Расчет принципиальной тепловой схемы и технико-экономических показателей работы энергоблока Т-180/210-130

       Введение 

       Современная энергетика основывается на централизованной выработке электроэнергии. Генераторы электрического тока, устанавливаемые  на электрических станциях, в подавляющем  большинстве приводятся паровыми турбинами. Доля электроэнергии, производимой в нашей стране тепловыми  электростанциями, где применяются паровые турбины составляет 85 – 90 %.

       Таким образом, паровая турбина является основным типом двигателя на современной  тепловой электростанции и в том  числе на атомной. Паровая турбина  получила также широкое распространение в качестве двигателя для кораблей военного и гражданского флота. Паровые турбины применяются, кроме того, для привода различных машин – насосов, газодувок и др.

       Использование в энергетике другой тепловой турбины  – газовой – не привело к вытеснению паровых турбин. Собственно газовые турбины нашли применение как пиковые агрегаты, работающие в течении года относительно мало времени. В суммарной выработке электроэнергии они занимают небольшую долю, не превышающую 1 – 2 %. В то же время комбинация газовой и паровой турбины, так называемые парогазовые установки, весьма перспективны, имеют наивысший КПД теплосилового цикла, т. е. производство электроэнергии с минимальным расходом топлива. В настоящее время ПГУ интенсивно разрабатываются, занимая всё большее место в энергетике.

       Для большинства  альтернативных способов преобразования энергии, паровая турбина  также необходима для вращения генератора.

       Паровая турбина, обладающая большой быстроходностью, отличается сравнительно малыми размерами и массой и может быть построена на очень большую мощность (1000 МВт и выше). Вместе с тем у паровой турбины исключительно хорошие технико-экономические характеристики: высокая экономичность, относительно небольшая удельная стоимость, надёжность и ресурс работы, составляющий десятки лет.

            
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

       1.Краткая  характеристика турбоустановки

     Теплофикационная  паровая турбина с отопительным отбором пара Т-180/210-130-1 производственного объединения турбостроения «Ленинградский металлический завод» (ПОТ ЛМЗ) номинальной мощностью 180 МВт с начальным давлением пара 12,8 МПа предназначена для непосредственного привода электрического генератора ТГВ-200М с частотой вращения ротора 50 1/с и отпуска тепла для нужд отопления.

     Турбина имеет два отопительных отбора пара – верхний и нижний, предназначенные для ступенчатого подогрева сетевой воды.

     Отопительные  отборы имеют следующие пределы  регулирования давления: верхний 0,059 – 0,196 МПа, нижний 0,049 – 0,147 МПа. Регулирование  давления в отопительных отборах  поддерживается: в верхнем – при включенных двух отопительных отборах, в нижнем – при включенном одном нижнем отопительном отборе.

     Расход  воды, проходящей через сетевые подогреватели, должен контролироваться.

     Минимальное расчетное количество пара, поступающего в конденсатор при номинальном режиме, включенных сетевых подогревателях верхней и нижней ступени подогрева при давлении в верхнем отопительном отборе 0,098 МПа составляет примерно30 т/ч. Максимальный расход пара в конденсатор на конденсационном режиме при температуре охлаждающей воды 27 ºС составляет 461 т/ч.

     Номинальная суммарная тепловая нагрузка отопительных отборов, равная 1,09 ТДЖ/ч, обеспечивается при номинальных параметрах свежего пара, расходе охлаждающей воды через конденсатор с ее расчетной температурой на входе в количестве не менее 11000 м³/ч при полностью включенной регенерации и количестве питательной воды, подогреваемой в ПВД, равном 100% расхода пара на турбину; при работе турбоустановки со ступенчатым подогревом сетевой воды в сетевых подогревателях; при полном использовании пропускной способности турбины и минимальном пропуске пара в конденсатор.

     Мощность  турбины при этом зависит от температуры  подогрева сетевой воды и составляет: 185 МВт при подогреве от 41 до 85 ºС; 180 МВт при подогреве от 51 до 95 ºС; 177 МВт при подогреве от 61 до 105 ºС.

