Выбор оборудования и расчёт тепловой схемы промышленной ТЭС-500 МВт

  Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное  учреждение высшего профессионального  образования

«Южно-Уральский  государственный университет»

(национальный  исследовательский университет)

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема: «Выбор оборудования и расчёт тепловой схемы промышленной ТЭС-500 МВт»

 

 

Пояснительная записка к  курсовой работе

по дисциплине «Промышленные тепловые электростанции»

ЮУрГУ Э-415.140104.2013.427.04 ПЗ

 

 

 

 

 

 

Нормоконтролер:  Каргаполова Н.Н.  «___»____________2013 г.

Руководитель:             Каргаполова Н.Н.  «___»____________2013 г.   Автор проекта: студент группы Э-415 Елин А.В. «___»____________2013 г.   Проект защищен с оценкой _________________ «___»____________2013 г.

 

 

 

Челябинск

2013

 

   Аннотация

 

Елин А.В. Выбор оборудования и расчет тепловой схемы ТЭС 500 МВТ.

Челябинск: ЮурГУ, Э-415, 2013, 24 с., Библиография литературы - - наиме-нований, 1 лист чертежа ф.А1.

 

 

 

 

Курсовой проект по дисциплине «Промышленные тепловые электростанции» предназначен для расширения и закрепления знаний студентов, полученных на лекционных и практических занятиях, а также для ознакомления с практическими навыками выбора оборудования и расчета тепловой схемы ТЭС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

Ведение……………………………………………………………………….6

1. Выбор типа турбины и определение необходимых нагрузок………...7
2. Принципиальная тепловая схема……………………………………….9
3. Таблица параметров……………………………………………………………...10
4. H-S диаграмма для турбины…………………………………………...11
5. Расчёт тепловой схемы

-5.1 Балансы потоков воды и пара…………………………………….12

-5.2 Расчет сетевой подогревательной установки……………………12

-5.3 Расширитель непрерывной продувки……………………………13

6. Расчет системы регенерации

-6.1 Расчет ПВД………………………………………………………...13

-6.2 Расчет деаэратора………………………………………………....14

-6.3 Расчет ПНД………………………………………………………..15

7. Сводная таблица.………………………………………………………..16

8. Выбор оборудования

-8.1 Выбор котлов……………………………………………………...18

-8.2 Выбор подогревателей и деаэратора……………………………..19

-8.3 Выбор конденсатора………………………………………………21

-8.4 Выбор насосов…………………………………………………….22

9. Список литературы…………………………………………………….24

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) используются для снабжения промышленных и бытовых потребителей тепловой и электрической энергией и паром.

Выбор основного оборудования станции осуществляется в зависимости  от требуемых тепловой и электрической  мощности, от необходимости обеспечения  паром промышленных потребителей.

Так при наличии только потребителей пара устанавливаются  турбины типа «П» – с промышленным отбором пара. Если требуется снабжать потребителей и паром, и теплом, то необходимы турбины типа «ПТ».

Когда ТЭЦ используется только для выработки тепловой и  электрической энергии, то устанавливаются  турбины типа «Т» с отборами пара для подогрева сетевой воды. В  этом случае необходима также установка  для подогрева сетевой воды, состоящая  обычно из двух сетевых подогревателей (верхнего и нижнего) и пикового водогрейного котла (ПВК).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбор типа турбины и определение необходимых нагрузок.

 

         В курсовом задано α_тэц следовательно выбираем  турбину типа „Т”  с теплофикационным регулируемым отбором пара. Так как установленная мощность ТЭС N_уст = 500 МВт, то выбираем Турбину Т-100-130 производственного объединения «Турбомоторный завод» (ПО ТМЗ) в количестве 5 штук..

 

Номинальные значения основных параметров турбины.

 

Мощность, МВт:

номинальная…………………………………………………………………100

 

Начальные параметры пара:

давление, МПа  ………..…………………………………………………..12,75

температура, ⁰С………………..……………………………………………..555

 

Регулируемый отбор пара:………………………………………0,6-2,5кгс/с м²

 

Число отборов пара на регенерацию…………………………………………7

Давление отработавшего пара, Мпа……………………………………..0,054 

Температура охлаждающей воды, ⁰С……………………………………….20

Расход охлаждающей воды, м³/ч………………………………………..16000

 

Максимальный расход пара, т/ч:

ЧВД……………………………………………………………………………485

ЧСД……………………………………………………………………………430

ЧНД……………………………………………………………………………260

 

 

Число корпусов…………………………………………………………………….........3

Число ступеней…………………………………………………………………………25

 

 

Формула проточной части:

ЧВД………………………………………………………………………….1К+8

ЧСД……………………………………………………………………………..14

ЧНД……………………………………………………………………..2×(1Р+1)

 

  Таблица 1 Характеристика отборов пара на регенерацию

№ отбора	Потребитель  пара	Параметры пара в камере отбора
		Давление, Мпа	Температура, 0С
1 2 3   4 5 6 7	ПВД-1 ПВД-2 ПВД-3 Деаэратор ПНД-4 ПНД-5 ПНД-6 ПНД-7	3,32 2,28 1,22 0,6 0,57 0,294 0,098 0,037	379 337 266 266 190 130 - -

