Кафедра теплотехники и гидравлики

Курсовая работа

«Расчет тепловой схемы ТЭЦ»

Учебно-методическое пособие

Специальности : 250200 – химическая технология неорганических веществ, 100700 – промышленная теплоэнергетика

Череповец

Рассмотрено на заседании кафедры теплотехники и гидравлики, протокол №3 от 11 ноября 1998 года.

Одобрено редакционно-издательской комиссией Инженерно-технического института ЧГУ, протокол № от

Составитель : Е. Л. Никонова

Рецензенты : Н. Н. Синицын – канд. техн. наук, доцент (ЧГУ);

Н. С. Григорьев - канд. техн. наук, доцент (ЧГУ)

Научный редактор :

© Череповецкий государственный университет, 2002

ВВЕДЕНИЕ

Все промышленные предприятия нуждаются одновременно в теплоте и электроэнергии. Комплекс установок и агрегатов, генерирующих и транспортирующих теплоту и электроэнергию к потребителям, называют системой теплоэнергоснабжения предприятия.

В отличие от электроэнергии теплота (особенно при теплоносителе - паре) не может экономично подаваться на очень большие расстояния, поэтому каждому предприятию требуется свой источник теплоты нужных параметров. Такими источниками являются теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), на которых производится комбинированная выработка тепловой и электрической энергии.

ТЭЦ дают большую экономию топлива по сравнению с раздельным получением тепловой и электрической энергии.

Настоящее учебно-методическое пособие предназначено для студентов специальностей 250200, 100700, которые должны владеть навыками грамотного руководства проектированием и эксплуатацией современного производства, представляющего собой совокупность технологических и тепловых процессов и соответствующего технологического и теплоэнергетического оборудования.

В учебно-методическом пособии представлены следующие разделы “Описание принципиальной тепловой схемы ТЭЦ”, ”Составление тепловой схемы ТЭЦ”, “Процесс расширения пара в турбине”, “Расчет тепловой схемы ТЭЦ”, ”Расчет сетевой подогревательной установки”, ”Определение расхода условного топлива”, “Построение теплофикационного цикла в T-S-диаграмме”. Приведен пример расчета. Пособие содержит весь справочный материал, необходимый для проведения расчетов.

Пособие посвящено расчету схемы тепловой электрической станции, работающей по теплофикационному циклу с регенерацией тепла, и имеет своей целью закрепление теоретических знаний у студентов, ознакомление их с оборудованием и технологическими процессами, протекающими на ТЭЦ, методиками теплотехнических расчетов оборудования ТЭЦ.

1. Описание принципиальной тепловой схемы паросиловой установки

Тепловой электрической станцией (ТЭС) называется комплекс оборудования и устройств, назначением которого является преобразование энергии природного источника в электрическую и тепловую энергию.

Паротурбинные ТЭС используют в качестве рабочего тепла водяной пар, совершающий регенеративный цикл, т.е. теплосиловой цикл с отборами пара из турбины на регенеративный подогрев питательной воды в смешивающих или поверхностных регенеративных теплообменниках.

Принципиальная тепловая схема показывает связь основного технологического оборудования в процессе выработки теплоты и электроэнергии по заданному циклу.

Принципиальная схема ТЭЦ представлена на рис. 1. В топке парогенератора (ПГ) сжигается топливо, при этом питательная вода нагревается, кипит и испаряется, образуя насыщенный водяной пар. Пар подают в пароперегреватель (ПП), в котором он нагревается при постоянном давлении до температуры Т 0 .

Перегретый пар с параметрами Р 0 и Т 0 поступает в I и II ступени (отсеки) турбины, где он совершает работу, вырабатывая энергию в электрогенераторе (ЭГ). Отработанный пар поступает в барометрический конденсатор (БК). Здесь пар конденсируется и направляется в первый подогреватель низкого давления (ПНД 1).

С целью повышения термодинамической эффективности цикла путем уменьшения отвода теплоты в окружающую среду за счет сокращения потока пара, поступающего в конденсатор, применяют регенеративный подогрев питательной воды. Регенеративный подогрев питательной воды - это подогрев направляемого в парогенератор конденсата и добавочной воды паром из отборов турбины. В зависимости от типа станции, параметров пара и питательной воды паровая турбина может иметь различное количество отборов пара (от 2 до 9), один или два из этих отборов являются регулируемыми, пар из которых идет на нужды теплоснабжения. Регенеративный подогрев проводится в нескольких последовательно расположенных подогревателях. Основное условие нормальной работы этих установок - давление питательной воды выше, чем давление греющего пара (во избежание вскипания нагреваемой среды). Регенеративный подогрев питательной воды на ТЭЦ до оптимальной температуры дает существенную экономию топлива и приведенных затрат.

Регенеративные подогреватели выполняют в основном вертикальными.

