Проектирование тепловой электрической станции для обеспечения города с населением 190 тысяч жителей

Состав мазута по элементам:

Таблица 3.2

3.2 Расчёт котлоагрегата при сжигании мазута

3.2.1 Теоретическое количество воздуха для полного сгорания жидкого топлива (при a=1):

V0=0,0889×(CP+0,375×)+0,265×HP-0,0333×OP=

=0,0889×(83,0+0,375×2,8)+0,265×10,4-0,0333×0,5×0,7= 10,21 м3/кг

3.2.2 Теоретические минимальные объёмы продуктов сгорания при полном сгорании топлива с a=1:

теоретический объём азота:

=0,79×V0+0,8×NP/100=0,79×10,2+0,8×0,5×0,7/100=8,1 м3/кг,

теоретический объём трёхатомных газов:

=1,866×=1,866×=1,57 м3/кг

теоретический объём водяных паров:

=0,111×HP+0,0124×WP+0,0161×V0=0,111×10,4+0,0124×3,0+0,0161×10,2=1,36 м3/кг

При избытке воздуха a>1 (принимаем a=1,03) объём водяных паров:

=+0,0161×(a-1)×V0=1,36+0,0161×(1,03-1)×10,2 = 1,364 м3/кг

объём дымовых газов:

Vг=+++(a-1)×V0=1,57+8,1+1,364+(1,03-1)×10,21= 11,34 м3/кг

Объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров соответственно:

=/Vг =/Vг

Суммарная объёмная доля: rп=+.

Безразмерная концентрация золы:

mзл=, где аун=0,06

Gг=1-АР/100 + 1,306×a×V0, кг/кг

– масса дымовых газов.

Результаты расчётов по пункту 3.2. сведём в таблицу 3.3.

Таблица 3.3.

3.2.3 Тепловой баланс котлоагрегата

Составим общее уравнение теплового баланса:

=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

3.2.3.1 Располагаемое тепло на 1кг жидкого топлива:

=+Qв.вн.+iтл,

где Qв.вн. = b'['- ] – тепло внесённое в котёл воздухом,

b' – отношение количества воздуха на входе в котлоагрегат к теоретическому необходимому,

',  – энтальпии теоретически необходимого количества воздуха на входе в котлоагрегат и холодного воздуха, определяется соответственно по температуре на входе в воздухоподогреватель и холодного воздуха по I-t таблице [5].

b'=aт+Daт+DaВП=1,03-0,05+0,2=1,28

' =Ср×V0×tв=0,32×10,21×60=196 ккал/кг

= Ср×V0×tхв=0,32×10,21×30=98 ккал/кг

Qв.вн.=1,28×[196-98]= 115,6 ккал/кг

iтл – физическое тепло топлива.

iтл=Cтл×tтл

Cтл=0,415+0,0006×tтл=0,415+0,0006×120=0,487 ккал/(кг×0С)

iтл=0,487×120=58,44 ккал/кг,

тогда =9260+115,6+58,44= 9434 ккал/кг

3.2.3.2 Определяем потери тепла с уходящими газами:

q2=,

где tух=140 0С, Iух=637 ккал/кг, q4=0 (принято), aух=1,28,

тогда

q2== 5,42 %

потери тепла от химической неполноты сгорания принимаем q3=0,5 %, от механической неполноты сгорания q4=0 потери тепла в окружающую среду q5=0,4 %, потери тепла с физическим теплом шлама q6=0.

3.2.3.3. Определяем полезно используемое тепло:

q1=Q1/==100-q2-q3-q4-q5-q6=100-5,42-0,5-0-0,4-0=93,68 %

3.2.4 Определение часового расхода топлива на котёл

В=×100, кг/ч,

где

QКА=Дпе×(iпе-iпв)+Дпр×(is-iпв)=1000×(838,7-259)+12,6×(387-259)= =1312,8ккал/т,

тогда

В=×100 = 65775,9 кг/ч = 65,8 т/ч

Полученный расход топлива используем в дальнейших расчётах.

3.3 Расчёт котлоагрегата при сжигании газа

3.3.1 Теоретическое количество воздуха для полного сгорания газообразного топлива (при a=1):

V0=0,0476×[å(m+n/4)×CmHn+0,5×(CO+H2)+1,5×H2S-O2]=

=0,0476×[(1+4/4)×98,9+(2+6/4)×0,3+(3+8/4)×0,1+(4+10/4)×0,1+0,5×(0+0) +1,5×(0+0)]= 9,52 м3/кг

3.3.2 Теоретические минимальные объёмы продуктов сгорания при полном сгорании топлива с a=1:

теоретический объём азота:

=0,79×V0+0,01×N2=0,79×9,52+0,01×0,4= 7,525 м3/кг,

теоретический объём трёхатомных газов:

