Расчет тепловой схемы и выбор основного и вспомогательного оборудования ТЭЦ в городе Магнитогорск

 

Характеристика резервного топлива:   /20/

W^р    0,49%

A^р    0,05%

S^р    1,80%

C^р    85,71%

H^р    1,45%

O^р    0,50%

Q_н^р    39,57 МДж/м³

ρ    946 кг/м³

 

 

 

2. Выбор основного оборудования ТЭЦ

2.1. Выбор типа и количества турбин

 

Исходные данные

Тепловая нагрузка ТЭЦ Q_тэц =5000ГДж/ч= 1388,9 МВт.

Доля промышленной нагрузки = 0,6

Распределение тепловой нагрузки

          Промышленная нагрузка    Q_пр = Q_т                                                              

                                                         Q_пр = 0,6*1388,9 = 833,34МВт.

Отопительная нагрузка       Q_от = Q_тэц – Q_пр                         

                                                        Q_от = 1388,9– 833,34= 555,56 МВт.

Расход пара на промышленный отбор 

                                           D_пр = ,  /4/                                                            

                                 D_пр = кг/с,

где – энтальпия пара промышленного отбора, при    Р_пр = 1,47 МПа,

 iпр = 3002 кДж/кг; – энтальпия обратного конденсата,

принимаем tок = 100 ⁰С, iок = 419,1 кДж/кг. /7/

Тепловая мощность отопительных отборов турбин составляет

Qотб =

*Qот = 0,52*555,56   = 283,33 МВт

Тепловая нагрузка пиковых  водогрейных котлов ТЭЦ составляет

Qпвк= Qот- Qотб=555,56-283,33=272,23 МВт.

По полученным значениям  промышленной и отопительной нагрузок ТЭЦ и в соответствии с номенклатурой  выпускаемого отечественного турбинного оборудования производится выбор типа и числа паровых турбин, устанавливаемых на ТЭЦ.

     

   Рекомендуемый вариант: Пять турбин ПТ-80/100-130/15 с номинальной промышленной нагрузкой D_пр=69.4 кг/с /4/ и с номинальной тепловой нагрузкой Q_отб=70 МВт /4/.

Теплофикационная нагрузка отопительных отборов турбин зависит  от коэффициента теплофикации  _тэц. Учитывая то, что газ является дешевым топливом и, учитывая предварительный выбор турбин, принимаем коэффициент теплофикации _тэц= 0,52. /1/

Коэффициент загрузки отопительного  отбора

                                               

                  к_ОТ = = 92,6%

Коэффициент загрузки промышленных отборов

 

                 

                  к_пр = = 82%

Рассмотрим другие варианты выбора турбин, приняв исходные данные:

Р-100-130/15         D_пр=180,6 кг/с                                               /4/

Р-102-130/15         D_пр=218,1 кг/с                                               /4/

ПТ-80/100-130/15                 D_пр=69.4 кг/с, Q_отб=70 МВт /4/, α_ТЭЦ=0,52  /5/

ПТ-60/75-130/15                  D_пр=55,6 кг/с, Q_отб=41 МВт, /4/ α_ТЭЦ=0,52  /5/

Т–50/60–130                        Q_ОТБ  =104,72 МВт,                                      /5/

Т-100-130        Q_отб=180 МВт, /4/ α_ТЭЦ=0,53                         /5/

Р-50-130/15        D_пр=133,1 кг/с                                                /4/

ПТ-135/165-130/15             D_пр=88,9 кг/с, Q_отб=128 МВт                        /4/

 

Рассчитываемые данные сведены в таблицу 4.

 

 

 

Таблица 4.– Выбор варианта турбин.

Вариант		Qотб, МВт	Кпр, %	Кот, %	тпр, %	тот, %
1	5хПТ-80	288,89	82	92,6	63	12
2	2хПТ-60 Р-102 2хТ-50	288,89	81,9	99,1	86,2	93,7
3	2хПТ-135 Р-100 Т-50	277,78	89	77	58	35
4	ПТ-135 Т-100 2x Р-50	288,89	90,5	93,7	85,0	62,3

 

Как видно из таблицы 4 наиболее выгодными вариантами установки турбин на проектируемой ТЭЦ будут варианты 2 и 4, из них наиболее предпочтительным  является вариант 4, поскольку установка меньшего числа турбоагрегатов, путем установки агрегатов большей единичной мощности, снижает удельную стоимость установленного киловатта мощности и повышает тепловую экономичность ТЭЦ.