В схему регенеративного подогрева включен также подогреватель смешивающего типа - деаэратор. В нем происходит не только подогрев питательной воды (путем смешения), но и удаление из воды агрессивных газов.

Подогретая питательная вода подается в парогенератор, где она приобретает высокий энергетический потенциал, превращается в пар и поступает в паровую турбину. Часть пара проходит несколько ступеней турбины, отбирается из неё при повышенных параметрах и направляется на регенеративный подогрев. Остальная часть пара проходит все ступени турбины. Отработанный пар этого потока, имеющий низкий энергетический потенциал, поступает в конденсатор. Скрытая теплота парообразования при этом теряется. Скрытая теплота парообразования потоков пара, отобранных на регенерацию, возвращается в цикл с питательной водой. Теплота потока пара, отобранного на теплоснабжение, передается сетевой воде.

Сетевая вода для нужд теплоснабжения вырабатывается в сетевом или пиковом подогревателе.

Основные сетевые подогреватели питаются паром из регулируемого отбора.

Пиковые подогреватели включаются в схему в период пиковых нагревательных нагрузок (например, при значительном снижении температуры наружного воздуха) и питаются “острым” паром из парогенератора, проходящим через редукционно-охладительную установку, которая снижает параметры “острого” пара (давление и температуру) до требуемых величин.

Все потоки конденсата из конденсатора, подогревателей сетевой воды, подогревателей высокого давления, подогревателей низкого давления, а также добавка химически очищенной воды сливаются в деаэратор.

Конденсат в ПВД имеет более высокие параметры, чем среда в деаэраторе, а конденсат в ПНД 1 – более высокие параметры, чем пар в ПНД 2 . Их можно использовать в качестве греющей среды. За счет перепада давлений эти потоки конденсата направляют в ПНД 1 через конденсатоотводчики (они пропускают конденсат, но не пропускают пар).

Выбор оборудования и расчёт показателей тепловой эффективности теплоэлектроцентрали

4. Описание принципиальной тепловой схемы ТЭЦ

Принципиальная тепловая схема является основой проектируемой электростанции. В результате расчётов определяют расход свежего пара на турбину, для контроля правильности выбора исходных данных используют значения энергетических показателей (удельный расход условного топлива на каждый вид вырабатываемой энергии). Тепловая схема станции устанавливает взаимосвязь основных и вспомогательных агрегатов, которые принимают участие в выработке электроэнергии и тепла, отпускаемого внешним потребителям.

Принципиально тепловую схему электростанции (энергоблока) нового типа разрабатывают на основе имеющихся теоретических исследований, опыта эксплуатации действующих электростанций, новых технических предложений и результатов технико-экономических расчётов.

Составление принципиальной тепловой схемы ТЭЦ имеет ряд особенностей. На ТЭЦ с промышленной и отопительной нагрузкой устанавливают теплофикационные турбоагрегаты двух или трёх различных типов (ПТ, Р, Т) технологически связанных между собой. Так, общими являются линии промышленного отбора пара турбин ПТ и Р, линии обратного конденсата внешних потребителей, добавочной воды, подпиточной воды тепловой сети. Однако, сетевые подогревательные установки выполняют обычно индивидуальными у каждого турбоагрегата типа Т или ПТ. На такой сложной ТЭЦ с разнотипными турбоагрегатами принципиально тепловая схема включает по одному турбоагрегату каждого типа. Принципиальная тепловая схема такой ТЭЦ включает схемы отпуска пара и горячей воды, а также регенеративного подогрева воды для каждого турбоагрегата, подготовки подпиточной и добавочной воды.

Для ТЭЦ с промышленной и отопительной нагрузкой и разнотипными теплофикационными турбоагрегатами (ПТ, Р, Т), технологически связанными между собой (линиями промышленного отбора пара, подогрева добавочной и подпиточной воды и обратного конденсата),принципиальная тепловая схема составляется как единая схема, состоящая из связанных схем агрегатов разных типов.

Принципиальная схема теплоснабжения включает:

1 турбина ПТ-60/75-130/13;

1 турбина Т-50/60-130;

3 паровых котла типа Е-320-140;

2 пиковых водогрейных котла КВ-ТК-100;

Регенеративные подогреватели питательной воды;

Основные насосы (конденсатные, питательные, сетевые);

Деаэраторы питательной и сетевой воды;

Узлы подпиток основного цикла станции и теплосети;

Узел отпуска тепла внешним потребителем.

Паровые котлы серии "Е" предназначены для выработки насыщенного пара, потребляемого предприятиями всех отраслей промышленности для технологических, отопительных и бытовых нужд. Котёл Е-320-100 с естественной циркуляцией воды. Естественная циркуляция образуется в замкнутом контуре за счёт разности плотностей смеси в опускных и подъёмных трубах.

Подвод пара осуществляется в среднюю часть турбины через два стопорных и четыре регулирующих клапана. К турбине подключен один подогреватель высокого давления (ПВД), питаемый паром из отборов и выходного патрубка. В турбоустановке также предусмотрен деаэратор.