=0,01(åm×CmHn+CO2+CO+H2S)=0,01×(1×98,9+2×0,3+3×0,1+4×0,1 +0,2+0+0)= 1,004 м3/м3

теоретический объём водяных паров:

=0,01×(å× CmHn+H2S+H2+0,124×dг+1,41×V0)=

 =0,01×(2×98,9+3×0,3+4×0,1+5×0,1+0+0+0,124×10+1,61×9,52) = 2,16 м3/м3

При избытке воздуха a>1 (принимаем a=1,05):

объём водяных паров:

=+0,0161×(a-1)×V0=2,16+0,0161×(1,05-1)×9,52 = 2,168 м3/м3,

объём дымовых газов:

Vг=+++(a-1)×V0=1,004+7,525+2,16+(1,05-1)×9,52= 11,165 м3/м3,

Объёмные доли трёхатомных газов и водяных паров соответственно:

=/Vг =/Vг

Суммарная объёмная доля: rп=+.

Gг=1-АР/100 + 1,306×a×V0, кг/кг – масса дымовых газов.

Результаты расчётов по пункту 3.3. сведём в таблицу 3.4.

Таблица 3.4.

3.3.3 Тепловой баланс котлоагрегата

Составим общее уравнение теплового баланса:

=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6

3.3.3.1 Располагаемое тепло на 1м3 газообразного топлива:

=+Qв.вн.+iтл,

где Qв.вн. = b'['- ] – тепло внесённое в котёл воздухом,

b' – отношение количества воздуха на входе в котлоагрегат к теоретическому необходимому,

', – энтальпии теоретически необходимого количества воздуха на входе в котлоагрегат и холодного воздуха, определяется соответственно по температуре на входе в воздухоподогреватель и холодного воздуха.

b'=aт+Daт+DaВП=1,05+0,05+0,2=1,3

' =Ср×V0×tв=1,28×9,52×30= 365 кДж/м3

= Ср×V0×tхв=1,28×9,52×15= 183 кДж/м3= 43,71 ккал/м3

Qв.вн.=1,3×[365-183]= 236,6 кДж/м3 = 56,5 ккал/м3

iтл»0 ккал/м3 (для газа) – физическое тепло топлива.

тогда =8570+56,5 = 8626,5 ккал/м3

3.3.3.2 Определяем потери тепла с уходящими газами:

q2=,

где tух=120 0С,

Iух=(×+×+×+(a-1)×V0×Cв)×tух=

=(1,004×1,708+7,525×1,302+1,39×1,5+1,904×1,304)×120=1929,62кДж/м3= =461 ккал/м3,

q4=0 (принято), aух=1,28 (см. п.4.2.2.),

тогда

q2== 4,69 %

Потери тепла от химической неполноты сгорания принимаем q3=0,5 %, от механической неполноты сгорания q4=0, потери тепла в окружающую среду q5=0,4 %, потери тепла с физическим теплом шлама q6=0.

3.2.3.3 Определяем полезно используемое тепло:

q1===100-q2-q3-q4-q5-q6=100-4,69-0,5-0-0,4-0= 94,41 %

3.2.4 Определение часового расхода топлива на котёл

В=×100, кг/ч,

где

QКА=Дпе×(iпе-iпв)+Дпр×(is-iпв)=1000×(838,7-259)+12,6×(387-259)= =581312,8ккал/т,

Тогда

В=×100 = 71376,5 м3/ч

Полученный расход топлива используем в дальнейших расчётах.

4. Выбор вспомогательного оборудования энергоблока

4.1 Выбор вспомогательного оборудования котельного отделения

На котёл паропроизводительностью более 500т/ч устанавливается два дымососа и два вентилятора. Также устанавливаются два вентилятора рециркуляции дымовых газов (ВРДГ) и исходя из того что температура уходящих газов tух=135°С топливо мазут принимаем к установке регенеративные воздухоподогреватели. Проектируемый котёл работает с уравновешенной тягой. При установке производительность каждого дымососа и вентилятора должна составлять 50%.

Расход воздуха перед вентиляторами и газов перед дымососами:

где – теоретические объёмы воздуха и продуктов сгорания;

Тхв,Тух – абсолютные температуры холодного воздуха и уходящих газов;

Производительность дымососов и вентиляторов выбираем с запасом 10%. Исходя из [10] рис.УП–30¸УП–38 определяем предварительно выбор тягодутьевых машин и затем по заводским характеристикам [11] выбираем их. Принимаем к установке дымососы и вентиляторы: 2´ДОД–31,5ФГМ с производительностью по 985000 м3/ч, напором 479 кгс/м2 мощностью эл. двигателя 1645 кВт. 2´ВДН–25–2–I с производительностью 500000м3/ч, напором 825 кгс/м2. 2´ГД–31 с производительностью по 345000 м3/ч, напором 410 кгс/м2 мощностью эл. двигателя 460 кВт. Регенеративные воздухоподогреватели 2´РВП–98Г.

