесткие соединительные муфты и лежат на двух опорах.
Фикспункт водопровода (упорный подшипник) расположен между ЦВД и ЦСД.
Турбина снабжена паровыми
лабиринтовыми уплотнениями. В предпоследние
от секи концевых уплотнений ЦНД подается
пар с давлением 0,101-0,103 МПа из
коллектора, давление в котором регулятором
поддерживается равным 0,107-0,117 МПа Концевые
уплотнения ЦВД и ЦСД работают
по принципу самоуплотнения. Отсосы из
предпоследних отсеков сведены
в общий коллектор, в котором
регулятором «до себя»
Из концевых каминных камер уплотнений всех цилиндров паровоздушная смесь отсасывается эжектором через вакуумный охладитель. Схема питания концевых уплотнений ЦВД и ЦСД позволяет подавать горячий пар от постороннего источника при пусках турбины из неостывшего состояния.
Лопаточный аппарат турбины
рассчитан и настроен на работу при
частоте в сети 50 Гц, что соответствует
частоте вращения ротора турбоагрегата
50 с-1 . Допускается длительная работа
турбины при отклонениях частоты в сети
49,0-50.5 Гц.
2. Тепловая схема установки.
Принципиальная тепловая
схема (ПТС) электростанции определяет
основноесодержание технологического
процесса выработки электрической
и тепловойэнергии. Онавключаетосновноеи
вспомогательноетеплоэнергетиче
Пройдя рабочие цилиндры
турбины, пар поступает в
Конденсаторная группа состоит
из одного конденсатора со встроеннымпучком
общей площадью поверхности 15400 м2 и
предназначена для
Воздухоудаляющее устройство
предназначено для обеспечения
нормальногопроцесса
Для отвода конденсата из конденсатосборников
конденсатора и подачи его вблочную
обессоливающую установку турбоустановка
имеет три конденсатныхнасоса 1-й
ступени, а для подачи конденсата
в деаэратор – три
Циркуляционные насосы предназначены для подачи охлаждающей воды вконденсатор и маслоохладители турбины, а также в газоохладители генератора
Регенеративная установка
предназначена для подогрева
питательной водыпаром, отбираемым
из нерегулируемых отборов турбины,
и имеет
ПНД – камерные, вертикальные, поверхностного типа представляют собойконструкцию, состоящую из водяной камеры, корпуса и трубной системы
ПНД3 имеет встроенный охладитель конденсата греющего пара, а ПНД4выполнен со встроенным охладителем пара, каждый снабжен регулирующимклапаном отвода конденсата из подогревателя, управляемым электроннымрегулятором. ПНД2 оборудован двумя регулирующими клапанами, один изкоторых устанавливается на напорной линии сливных насосов из ПНД, другой – налинии отвода конденсата в конденсатор, оба управляются одним электроннымрегулятором.
В турбине имеются отборы на подогреватели сетевой воды для покрытия теплофикационных нужд.
Рисунок 2.1. Принципиальная тепловая схема
турбоустановки К-500-240.
3. Вспомогательное оборудование турбоустановки
Тепловая схема установки
во многом определяется схемой регенеративного
подогрева питательной воды. Такой
подогрев воды паром, частично отработавшим
в турбине и отводимым от нее
через регенеративные отборы к подогревателям,
обеспечивает повышение термического
КПД цикла и улучшение общей
экономичности установки. В систему
регенеративного подогрева
Комплектующее теплообменное оборудование энергоблока представлено в таблице 3.1.
Таблица 3.1– Комплектующее теплообменное оборудование
3.1. Конденсатор
Конденсатор – это устройство, предназначенное для передачи тепла отработанного пара турбины охлаждающей воде. Величина механической энергии, которую можно получить с 1 кг пара, зависит от начальных параметров и давления в конце расширения. При этом, величина давления в конце расширения влияет на работоспособность единицы массы пара больше начальных параметров. Расширение пара в турбине можно вести только до давления в среды, в которую он затем поступает. Так, например, расширение газа в газовой турбине возможно только до атмосферного давления. Отсюда второе назначение конденсатора: поддерживать наименьшее значение давления в конце расширения. Разрежение или вакуум в конденсаторе поддерживается в основном за счет конденсации поступающего в него пара.
Рисунок 3.1 – Поверхностный конденсатор
Поверхностный конденсатор состоит из стального сварного или клепаного корпуса 4, к которому с торцов крепятся трубные доски 5. В трубных досках укрепляются (чаще всего развальцовкой) тонкие латунные трубки. Трубки располагаются пучками таким образом, чтобы обеспечить наименьшее сопротивление проходу пара. Между отдельными пучками часто устраиваются перегородки для сбора и слива конденсата 15 мимо нижележащих пучков, с тем, чтобы лишний конденсат не снижал тепловосприятие нижележащих пучков. Трубный пучок является главным конструктивным элементом конденсатора. Трубный пучок компонуют с учетом того, что в области близкой к входу пара в пучок, происходит массовая конденсация пара при очень малом относительном содержании воздуха, а в зоне отсоса паровоздушной смеси эжектором конденсация идет значительно слабее и выпадающий конденсат сильно переохлажден. Для того, чтобы исключить попадание струй конденсата, образовавшегося в зоне массовой конденсации в зону повышенного парциального давления воздуха, трубный пучок разбивают на части: основной пучок и пучок воздухоохладителя. Главной задачей основного пучка является обеспечение массовой конденсации пара при малом гидравлическом сопротивлении, так как чем ниже гидравлическое сопротивление пучка, тем ниже будет давление в горловине конденсатора.