Турбина Т - 50/60-130.

Т - турбина с теплофикационным отбором;

50 - номинальная мощность турбины, МВт;

60 - максимальная мощность турбины (при отключенных отборах), МВт;

130 - давление пара перед турбиной, атм. (13,0 МПа).

Теплофикационная паровая турбина Т-50/60-130 предназначена для привода электрического генератора и имеет два теплофикационных отбора для отпуска тепла на отопление.

В теплоподготовительной установке турбины типа "Т" предусмотрены три ступени подогрева сетевой воды:

Теплофикационный подогреватель нижнего отбора пара (подогрев до 85 О С);

Теплофикационный подогреватель верхнего отбора пара (до 140 О С);

Пиковый водогрейный котел (до 180 - 200 О С).

Последовательность технологического процесса: пар, сгенерированный в котлах, по паропроводам направляется в цилиндры турбин.

Пар в турбине ПТ - 60/75-130/13 из отборов поступает в подогреватель высокого давления (ПВД) для подогрева питательной воды и основной отработанной, на нужды технологических потребителей.

Пар в турбине Т-50/60-130, отработав на всех ступенях ЦВД, поступает в ЦНД, после чего поступает в конденсатор. В конденсаторе отработавший пар конденсируется за счет тепла отданного охлаждающей воде, которая имеет свой циркуляционный контур, далее, при помощи конденсатных насосов, основной конденсат направляется в систему регенерации. В эту систему входят 2 ПС и деаэратор. Система регенерации предназначена для подогрева питательной воды на входе в котел до определенной температуры. Эта температура имеет фиксированное значение и указывается в паспорте турбины.

Подогреватели представляют собой поверхностные теплообменники, вода в них подогревается за счет тепла пара, отобранного из турбины. Дренажи с подогревателей сбрасываются либо в предыдущий подогреватель, либо с помощью дренажных насосов в точку смешения. После того как основной конденсат прошел 2 ПС, он попадает в деаэратор, основное назначение которого заключается не в том, чтобы подогреть воду, а в том чтобы очистить ее от кислорода, который вызывает коррозию металлов трубопроводов, экранных труб, труб пароперегревателей и другого оборудования. При этом, для того чтобы процесс деаэрации в принципе происходил в деаэраторах, должна поддерживаться температура насыщения.

Основной конденсат, прошедший 2 ПС и процесс очистки от агрессивных газов, направляется на питательные насосы, которые создают необходимое давление, и направляется в группу ПВД, состоящую из двух подогревателей. Вода, имеющая строго определенные параметры и удовлетворяющая нормам химического контроля, называется питательной водой и направляется в котел.

Питательные насосы. Питание котлов водой должно быть надёжным. При снижении уровня воды ниже допустимых пределов кипятильные трубы могут оголиться и перегреться, что в свою очередь может привести к взрыву котла. Котлы с давлением выше 0,07 МПа с паропроизводительностью 2 т/ч и выше должны иметь автоматические регуляторы питания.

Для питания котлов устанавливают не менее двух насосов, из которых один должен быть с электроприводом, а другой - с паровым приводом. Производительность одного насоса с электроприводом должна составлять не менее 110 % номинальной производительности всех рабочих котлов. При установке нескольких насосов с электроприводами их общая производительность должна составлять также не менее 110 %.

Конденсатный насос. Производительность конденсатного насоса равна часовому расходу конденсата от технологического потребителя. К этому расходу следует прибавить расход конденсата от сетевого подогревателя отопления, так как в случаи повышения жёсткости конденсат сбрасывают в конденсатный бак на нужды ГВС.

Сетевой насос системы отопления и вентиляции. Этот насос служит для циркуляции воды в тепловой сети. Его выбирают по расходу сетевой воды из расчёта тепловой схемы. Сетевые насосы устанавливаются на обратной линии тепловой сети, где температура сетевой воды не превышает 70 0 С.

Напор, развиваемый сетевым насосом, выбирается в зависимости от требуемого напора у потребителя и сопротивлением сети с 10% запасом.

Подпиточный насос. Предназначен для восполнения утечки воды из системы теплоснабжения, количество воды необходимое для покрытия утечек определяется в расчёте тепловой схемы. Производительность подпиточных насосов выбирается равной удвоенной величине полученного количества воды для восполнения возможной аварийной подпитки.

Необходимый напор подпиточных насосов определяется давлением воды в обратной магистрали и сопротивлением трубопроводов и арматуры на линии подпитки, число подпиточных насосов должно быть не менее 2, один из которых резервный.

РОУ предназначены для снижения давления и температуры пара с целью:

Обеспечения систем теплоснабжения резервным паром (непосредственно из паровых котлов) в случае остановки теплофикационных паровых турбин или появления пиковых тепловых нагрузок;

Корректировки параметров пара из отборов турбин или турбин противодавления до значений, необходимых потребителю.