4.2 Выбор вспомогательного оборудования турбинного отделения

Подогреватели поверхностного типа поставляются в комплекте с турбиной без резерва.

ПВД: ПНД:

ПВ–900–380–18–I ПН–400–26–2–III

ПВ–1200–380–43–I 3´ПН–400–26–7–II

ПВ–900–380–66–I ПН–400–26–7–I

Теплообменное оборудование комплектующее турбину Т–250/300‑240 следующее: дренажные сливные насосы регенеративных подогревателей устанавливаем без резерва с применением резервной линии каскадного слива дренажа в конденсатор. ПНД–2 (СлН)КС–50–55 с производительностью 50м3/ч, напором 55м и мощностью 17кВт. ПНД–3,4,5 КС–80–155 с производительностью 80 м3/ч, напором 155м и мощностью 75кВт.

Суммарная производительность деаэраторов питательной воды выбирается по максимальному её расходу. На каждый блок устанавливается один деаэратор. Запас питательной воды в баке деаэратора должен обеспечивать работу блока в течении не менее 3,5мин. К деаэраторам предусмотрен подвод резервного пара для удержания в нём давления при сбросах нагрузки и деаэрации воды при пусках.

Максимальный расход питательной воды:

где a,b – расход пит.воды на продувку, пар на собственные нужды котла в долях от паропроизводительности котла.

Минимальная полезная вместимость деаэраторного бака:

где J=3,5м3/т–удельный объём воды.

Выбираем деаэратор типа ДП–1000 с деаэраторным баком БДП–100 повышенного давления полезной ёмкостью 100 м3 с одной колонкой производительностью 1000 т/ч. Абсолютное давление в деаэраторе 0,6МПа, поогрев воды в деаэраторе 10¸40°С [12].

Конденсатор входит в теплообменное оборудование комплектующее турбину. Для Т–250/300–240 это К2–14000–1 со встроенным пучком составляющим 20% от общей площади и двумя отключающимися по цирк.воде половинами. Конденсатосборник типа КД–1100–1. Конденсатор поставляется в комплекте с 2 пароструйными эжекторами типа ЭПО–3–135–1.

В качестве исходных данных для выбора конденсатных насосов принимаем расходы конденсата в режиме номинальной нагрузки блока в конденсационном режиме. По данным [12] имеем следующие потоки:

Таблица 4.1

Конденсатные насосы турбины выбирают с одним резервным насосом: два насоса со 100% подачей. Расчётная подача насосов:

Теперь определяем исходя из давления в деаэраторе и преодоления сопротивления всей регенеративной системы и всего тракта от конденсатора до деаэратора, в том числе и высоты гидростатического столба в связи с установкой деаэратора на отметке 26м для создания подпора бустерных насосов.

Напор насосов перед БОУ:

Напор КЭН–II ступени:

где Shпот=hпнд+hоу+hтр+hпит.кл=4×3,1+3,2+5+7,7=28,3 м.вод.ст – сумма потерь напора в трубопроводах и регенеративнх подогревателях НД.

Для турбины с БОУ устанавливают две ступени конденсатных насосов: с небольшим напором после конденсатора и с полным после БОУ. Принимаем к установке насосы первой ступени (КНТ–1) 3´КСВ–500–85 с производительностью 500м3/ч, напором 85м и мощностью эл.двигателя 200кВт. Насосы второй ступени (КНТ–II) 3´КСВ–500–150 с производительностью 500м3/ч, напором 180м и мощностью эл.двигателя 320кВт.

4.2.1 Выбор питательных насосов

На электростанции с блочной схемой подача питательных насосов определяется максимальными расходами питательной воды на питание котлов с запасом не менее 5%. На данном блоке с закритическими параметрами устанавливается 1 насос с турбоприводом со 100% подачей. Дополнительно устанавливаем насос с электроприводом и гидромуфтой подачей 30–50%.

Для предотвращения кавитации и повышения надёжности питательных насосов, а также для создания необходимого давления на всасе питательного насоса. Устанавливаем предвключённые низкооборотистые бустерные насосы (БЭН) 3´ПД–650–160 с производительностью 650м3/ч, напором 160м и мощностью эл.двигателя 330кВт. Расчётный напор питательного насоса должен превышать давление пара на выходе из котла с учётом потерь давления в тракте и необходимой высотой подъёма воды.