     Максимальная  тепловая нагрузка с учетом подогрева  подпиточной воды в конденсаторе равна 1,13 ГДж/ч.

     Максимальная  расчетная температура сетевой  воды при расходе свежего пара 670 т/ч на выходе из подогревателя сетевой воды верхнего отопительного отбора (ПСГ-2) составляет примерно 118 ºС.

     Турбина имеет семь нерегулируемых отборов, предназначенных для подогрева  питательной воды ПНД, в деаэраторе, в ПВД. 
 
 
 

       

     Максимальная  электрическая мощность турбины  обеспечивается при номинальных параметрах свежего пара и пара промежуточного перегрева, полностью включенной регенерации, выключенных отопительных и дополнительных отборах пара, чистой проточной части, расходе охлаждающей воды, равном 22000 м³/ч, и расчетной температуре охлаждающей воды 27 ºС Т-180/210-130-1 и 20 ºС для турбины Т-180/215-130-2.

     Кроме регенеративных отборов, допускаются  дополнительные отборы за счет снижения мощности и тепловой нагрузки.

     Предусматривается возможность работы турбо-установки  с пропуском подпиточной воды через встроенный пучок конденсатора.

     Расход  пара на холостом ходу составляет ~30 т/ч. Турбина может работать на холостом ходу после сброса нагрузки до 15 мин  при условии охлаждения конденсатора циркуляционной водой, проходящей через основную поверхность конденсатора и при полностью открытых регулирующих диафрагмах.

     Турбина представляет собой одновальный  агрегат, выполненный по схеме: 1ЦВД+1ЦСД+1ЦНД.

     ЦВД состоит из 12 ступеней левого вращения, первая из  которых – регулирующая, ЦСД – из 11 ступеней правого вращения. ЦНД – двухпоточный, имеет по четыре ступени в каждом потоке левого и правого вращения, третья ступень является регулирующей.

     Ротор высокого давления – цельнокованый. В роторе среднего давления первые семь ступеней откованы заодно с валом, четыре последних – насадные. Ротор низкого давления состоит из вала, на котором насажены восемь дисков.

     Роторы  высокого и среднего давлений соединены  между собой жестко с помощью  муфт, откованных заодно с роторами, и имеют средний подшипник (опорно-упорный). Роторы среднего и низкого давлений и генератора соединены жесткими муфтами. Роторы турбины выполнены гибкими.

     Регулирование в данных турбинах – сопловое. Свежий пар подводится к двум, отдельно стоящим стопорным клапанам, из которых  пар поступает по перепускным трубам в четыре паровые коробки регулирующих клапанов, вваренные в переднюю часть ЦВД.

     Паровпуск ЦВД находится со стороны среднего подшипника. После ЦВД пар направляется в промежуточный перегреватель, а затем возвращается в турбину  через стопорные и регулирующие клапаны ЦСД. Регулирующие клапаны ЦСД установлены непосредственно на цилиндре.

     После ЦСД часть пара идет в верхний  отопительный отбор, остальная часть  по двум перепускным трубам поступает  в двухпоточный ЦНД. Пройдя две ступени ЦНД в каждом потоке, часть пара идет в нижний отопительный отбор, остальная часть направляется на последующие две ступени левого и правого потоков, а затем в конденсатор.

     В камере нижнего отопительного отбора за 2-й ступенью левого и правого  потоков установлены две регулирующие диафрагмы с поворотными кольцами, которые регулируют пропуск пара через 3-ю и 4-ю ступени ЦНД.

     Конструкция ЦНД одинакова для обеих модификаций  турбины; в ней меняется только длина  лопаток в последней ступени.

     Фикспункт турбины расположен на боковых рамах передней части ЦНД.

     Турбина снабжена валоповоротным устройством, вращающим ротор турбины с  частотой вращения 3,4 об/мин. Привод валоповоротного  устройства – электрический с  автоматическим пуском со щита управления.

     Пуск  турбины на скользящих параметрах пара допускается из холодного и различной степени неостывшего состояний.