Потребителями теплоты в системах теплоснабжения являются системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, системы горячего водоснабжения (ГВС), тепловые и силовые технологические агрегаты.

В системах отопления жилых и общественных зданий в качестве теплоносителя в основном применяется горячая вода при максимальной температуре на входе в отопительный прибор t = 105?95 0 С. Для детских яслей и садов, больниц t = 85 0 С. Для большинства производственных помещений, а также лестничных клеток t = 150 0 С. Ограничение температуры теплоносителя

t = 95?105 0 С для помещений жилых и общественных зданий обусловлено разложением и сухой возгонкой органической пыли (при температуре 65?70 0 С, более интенсивно при t ? 80 0 С). По санитарным нормам температура поверхности отопительного прибора не должна превышать 95 0 С (t о.п? 95 0 С).

Температура воды для горячего водоснабжения должна быть в пределах 60?70 0 С. Расчетную температуру t 1 сетевой воды в подающем трубопроводе принимают равной 130 0 С или 150 0 С. По технико-экономическим условиям допускается принимать t 1 выше (до 200 0 С) или ниже (до 95 0 С).

Для теплоснабжения городов в большинстве случаев применяются двухтрубные водяные системы. Тепловая сеть состоит из двух параллельных трубопроводов: подающего и обратного. По подающему трубопроводу горячая вода подводится от станции к абонентам, по обратному трубопроводу охлажденная вода возвращается на станцию. Преимущественное применение в городах двухтрубных систем объясняется тем, что они пригодны для снабжения теплотой однородных потребителей, то есть систем отопления и вентиляции, работающих по одинаковым режимам. При этом вся подаваемая тепловая энергия имеет один потенциал (вода одинаковой температуры при заданной температуре наружного воздуха).

Водяные системы теплоснабжения по способу присоединения систем горячего водоснабжения разделяются на две группы: закрытые (замкнутые) и открытые (разомкнутые). В закрытых системах вода, циркулирующая в тепловой сети, используется только в качестве греющей среды, то есть как теплоноситель, и из сети не отбирается. В открытых системах вода, циркулирующая по тепловым сетям, частично или полностью разбирается у потребителей горячего водоснабжения. Минимальное число трубопроводов для открытой системы равно единице, для закрытой системы двум.

Схемы присоединения систем отопления и вентиляции к тепловым сетям могут быть зависимые и независимые.

При зависимой схеме вода из тепловых сетей непосредственно поступает в нагревательные приборы систем отопления и вентиляции.

При независимой схеме вода из тепловых сетей доходит только до тепловых пунктов местных систем и не попадает в нагревательные приборы, а в специально предусмотренных подогревателях нагревает воду, циркулирующую в системах отопления и вентиляции, и возвращается по обратному теплопроводу к источнику теплоснабжения.

Оборудование теплового пункта при зависимой схеме значительно проще и дешевле, чем при независимой. Однако существенный недостаток зависимых схем, состоящий в передаче давления из тепловой сети в местные системы и нагревательные приборы, в ряде случаев заставляет применять независимые схемы присоединения. Они применяются в тех случаях, когда уровень давления в обратном теплопроводе тепловой сети превосходит допускаемый для нагревательных приборов местных систем (чугунные радиаторы выдерживают максимальное избыточное давление 0,6 МПа) и в ряде других случаев.

В большинстве случаев отопительные системы жилых и общественных зданий присоединяются к водяным тепловым сетям по зависимой схеме со смесительным устройством. Объясняется это тем, что согласно СНиП 2-04.05-91 для жилых зданий, общежитий, школ, поликлиник, музеев и других зданий предельная (максимальная) температура теплоносителя составляет 95 0 С, в то время как максимальная температура воды в подающей линии принимается в большинстве случаев равной 150 0 С, причем имеется тенденция к дальнейшему повышению температуры воды в сети.

Основные преимущества и недостатки закрытых систем.

Преимущества:

Гидравлическая изолированность водопроводной воды, поступающей в установки горячего водоснабжения, от воды, циркулирующей в тепловой сети. Благодаря этому обеспечивается стабильное качество горячей воды, поступающей в установки горячего водоснабжения, одинаковое с качеством водопроводной воды. Вода, поступающая в установки горячего водоснабжения, не загрязняется шламом, илом, коррозионными отложениями, выпадающими в сети и отопительных приборах;

Чрезвычайно простой санитарный контроль системы горячего водоснабжения благодаря короткому пути прохождения водопроводной воды от ввода в здание до водоразборного крана;

Простой контроль герметичности теплофикационной системы, который осуществляется по расходу подпитки.