Главным назначением воздухоохладителя является понижение температуры смеси, поступающей к эжектору, поскольку при этом увеличивается доля воздуха (эжектор будет в этом случае действительно отсасывать воздух, а не пар, о конденсации которого все равно необходимо заботиться в другом теплообменнике). Трубный пучок воздухоохладителя может содержать до 30% всех трубок.
Снизу конденсатора устраивается
емкость для сбора конденсата
7 и патрубок к конденсатному насосу.
В современных ПТУ
В верхней части конденсатора имеется горловина 2, в которую поступает пар из выхлопного патрубка турбины. В современных конденсаторах горловину крепят к выходному патрубку с помощью сварки, исключающей присосы атмосферного воздуха. Таким образом, конденсатор и корпус ЦНД оказываются жестко связанными. Однако передать силу веса конденсатора через выходной патрубок на корпус цилиндра низкого давления нельзя из-за ее большого значения. Установить конденсатор жестко на фундаменте, без возможности вертикальных смещений (подобно установке корпуса цилиндра низкого давления) также нельзя, так как должно быть обеспечено свободное тепловое вертикальное перемещение турбины вместе с конденсатором. Поэтому, конденсатор устанавливают на пружинные опоры. Силу сжатия пружин регулируют так, чтобы они воспринимали вес пустого конденсатора и цилиндра низкого давления турбины.
В конденсаторе должно устанавливаться устройство, которое показывает уровень конденсата в нем. Чаще всего это водоуказательное стекло 8. В нижней части конденсатора, но несколько выше предполагаемого уровня конденсата, располагается отверстие для отсоса воздуха эжектором основной группы. Пучки трубок в конденсаторе должны располагаться таким образом, чтобы обеспечить кратчайший путь от горловины конденсатора до отверстия отсоса воздуха или он организован как на рис.3 труба 10 на виде А-А. К трубным доскам примыкают водяные камеры 3, они снабжаются съемными крышками, для обеспечения возможности очистки трубок. Водяные камеры 3 могут быть разделены перегородками 16, для обеспечения многоходового движения охлаждающей воды. Для предохранения конденсатора от возможного повышения давления его снабжают атмосферным клапаном. Клапан открывается при повышении в конденсаторе давления выше атмосферного.
В современных турбинах конденсатор
выполняет и другие функции. Например,
при пусках или резких изменениях
нагрузки, когда котел или паро-
3.2. Подогреватель низкого давления (ПНД)
Подогреватели, используемые в регенеративной системе турбоустановки, бывают двух типов: поверхностные и смешивающие. В поверхностных подогревателях греющий пар и нагреваемая среда (конденсат или питательная вода) разделены металлом стенок трубок. Нагрев воды осуществляется за счет конденсации греющего пара в межтрубном пространстве и передачи теплоты через металл трубок. В смешивающих (контактных) подогревателях греющий пар и нагреваемая среда вступают в непосредственный контакт и смешиваются; при этом происходит конденсация пара.
Принцип работы подогревателей ничем не отличается от принципа работы конденсатора: для их успешной работы необходимы определенная разность температур греющего пара и нагреваемой среды и постоянное удаление из парового пространства неконденсирующихся газов, затрудняющих теплообмен.
На рис. 3.2 показана типичная
конструкция подогревателя
Греющий пар, омывая трубки,
конденсируется и стекает вниз. Для
лучшего теплообмена пучок
Водяной объем конденсата,
образующегося в нижней части
подогревателя (конденсат греющего
пара), соединен либо с водяным объемом
соседнего подогревателя с
В последние годы находят распространение подогреватели низкого давления смешивающего типа. Кроме того, что они полнее позволяют использовать тепло греющего пара, в них отсутствуют дорогие латунные трубки (использование трубок из углеродистой стали недопустимо из-за окисления не полностью деаэрированной водой). В турбоустановках ТЭЦ смешивающие ПНД пока применяются только в так называемых бездеаэраторных схемах.
Основные элементы ПНД: 1 — водяная камера, 2 — трубная доска, 3 — латунные U-образные трубки, 4 — подвод греющего пара, 5 — защитный щит; 6,7— входной и выходной патрубки основного конденсата, 8 — направляющие перегородки, 9 — отсос воздуха; 10 — подвод дренажа из другого подогревателя, 11 — водомерное стекло, 12 — подвод неконденсирующихся газов из другого подогревателя; 13— слив конденсата греющего пара, 14 — штуцер для опорожнения.