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Принципиальная тепловая схема турбины Т-100-130

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Построение процесса расширения пара в турбине на h,S – диаграмме и определение параметров пара, конденсата и воды для расчёта тепловой схемы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Таблица параметров пара, воды и конденсата

 

№    отбора	Адрес отбора	Пар			Конденсат			Вода
		Р,бар	t, оС	i, кДж/кг	Рп,бар	tнас, оС	h/,  кДж/кг	tв, оС	hв,  кДж/кг
0	перед РК	130	550	3360	-	-	-	-	-
1	ПВД-1	33,2	379	3190	31,54	236,5	1020	233	978,6
2	ПВД-2	22,8	337	3100	21,66	216	925,5	212	890,4
3	ПВД-3	12,2	266	2970	11,59	186	790	183	768,6
3	Деаэратор	12,7	266	2970	6,0	158,8	670	158	670
4	ПНД-4	5,7	190	2820	5,4	154,7	652	152	638,4
5	ПНД-5	2,94	130	2720	2,8	131	551	128	537,6
6	ПНД-6	1	100	2615	0,95	98,2	411,5	96	403,2
7	ПНД-7	0,3	70	2480	0,285	67,5	282,7	64	268,8
К	Конденса-тор	0,054	хк=0,888	2320	0,05	32,9	1 137	30	126

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчёт тепловой схемы.

 

 

5.1 Балансы потоков  воды и пара.

 

 

 

5.2 Расчет сетевой подогревательной  установки.

 

                                         

                                                       

                                                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_{5.3 Расширитель  непрерывной продувки.}

 

 _{и - энтальпии кипящей воды и сухого насыщенного пара, выбирается по давлению в РНП}

 

_{,     ,   .}

_{- энтальпия продувочной  воды, по давлению  в барабане котла.}

 

_{Уравнение теплового баланса  РП:}

 

 

 

 

        

 

_{6. Расчет системы регенерации.}

1.   _{Расчет подогревателей высокого давления.}

Уравнение теплового баланса для:

 

 

• ПВД-1: 

 

             

 

 

• ПВД-2: 

 

            

 

 

• ПВД-3: 

 

Суммарная доля дренажей из системы  ПВД:

 

2.  Расчет деаэратора питательной воды. 

 

Материальный  баланс деаэратора:

 

 

Тепловой баланс деаэратора:

 

 

Выражаем:

 

 

 

 

 

3.  Расчет подогревателей низкого давления. 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнение теплового баланса для:

 

• ПНД-4:     

 

 

• ПНД-5:      

• ПНД-6:          

 

 

 

• ПНД-7:    

 

 

 

 

7.  Сводная таблица

 

Формулы расчета:

 

• коэффициенты недовыработки:

 

 

• расход пара на отборы:

 

 

• расчетный расход пара на турбину:

 

• теплоперепад, который отработал пар до его отбора:

 

 

 

• мощность, которую выработал пар до его отбора:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица № 3 Сводная таблица расчетов

 

Потоки	ai	yi	ai×yi	wi , кДж/кг	Di , кг/с	WЭi , кВт
1 ПВД-1	0,045	0,836	0,0376	170	6,55	1113,5
2 ПВД-2	0,061	0,749	0,0456	260	8,88	2308,8
3 ПВД-3	0,039	0,625	0,0243	390	5,68	2215,2
4 ДП	0,046	0,625	0,0287	390	6,70	2613
5 ПНД-4	0,041	0,480	0,0196	540	5,97	3223,8
6 ПНД-5	0,033	0,384	0,0126	640	4,80	3072
7 ПНД-6	0,044	0,293	0,0128	745	6,41	4775,4
8 ПНД-7	0,047	0,153	0,0071	880	6,84	6019,2
9 ВСП	0,228	0,384	0,0875	640	33,21	21254,4
10 НСП	0,222	0,293	0,0650	745	32,34	24093,3
Конд-р	0,296	0	0	1040	28,55	29692
Сумма	1	-	0,34	-	145,7	100380,6

 

 

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Выбор оборудования.

 

8.1  Выбор котлов.

Энергетический котел:

Котел выбираю  по следующим показателям:

 

Выбираю котел с естественной циркуляцией  Барнаульского котельного зывода (БКЗ) Сибэнергомаша в количестве 5шт.

Е-560-140Ж (БКЗ-560-140-ПТ-3)

Температура пара                     570⁰С

Топливо                                     газ

Компоновка  котла                    П

Воздухоподогреватель             ТВП

Габариты

Верхняя отметка                    48м

Ширина                                  21,5м

Глубина                                  22м

Общая масса металла              2400т

Пиковый водогрейный котел:

Котел выбираю  по следующему показателю:

_{Выбираю КВ-Г-45-35   Изготовитель АО Сибэнергомаш}

_{Номинальная теплопроизводительность              55(45)МВт(Гкал/ч)}

_{Расход  воды через котел(пиковый/осн. режим)  440/220т/ч}

_{Топливо                                                                    газ}

_{Расход  топлива                                                        2300кг/ч}

_{КПД                                                                          93%}

_{Габаритные размеры                                               4100/2510/8200мм}

_{Масса                                                                        31т}

2. Выбор подогревателей и деаэратора.