Недостатками закрытых систем являются:

Усложнение оборудования и эксплуатации абонентских вводов горячего водоснабжения из-за установок водо-водяных подогревателей;

Коррозия в системах горячего водоснабжения зданий, так как в них поступает водопроводная подогретая вода, содержащая кислород (отсутствие деаэрации);

Выпадение накипи в подогревателях горячего водоснабжения на тепловых вводах при повышенной жесткости водопроводной воды.

Для обеспечения высокого качества теплоснабжения, а также экономичных режимов выработки теплоты на ТЭЦ или в котельных и транспортировки её по тепловым сетям выбирается соответствующий метод регулирования.

В зависимости от пункта осуществления регулирования различают центральное, групповое, местное и индивидуальное регулирование. Центральное регулирование выполняется на ТЭЦ или в котельной; групповое - на групповых тепловых подстанциях (ГТП); местное - на местных тепловых подстанциях (МТП), называемых часто абонентскими вводами; индивидуальное - непосредственно на теплопотребляющих приборах. Для обеспечения высокой экономичности теплоснабжения следует применять комбинированное регулирование, которое должно являться рациональным сочетанием, по крайней мере, трех ступеней регулирования - центрального, группового или местного и индивидуального.

Эффективное регулирование может быть достигнуто только с помощью соответствующих систем автоматического регулирования (САР), а не вручную, как это имело место в начальный период развития централизованного теплоснабжения.

В водяных системах централизованного теплоснабжения (СЦТ) принципиально возможно использовать три метода центрального регулирования:

Качественный, заключающийся в регулировании отпуска теплоты за счет изменения температуры теплоносителя на входе в прибор при сохранении постоянным количество (расхода) теплоносителя, подаваемого в регулируемую установку;

Количественный, заключающийся в регулировании отпуска теплоты путем изменения расхода теплоносителя при постоянной температуре его на входе в регулируемую установку;

Качественно-количественный, заключающийся в регулировании отпуска теплоты посредством одновременного изменения расхода и температуры теплоносителя.

При автоматизации абонентских вводов основное применение в городах получило центральное качественное регулирование, дополняемое на ГТП или МТП количественным регулированием или регулирование пропусками.

Анализ и синтез системы автоматического управления электропривода блюминга

Рисунок 1.1 - Схема САУ подчинённого регулирования Любая электромеханическая система состоит из электрической и механической части. К механической части относится ротор двигателя, приводной вал и рабочий орган (РО)...

Влияние схем включения подогревателей энергоблока на тепловую эффективность подогрева

Таблица 1.1. Исходные данные для расчета тепловой схемы Параметры Обозначения Размерность Величина 1 Мощность турбоустановки МВт 250 2 Начальные параметры МПа/C 24.5/550 3 Параметры промперегрева МПа/C 4...

Модернизация электрооборудования кормораздатчика-смесителя

Модернизация - это внесение в конструкцию действующего электрооборудования изменений, которые повышают его технический уровень и улучшают его экономические характеристики...

Оборудование электростанции

Описание тепловой схемы блока. Паровая турбина ПТ-80100-13013 с промышленным и теплофикационными отборами пара работает в блоке с барабанным котлом производительностью 500 тч...

Проект первой очереди БГРЭС-2 с использованием турбины К-800-240-5 и котлоагрегата Пп-2650-255

Тепловая схема представлена на рис. 2.2 и листе 3 графической части проекта...

Проект строительства ТЭЦ 500 МВт

Принципиальная тепловая схема с турбиной Т-100-130 представлена на рисунок 2.1. Как видно из схемы турбина двухцилиндровая с двухпоточной ЧНД и одним регулируемым отбором. Система регенерации состоит из четырех подогревателей низкого давления...

Проектирование гидроэлектростанции

Принципиальная тепловая схема (ПТС) ТЭС определяет основное содержание технологического процесса преобразования тепловой энергии на электростанции. Она включает в себя основное и вспомогательное теплоэнергетическое оборудование...

Проектирование и анализ работы вентильных преобразователей электрической энергии

ГОН состоит из генератора прямоугольных импульсов, собранных на трёх элементах НЕ (DD1.1-DD1.3) с подключёнными к ним резистором и конденсатором (R1 и C1). Период вырабатываемых импульсов равен, тогда частота импульсов будет равна: Гц...

Проектирование электропривода компрессора бурового станка СБШ–250МН

Основным составляющим элементом привода, обеспечивающим регулирование вращения электропривода компрессора является низковольтное комплектное устройство, включающее в себя тиристорный преобразователь...

Расчет принципиальной тепловой схемы т/у Т-100/120-130

Турбина типа Т-100/120-130 двухцилиндровая с регулируемым теплофикационным отбором пара, номинальной мощностью 100 МВт при 3000 об/мин. Предназначена для непосредственного привода генератора переменного тока мощностью 120 МВт типа ТВФ-120-2...

Расчет упрощенной схемы паротурбинной установки

В расчетную схему (ПТС) включаются все элементы, в которых должны быть рассчитаны параметры и расходы пара и воды, а также трубопроводы (линии), по которым рабочее тело движется от элемента к элементу...