Давление на выходе из насоса:

Давление на входе в бустерный насос:

Зная расход питательной воды Dпв=1020т/ч выбираем основной питательный турбонасос (ПТН): ПН–1100–350–24 с производительностью 1100м3/ч, напором 3370м. Резервный питательный электронасос (ПЭН):

ПЭ–600–300–2 с производительностью 600м3/ч, напором 3200м и мощностью эл. двигателя 6400 кВт.

Выбор оборудования теплофикационных установок ТЭЦ.

Номинальная тепловая мощность отопительных отборов турбины Т–250/300–240 Qтф=1383 ГДж/ч. При давлениях в верхнем отопительном отборе от 0,06 до 0,2 МПа, в нижнем от 0,05 до 0,15 МПа. Исходя из этого выбираем сетевые подогреватели: основной (нижний ПСГ–1)

ПСГ–5000–2,5–8–I с конденсатными насосами 3´КСВ–320–160–2. И пиковый (верхний ПСГ–2) ПСГ–5000–3,5–8–I с конденсатными насосами 3´КСВ–320–160–2 с производительностью 320м3/ч, напором 160м и мощностью эл. двигателя 250 кВт. Сетевые подогреватели устанавливаются индивидуально у турбины без резервных корпусов.

4.2.2 Выбор сетевых насосов

Отопительная нагрузка Qот=1951 ГДж/ч, нагрузка горячего водоснабжения Qгв=978 ГДж/ч. Температурный график 130¸70°С. Система горячего водоразбора закрытого типа.Схема включения водонагревателей при:

Принимаем двухступенчатую смешанную схему, присоединения ПСГ к линиям сетевой воды. Расчётный расход сетевой воды на отопление:

где qтр=3,82 т/ГДж – уд.расход сетевой воды на горячее водоснабжение при tпод=130°С.

Расчётный расход сетевой воды на отопление:

При групповой установке в качестве насосов второй ступени устанавливаем насосы СЭ–2500–180 их количество:

Тогда при необходимом напоре насосов первой ступени:

на первой ступени возможна установка насосов 5´СЭ–2500–60.

5. Выбор и расчёт топливного хозяйства

На проектируемой ТЭЦ основным топливом является мазут. На ТЭЦ мазут доставляется в основном по железной дороге в вагонах цистернах грузоподъемностью 50,60 и 120 т. Для разгрузки железнодорожных цистерн на ТЭЦ сооружается специально оборудованное приемно-сливное устройство открытого типа. Слив мазута из цистерн производится в межрельсовые каналы, по которым он самотеком направляется в приемную емкость. Для ускоренного слива мазут разогревают. Температура разогрева зависит от марки мазута и составляет 45-65 °С. Разогрев мазута в цистернах производится открытым паром, контактным способом. Для этого по всей длине фронта разгрузки предусматривается эстакада с площадками на уровне верха цистерн для обслуживания парового разогревательного устройства. Насосы, откачивающие мазут из приемной емкости, имеют резерв и обеспечивают перекачку мазута, слитого из цистерн, устанавливаемых под разгрузку, за 5 часов. Приемная емкость растопочного хозяйства 120 м3, насосы откачивающие из нее мазут устанавливаются без резерва. Приемные и основные ёмкости оборудуются змеевиками для местного разогрева мазута до 65-70 °С. В системе мазутного хозяйства используется пар давлением 0,8-1,3 МПа и температурой 200- 350 °С. Давление пара в мазутных подогревателях должно быть выше давления мазута.

Схема мазута для подачи к котлоагрегатам принимается двухступенчатая т.к. требуется давление на уровне 3,5МПа перед форсунками котлов с паромеханическим распылением мазута. Схема разогрева мазута для подачи к котлоагрегатам принимается двухступенчатая I ступень резервуары; II ступень– выносные подогреватели, которые рассчитаны на подогрев мазута до 135 °С и устанавливаются после насосов I ступени. Для применяемого мазута марки М100 требуемая вязкость не более 2,5 °УВ для паромеханических форсунок, что соответствует его температуре в 135°С. В основных резервуарах применяется циркуляционный разогрев мазута, что обеспечивает интенсивное перемешивание мазута, выравнивание его температуры в баке и выпаривание влаги.

Для постоянной циркуляции мазута по подающему мазутопроводу в мазутных магистралях, имеется трубопровод циркуляции обратно на мазутохозяйство.

В тракте слива мазута перед приемной емкостью устанавливаются: грубая фильтр-сетка и гидрозатвор; перед насосами I ступени фильтр-сетка с отверстиями 10-12 мм, перед насосами II ступени- фильтр тонкой очистки. На мазутопроводах устанавливаются аварийная и запорная арматура с дистанционным управлением, которое осуществляется со щита управления.

Мазутопровод расположен на эстакадах в общей изоляции с паровыми спутниками. Подача пара в мазутохозяйство по двум трубопроводам, пропускная способность составляет 75% расчетного расхода пара.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8