     Для сокращения времени прогрева турбины  и улучшения условий пуска  предусматривается паровой обогрев  фланцев и шпилек горизонтального  разъема и подвод свежего пара на переднее уплотнение ЦВД и ЦСД.

     Лопаточный  аппарат турбины рассчитан на работу при частоте тока в сети 50 Гц, что соответствует частоте  вращения ротора генератора 3000 об/мин.

     Допускается длительная работа турбины с номинальной  мощностью при отклонении частоты тока в сети в пределах 49-60,5 Гц 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.Тепловая  схема установки. 

     Принципиальная  тепловая схема (ПТС) электростанции определяет основное содержание технологического процесса выработки электричеческой  и тепловой энергии. Она включает основное и вспомогательное теплоэнергетическое оборудование, участвующее в осуществлении этого процесса и входящее в состав пароводяного тракта.

     Паровпуск ЦВД находится со стороны среднего подшипника. После ЦВД пар направляется в промежуточный перегреватель, а затем возвращается в турбину через стопорные и регулирующие клапаны ЦСД. Регулирующие клапаны ЦСД установлены непосредственно на цилиндре.

     После ЦСД часть пара идет в верхний  отопительный отбор, остальная часть  по двум перепускным трубам поступает  в двухпоточный ЦНД. Пройдя две ступени ЦНД в каждом потоке, часть пара идет в нижний отопительный отбор, остальная часть направляется на последующие две ступени левого и правого потоков, а затем в конденсатор. 
 

       Рис 2.1 Принципиальная тепловая схема турбоустановки Т-180/210-130 

     Конденсационная установка турбины состоит из  поверхностного конденсатора,  конденсатных насосов, основных и пусковых эжекторов для удаления воздуха из конденсатора и водяных камер, циркуляционных насосов. 

     Конденсатор – двухходовой,  с общей поверхностью теплопередачи 9000 м 2 , предназначен для  работы  на  пресной  охлаждающей  воде  с  расходом 6,1  м 3 /с  и  давлением     0,34 МПа.

     Для отсоса паровоздушной смеси из конденсатора предусмотрены два пароструйных эжектора типа ЭП-3-700-1. Пусковые эжекторы типа ЭП-1-1100-1. Конденсат откачивается насосами  типа  КСВ-500-85 1-й  ступени  и  насосами  типа  КСВ-320-160-2 2-й  ступени  подъема.  Для  срыва  вакуума  предусмотрена  задвижка  с  электроприводом,  управляемая со щита

     Регенеративная установка предназначена для подогрева питательной воды паром,  отбираемым из нерегулируемых отборов турбины, и имеет четыре ступени ПНД, три ступени ПВД и деаэратор.

     ПНД № 1, 2, 3, 4 и ПВД № 1, 2, 3 – поверхностного типа, вертикальные. Каждый подогреватель снабжен регулирующим  клапаном  отвода  конденсата  греющего  пара  из  подогревателя, управляемым электронным регулятором.  ПВД имеют встроенные  охладители дренажа и охладители греющего пара. 

     Установка для подогрева сетевой воды включает два сетевых подогревателя ПСГ-1  и ПСГ-2, сальниковый бойлер (СБ),  конденсатные  насосы и воздухоудаляющее устройство.

       Сетевые подогреватели представляют  собой поверхностные горизонтальные пароводяные теплообменные аппараты. Поверхность теплообмена каждого подогревателя образована прямыми трубками, развальцованными в трубных досках, и составляет 5000 м 2 .  Подогреватели по воде рассчитаны на давление 0,78 МПа и номинальный расход  сетевой воды 1666,6 кг/с.

     Конденсатные  насосы  установлены для откачки конденсата из конденсатосборников сетевых подогревателей и подачи его в магистраль основного конденсата  соответственно до и после ПНД № 2. Для ПСГ-1 и ПСГ-2 устанавливается по два насоса. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Построение процесса расширения пара в турбине в h-s диаграмме. 

     Для определения давления в отопительных отборах задаёмся тепловым графиком тепло сети 150/70.

     Для расчёта возьмём точку  . В этом случае температура обратной сети . Рассчитываем температуру за верхним сетевым подогревателем.