Расчет цикла парогазовой установки

Атмосферный воздух, сжатый в компрессоре, подаётся в высокопарный парогенератор, работающий на жидком или газообразном топливе, сжигаемом под давлением. Продукты сгорания топлива с требуемой температурой (700-1100°С) поступают в газовую турбину...

Система автоматизированного регулирования режима теплового парового котла

Принципиальные электрические схемы автоматизации являются проектными документами, расшифровывающими принцип действия и работы узлов, устройств и систем автоматизации, работающих от источника электрической энергии...

Сравнительный анализ конструкций распределительного устройства высокого напряжения на газомазутной ГРЭС (8К-300)

Краткая характеристика турбоустановки К-300-240 Конденсационная паровая турбина К-300-240 производственного объединения турбостроения "Ленинградский металлический завод" (ПОТ ЛМЗ), номинальной мощностью 300 МВт, с начальным давлением пара 23...

Расчет тепловой схемы источника теплоснабжения является одним из основных, наиболее важных этапов проектирования. Цель - определение количественных и параметрических характеристик основных потоков пара и воды, выбор на основании этих характеристик основного и вспомогательного оборудования, определение диаметров трубопроводов, мощности турбин и производительности водоподготовки. Для выполнения расчёта составляют принципиальную расчётную схему , содержащую следующие элементы:

1. Условное изображение основного и вспомогательного оборудования;

2. Однолинейное изображение коммуникаций;

3. Параметры работы оборудования (давление, температура, теплосодержание);

4. Расходы среды по расчётным режимам.

Тепловая схема рассматривается для четырёх характерных режимов . Каждый из них отличается определённым значением наружной температуры, которой соответствуют тепловые нагрузки отопления, вентиляции и ГВС.

Первый режим - максимально-зимний, соответствует расчётной наружной температуре воздуха для проектирования отопления. Необходим для проверки обеспечения основным оборудованием ниже тепловых нагрузок.

Второй режим - соответствует средней температуре самого холодного месяца. В этом режиме должна обеспечиваться максимально длительная выдача тепла для технологии, средняя за наиболее холодный месяц выдачи тепла на отопление и среднечасовая нагрузка ГВС при условии выхода из строя наиболее мощного парового или водонагревательного котла. Необходим для выбора количества котлоагрегатов.

Третий режим – средне-зимний, соответствует средней температуре за отопительный период. Необходим для расчёта среднегодовых технико-экономических показателей и выбора отопительного режима работы основного оборудования.

Четвёртый режим – средне-летний, характеризуется отсутствием тепловых нагрузок отопления и вентиляции. Необходим для расчёта среднегодовых технико-экономических показателей и выбора отопительного режима работы основного оборудования.

Тепловые нагрузки технологических потребителей в общем случае не являются функцией наружных температур, поэтому привязка указанных нагрузок и режимом, определяемых наружными температурами, является в определённой мере условной. Однако, с целью учёта всех тепловых нагрузок, обеспечиваемых от источника теплоснабжения, технологические нагрузки определяют по приведённым выше режимам на основании данных о потреблении тепла по конкретным видам производственного потребления. При отсутствии таких данных технологическая нагрузка принимается равной максимальному её значению в первом, втором и третьем режимах, а в четвёртом она снижается на 20-30%.

Расчёт тепловой схемы выполняется последовательно для каждого из четырёх режимов на основании свободной таблицы тепловых нагрузок и расчётных схем. Поскольку расчёт тепловой схемы ТЭЦ и котельной имеет много общих элементов, рассмотрим методику расчёта на примере промышленно-отопительной ТЭЦ с необходимыми значениями относящимся к котельным.

Расчёт удобно разделить на несколько этапов:

1. Определение исходных данных .

На этом этапе выполняются следующие операции:

а) уточнение тепловых и электрических нагрузок;

б) выбор типа источника и ориентировочного состава основного оборудования и его параметров;

в) определение процентного количества воды, выдуваемой из котлов в зависимости от качества исходной воды исхемы химической очистки её (обычно 1,5-5%);

г)определение температуры исходной сырой воды (обычно зимой – 5 0 С, летом - 10°С);

д) определение температуры сырой воды, идущей на химическую очистку (обычно 20-40°С);

е) определение процента потерь пара и воды внутри схемы источника (обычно 1,5-2% от общего расхода теплоносителя, без учёта потерь с невозвращаемым конденсатом производства);

ж) вид теплоносителя для подогрева воздуха в калориферах, котлоагрегатах (пар, горячая вода);

з) параметры пара, поступающего на мазутное хозяйство (обычно 0,9-1,2 МПа; 250-300 °С);

и) определение графика температур сетевой воды.

2. Определение расходов пара и тепла в расчётных точках схемы.