Деаэратор:

Деаэратор повышенного давления (ДП):

Выбираем  деаэратор ДСП-600  Изготовитель БКЗ

Производительность                         600т/ч

Наружный  диаметр колонки            2546мм

Высота  колонки                                 2750мм

Подогреватели:

Подогреватели выбираем по

тип	кг/c	кг/c	бар	бар	тип
ПВД1 ПВД2 ПВД3	154,4 154,4 154,4	6,55 8,88 5,63	181,3 48,6 31,4	33,2 22,8 12,7	ПВ-450-230-35
ПНД4 ПНД5 ПНД6 ПНД7	43,12 43,12 43,12 43,12	5,97 4,80 6,41 6,84	7,6 5,2 4,1 1,3	5,7 2,9 1,1 0,3	ПН-100-16-4

 

ПВД выбираем по

Выбираем ПВ-450-230-35  Изготовитель ТКЗ

Расчетный тепловой поток                 20,7МВт

Гидровлич. Сопротивление                0,2МПа

Max температура пара                        450⁰С

Номинальный расход воды                160кг/c

 

Габаритные  размеры:

Высота                                                 8050мм

Диаметр корпуса                                1550мм

Масса                                                     39,6т

 

ПНД выбираем ПН-100-16-4  Изготовитель «Энергомаш»

_{Площадь поверхности т/о                    100 м²}

_{Гидровлич. сопротивление                   0,029МПа}

_{Расчетный тепловой поток                   1,7МВт}

_{Max температура пара                           240⁰С}

Номинальный расход воды                   72,2кг/с

Габаритные  размеры:

Высота                                                 3500мм

Диаметр корпуса                                1020мм

Масса                                                     5,6т

 

Для ВСП  и НСП: кг/с

Выбираем: ПСГ-1300-3-8  Изготовитель УТМЗ

_{Площадь поверхности т/о                     1300 м²}

_{Рабочее давление по воде                     0,8МПа}

_{Рабочее давление пара                          0,05-0,25МПа}

Номинальный расход воды                  830кг/с

Масса                                                      43т

 

 

 

 

 

 

3. Выбор конденсатора

Для выбора необходимо рассчитать площадь поверхности  теплообмена и расход охлаждающей  воды. Расчет ведется для летнего  режима.

Уравнение теплового баланса конденсатора:

Нагрев охлаждающей воды в конденсаторе (для двухпоточных конденсаторов)

Расход охлаждающей воды:

Кратность охлаждения:

 _{Число ходов  воды зависит от  m, z=2 (m<75)}

Средняя разность температур между  водой и паром:

 

где:

_{Принимаю:}

Для этих значений:

• коэффициент, учитывающий влияние температуры ;
• коэффициент, учитывающий влияние нагрузки ;
• коэффициент, учитывающий влияние загрязнений поверхности труб ;
• коэффициент теплопередачи ;
• температура охлаждающей воды на входе .

 

Расчетный коэффициент теплопередачи  от пара к охл. воде:

Поверхность охлаждения:

Выбираю конденсатор 100-КСЦ-5

Поверхность охлаждения                    3000м²

Расход  охлаждающей воды                 8000м³

Давление                                                0,05ата

Число ходов                                           2

Количество  трубок                                6200

Длина трубок                                         6650

 

8.4   Выбор насосов

Питательный насос:

Выбираем питательный насос  по

Выбираем насос ПЭ-570-180   Изготовитель «Южгидромаш»

Подача                                                    570 м³/ч;

Напор                                                     1970 м;

Частота вращения                                 2900 об/мин;

КПД                                                        80%;

 

Конденсатный насос:

Выбираем насос по

Выбираем насос КсД-160-140/3  Изготовитель ПО «Насосэнергомаш»

Подача                                                    160 м³/ч;

Напор                                                     140 м;

Частота вращения                                 1500 об/мин;

Мощность                                              81кВт

КПД                                                        63%;

 

Сетевой насос.

Сетевой насос выбираем по

Выбираем насос СЭ-1800-60  Изготовитель ПО «Насосэнергомаш»

Подача                                                    1800 м³/ч;

Напор                                                      60 м;

Частота вращения                                 1500 об/мин;

Мощность                                              460кВт

КПД                                                        85%;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

 

1. Турбинные установки. Каталог. М.: Энергия, 1986.
2. Ривкин С. Л., Александров А. А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1984.
3. Липатников С. Н. Энергетические установки электростанций. Учебное пособие. Челябинск: ЮУрГУ, 1995.
4. Смирнов А. Д., Антипов К. М. Справочная книжка энергетика. М.: Энергоатомиздат, 1975.
5. Григорьев В. А., Зорин В. М. Тепловые и атомные электрические станции. Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1989.
6. Рыжкин В. Л. Тепловые электростанции. М.: Энергия, 1987.