3.3. Подогреватель высокого давления (ПВД)
Подогреватель высокого давления предназначен для подогрева питательной воды, поступающей из деаэратора, отборным паром. Так же как и подогреватель низкого давления представляет собой поверхностный тето-обменник. Однако, давление нагреваемой среды превосходит давление конденсата в десятки раз. Это определяет конструкцию таких подогревателей.
В корпусе подогревателя
расположена трубная система
нагревателя, состоящая из четырех
вертикальных стояков, между которыми
расположены нагревательные спирали,
выполненные из трубок из нержавеющей
стали, и вертикальной центральной
отводящей трубы. Внутри стояков
установлены перегородки и
Регенеративные подогреватели обязательно снабжают указателями уровня конденсата греющего пара, системами сигнализации и защиты от превышения его уровня. Заполнение подогревателя водой может привести к ее попаданию в турбину, что неизбежно вызовет очень тяжелую аварию, особенно опасно переполнение подогревателей высокого давления, в этом случае даже при срабатывании обратного клапана на линии отбора греющего пара корпус подогревателя окажется под давлением воды за питательным насосом (порядка 5–10 МПа для среднего и высокого давлений), в то время как нормальное давление отбора 0,5–1 МПа.
3.4. Деаэратор
Деаэрационная установка выполняет три основные функции:
1.Деаэрирует конденсат, поступающий в него из ПНД, обеспечивая надежную работу ПВД и, главное, котла;
2. Повышает температуру
конденсата до температуры
3. Создает запас питательной воды для котлов.
Первые две функции
выполняет деаэрационная
На рис. 3.4 приведена типичная
конструкция деаэрационной
Струи деаэрируемого конденсата собираются водоперепускным листом и направляются в барботажное устройство. Его главным элементом является перфорированный лист, к отверстиям которого снизу с помощью коллектора подводится греющий пар. Число отверстий подобрано так, чтобы под слоем конденсата, движущегося по барботажному листу, постоянно находился слой пара, часть которого будет проходить через слой конденсата и подогревать его.
Барботажное устройство снабжено двумя гидрозатворами. Первый из них образован нижней частью корпуса колонки и горловиной бака. Он препятствует выходу греющего пара мимо барботажного устройства. Второй гидравлический затвор образован двумя центральными коаксиальными паропе-репускными трубами, и он, по сути дела, является автоматическим регулятором, обеспечивающим устойчивый барботаж на перфорированном листе. Если нагрузка деаэратора, т.е. количество деаэрированной воды и необходимое количество греющего пара увеличиваются, то давление в барботажном устройстве растет. Это приводит к уменьшению уровня конденсата в поддоне и проходу части пара в струйный отсек через пароперепускные трубы (сначала — через коаксиальный зазор между трубами, а затем — через внутреннюю трубу).
Степень открытия перепускных труб управляется водоперепускной трубкой, реагирующей на уровень конденсата на барботажном листе.
Избыток греющего пара, прошедший через отверстия барботажного листа и паропускные трубы, конденсируется на струях конденсата в струйном отсеке и через патрубки поступает в верхнюю часть деаэрационной колонки и оттуда — к охладителю выпара.
Основные элементы деаэратора: 1 — штуцер подвода конденсата для деаэрации; 2 — смесительно-распределительное устройство, 3 — лотки; 4 — перфорированная тарелка, 5 — водоперепускной лист; 6 — перфорированный лист; 7 — перегородка; 8 — бак-аккумулятор, 9 — горловина бака, 10 — коллектор подачи греющего пара, 11 — поддон, 12 — перепускные трубы, 13 — сегментное отверстие; 14 — водоперепускные трубы, 15 — патрубки, 16 — корпус деаэрационной головки;17 — штуцер отвода выпара; 18 – секционирующая перегородка.
Рисунок 3.4 – Принципиальная схема деаэрационной
головки
4. Топливное хозяйство
4.1 Общая схема и оборудование топливного хозяйства
электростанции на мазуте
Структурная схема мазутного хозяйства показана на рис. 4.1. Приемное устройство мазутного хозяйства предусматривается для приема цистерн вместимостью 50—60 т. Длина фронта слива мазута самотеком в приемные лотки должна обеспечивать слив суточного расхода мазута при разгрузке маршрута цистерн в три ставки. Время разогрева и слива цистерн 6—9 ч. Разогрев мазута в цистернах обычно осуществляется непосредственно насыщенным паром с давлением 0,6—1,2 МПа. При таком способе разогрева происходит значительное обводнение мазута — до 8% и имеет место значительный расход пара — до 100 кг/т. Лотки для слива мазута обогреваются паровыми трубчатыми подогревателями. Приемная промежуточная емкость основного мазутного хозяйства принимает не менее 20 % вместимости цистерн, устанавливаемых в одну ставку под разгрузку. Приемная емкость растопочного мазутного хозяйства должна быть вместимостью не менее 120 м3. В приемных емкостях предусматривается установка змеевиковых поверхностных подогревателей, обогреваемых насыщенным паром с давлением до 1,2 МПа.