Расчёт тепловых балансов схемы производится обычно в приводимой последовательности.

Уравнение теплового баланса теплофикационной установки : Q ту = Q ов + Q гвс, где

Q ов - нагрузка отопления и вентиляции в данном режиме, ГДж/ч;

Расход сетевой воды для закрытых систем теплоснабжения :

G св = , где

t пс, t ос - температура прямой и обратной сетевой воды, 0 С;

t во - температура обратной воды вентиляционных потребителей, °С.

Количество подпиточной воды для закрытых систем равно количеству потерь: G подп =G потерь; для открытых систем: G подп =G гвс + G потерь.

Утечка теплосети согласно нормам принимается равной 0,5% объёма воды в трубопроводах теплосетей с учетомместных систем отопления и вентиляции.

Количество тепла, вносимого в систему с подпиточной водой Q подп =G подп ∙t подп, где t подп обычно принимают равной 70 0 С, то есть минимальному значению температуры прямой воды независимо от температуры наружного воздуха.

На основании расчётов тепловой схемы составляют сводные таблицы теплового и материального баланса для четырёх расчётных режимов. Кроме этого, необходимо отметить, что во втором режиме, определяемом температурой наиболее холодного месяца, баланс сводится без одного наиболее мощного котла. Это делается для проверки возможности обеспечения нагрузок при аварийном либо ремонтном выходе котла из строя.

Введение 5
1. Расчет тепловой схемы ПТУ ТЭЦ 6
1.1 Описание тепловой схемы промышленной электростанции 6
1.2 Расчет принципиальной тепловой схемы промышленной электростанции 8
1.2.1 Распределение регенеративного подогрева питательной воды по ступеням и определение давления из отборов турбины 8
1.2.2 Определение расхода пара и питательной воды 11
1.2.3 Составление теплового баланса по ПВД и определение расхода пара из отборов турбины 13
1.2.4 Расчет деаэратора 15
1.2.5 Составление теплового баланса по ПНД 17
1.2.6 Определение электрической мощности турбины 21
2. Расчет водяной системы теплоснабжения 23
2.1 Постановка задачи (задание на проектирование) 23
2.2 Определение расчетного расхода тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение 24
2.2.1 Расчет для микрорайона А 24
2.2.2 Расчет потребного количества тепла для абонентов Б, В, Г, Д 26
2.2.3 Построение графика тепловой нагрузки (часовой и годовой) по продолжительности стояния наружной температуры для микрорайона А 29
2.3 Построение температурного графика регулирования от ТЭЦ 30
2.4 Определение расчетного расхода сетевой воды в тепловых сетях 34
2.4.1 Определение расхода сетевой воды для микрорайона А 36
2.5 Построение графика расхода сетевой воды в зависимости от наружной температуры 37
2.6 Гидравлический расчет тепловой сети 39
2.7 Тепловой расчет теплопровода 42
2.7.1 Определение тепловых потерь 42
2.7.2 Определение оптимальной (экономичной) толщины изоляции 45
2.8 Выбор оборудования центрального теплового пункта (ЦТП) для микрорайона А и его компоновка 47
2.8.1 Расчет теплообменника на горячее водоснабжение 49
Список литературы 53

1. Блюденов П. Я. Источники и системы теплоснабжения предприятий / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2001.
2. Баженов М.И.;Богородский Л.С. Составление и расчет принципиальной тепловой паротурбинной электростанции / МЭИ. М., 1984.
3. Баженов М. И., Богородский А. С. Расчет тепловой схемы паротурбинной электростанции / МЭИ. М., 1963.
4. Блюденов П.Я.,Овсянников В.В. Источники и системы теплоснабжения / Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 1998.
5. Водяные тепловые сети (справочное пособие) / ЗАИ. М., 1988.
6. Вукалович М. П. Теплофизические свойства воды и водяного пара. М.: Машиностроение, 1967.
7. Елизаров Д. П. Теплоэнергетические установки электростанций. М.: Энергия, 1967.
8. Промышленные тепловые электростанции / Под ред. Е. Я. Соколова. М.: Энергия, 1979.
9. Рыжкин В. Я. Тепловые электрические станции. М.: Энергоатомиз-дат, 1987.
10. Сазанов Б. В. и др. Промышленные тепловые электростанции. М.: Энергия, 1967.
11. Сафонов А.П. .Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям / ЭАИ. М., 1968.
12. Соколов Е. Я. Теплофикация и тепловые сети. М.: Энергия, 1982.
13. Теплоснабжение. В.Е.Козин, Т.А.Левина и др. / ЗАИ. М., 1980.

Введение

Курсовой проект состоит из двух частей: расчета принципиальной тепловой схемы паротурбинной установки (ПТУ) (раздел “Источники теплоснабжения предприятий”) и расчета водяной системы теплоснабжения (раздел “Системы теплоснабжения предприятий”).

Примерно 80 % всей вырабатываемой в мире электроэнергии приходится на ПТУ, в которых в качестве рабочего тела используют водяной пар, совершающий регенеративный цикл, т. е. тепловой цикл с отбором пара на регенеративный подогрев питательной воды в смешивающих или поверхностных подогревателях. Паровая турбина служит для преобразования тепловой энергии пара в механическую (энергию вращения ротора), а затем в электрическую. Экономичность ПТУ зависит от начальных и конечных параметров пара, а также типа применяемых турбин. В соответствии с видом технологической нагрузки на ПТУ используются следующие турбины:

конденсационная без регулируемого отбора пара (К-6-35);

конденсационная с теплофикационным регулируемым отбором пара (Т-6-35);

конденсационная с производственным регулируемым отбором пара (П-6-35/5);

конденсационная с двумя типами регулируемого отбора пара - производственный и теплофикационный (ПТ-50-130/7);

с противодавлением (Р-12-90/13).

Тепловая энергия, выработанная ПТУ, с помощью тепловых сетей передается различным (производственным и непроизводственным) потребителям. Через центральные тепловые пункты (ЦТП) тепло распределяется на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. Основная задача отопления заключается в поддержании внутренней температуры помещения на заданном уровне. Для этого необходимо сохранение равновесия между тепловыми потерями и теплопритоками.

Существуют несколько схем подсоединения потребителей горячего водоснабжения к тепловым сетям: зависимая и независимая, параллельная и последовательная, двухступенчатая последовательная и смешанная. Выбор схемы подсоединения зависит от конкретных условий, характерных для данного участка, и определяется некоторыми факторами.

Расчет тепловой схемы ПТУ ТЭЦ

Описание тепловой схемы промышленной электростанции

Принципиальная тепловая схема ТЭЦ (приложение А) показывает технологическую связь всех основных элементов станции и их роль в технологическом процессе выработки тепла и электрической энергии, определяет направление основных потоков пара, конденсата, питательной воды, а также их параметры.

Обычно элементы тепловой схемы размещают на чертеже в определенной последовательности. Как правило, в верхнем левом углу находится парогенератор (ПГ), имеющий наибольшие рабочие параметры. Остальные элементы располагают по часовой стрелке в порядке снижения, а затем увеличения параметров основного рабочего потока. Следовательно, по трубопроводу высокого давления пар из ПГ (первая фаза) направляется в цилиндр высокого давления (ЦВД) турбины. Часть пара через первый, второй и третий отборы в цилиндре направляется на регенеративный подогрев в подогреватели высокого давления ПВД1-ПВД3 и деаэратор. Из последнего отбора ЦВД одна часть пара (расчетная) идет на производственные нужды (), вторая - поступает в цилиндр низкого давления (ЦНД) турбины. В нем имеется четыре отбора, через которые меньшая часть пара распределяется на подогреватели низкого давления ПНД4-ПНД7, из шестого и седьмого отборов значительная часть пара поступает в сетевые подогреватели СП1, СП2 для поддержания температурного графика в тепловых сетях. Остаток пара, пройдя последнюю ступень ЦНД, направляется в конденсатор.

Конденсатор представляет собой цилиндрический корпус, внутри которого расположены латунные трубки. По ним протекает охлаждающая вода, поступающая в конденсатор обычно при температуре 10-15С. Пар обтекает эти трубки сверху вниз, охлаждается, конденсируется и собирается в нижней части корпуса.

С помощью конденсатного насоса (КН) конденсат проходит эжектор (ЭЖ), где поддерживается глубокий вакуум, далее через сальниковый подогреватель (СП) направляется в подогреватели ПНД7-ПНД4, в которых происходит повышение температуры и давления рабочего потока.

После многоступенчатого подогрева конденсат поступает в активную часть колонки деаэратора, где смешивается с подпиточной водой. Вода, поступающая на деаэрацию, через патрубки вводится в смесительное устройство, расположенное в верхней части колонки. Стекая вниз, она рассеивается в смесительном устройстве, что облегчает выделение газов при ее вскипании. Снизу, навстречу воде, через патрубки деаэрационной колонки подается пар из отбора цилиндра турбины. Насыщенная газами паровоздушная смесь отсасывается через патрубок в верхней части колонки.

Деаэрированная вода поступает в аккумулятор деаэратора, емкость которого служит резервом, и используется в аварийных случаях. Отсюда приготовленная вода самотеком поступает в питательный насос (ПН), который нагнетает ее в подогреватели ПВД3-ПВД1. После трехступенчатого подогрева рабочий поток направляется в котел ПГ.

В практике известны три метода расчета тепловой схемы:

в долях отборов;

по предварительно заданному расходу пара на турбину с последующим уточнением;

по заданному пропуску пара в конденсатор.

В данных указаниях расчет тепловой схемы производится по предварительно заданному расходу пара на турбину только на один режим, соответствующий наибольшей мощности.