По технико-экономическим  соображениям загружаем все турбоагрегаты на 100% номинальный режим, кроме одной турбины ПТ-135/165-130/15.

Коэффициент загрузки промышленного  отбора пара турбины при условии  полной загрузки трех остальных турбин.

 

Коэффициент загрузки отопительных отборов пара одной турбины при полной загрузке других:

 

Таким образом, производим тепловой расчет недогруженной турбины  ПТ-135, с промышленным отбором, загруженным  на 62,3% и теплофикационными отборами, загруженными на 85,0%, с учетом принятого α_ТЭЦ=0,52.

 

2.2. Краткая характеристика  выбранных турбин

 

Турбина   ПТ – 135/165 - 130/15       /6/

1) Завод изготовитель                УТМЗ.

2) Номинальная мощность    N_ном =135 МВт.

3) Максимальная мощность    N_макс =165 МВт.

4) Начальное давление     P₀ =12,75 МПа.

5) Начальная температура    t₀ = 555 ⁰C.

6) Номинальный расход  пара на турбину  D_НОМ =211,1 кг/с.

7) Давление в конденсаторе    Р_К =3,6 кПа.

8) Давление промышленного отбора  Р_ПР = 1,47 МПа.

9)Расход пара в промышленный  отбор

    на номинальном режиме    D_пр=88,9 кг/с

10)Давление отопительных  отборов:

верхнего      Р_отб^в=0,06-0,25 МПа

нижнего      Р_отб^н=0,05-0,20 МПа

11)Отопительная нагрузка    Q_отб=165 МВт

12)Количество цилиндров    2

13)Число отборов пара  на регенерацию  7

 

Турбина  Т – 100/120 – 130         /7/

1) Завод изготовитель       УТМЗ.

2) Номинальная мощность    N_ном = 100 МВт.

3) Максимальная мощность    N_макс = 120 МВт.

4) Начальное давление     P₀ = 12,75 МПа.

5) Начальная температура    t₀ = 555 ⁰C.

6) Номинальный расход пара на турбину  D_НОМ =123,6 кг/с.

7) Давление в конденсаторе    Р_К = 3,6 кПа.

8) Давление  отопительных  отборов

     верхнего       Р_ОТ^в =0,06 –0,25 МПа

     нижнего       Р_отб^н=0,05-0,20 МПа

9) Отопительная нагрузка  на 

    номинальном  режиме     = 180 МВт.

10) Количество цилиндров    3

11) Число нерегулируемых  отборов пара  7

 

Турбина Р-50-130/15       /7/

1) Завод изготовитель         ЛМЗ.

2) Номинальная мощность    N_ном =50 МВт.

3) Максимальная мощность    N_макс =60 МВт.

4) Начальное давление     P₀ =12,8 МПа.

5) Начальная температура    t₀ = 555 ⁰C.

6) Номинальный расход  пара на турбину  D_НОМ =138,6 кг/с.

7) Давление в конденсаторе    Р_К =3,6 кПа.

8) Давление промышленного отбора  Р_ПР = 1,47 МПа.

9)Расход пара промышленному потребителю

    на номинальном  режиме             D_пр=133,1 кг/с

10)Количество цилиндров    1

13)Число отборов пара  на регенерацию  3

 

2.3 Выбор числа и типа котельных  агрегатов

 

Учитывая разнородный  состав турбин, принимаем неблочную  схему компоновки станции, т.е. с работой котлов в общую паровую магистраль.

Производительность паровых котлов выбирается по максимальному расходу  пара на турбины с запасом, учитывая потери пара на пути от парового котла  к турбине и потери пара на собственные  нужды котельного отделения.

D_КОТ =  , кг/с       

где - максимальный расход пара на турбину

для турбин ПТ – 135/165 - 130/15                                 =211,1 кг/с

Т – 100/120 – 130                             =123,6 кг/с

          Р-50-130/15                           =138,6 кг/с

α_ут=1,6% /6/ - потери пара на пути от парового котла к     турбине для промышленно-отопительных ТЭЦ;

α_сн=1,2%  /4/ - потери пара на нужды котельного отделения

кг/с

Выбираем следующий  тип парогенераторов отечественного производства:

Е-500-13,8-560 ГМН (ТГМЕ-464) с  номинальной паропроизводительностью  =138,89 кг/с /8/.

Количество парогенераторов:  n = (D_КОТ) /( ),                              n =(617,737)/(138,89) = 4,44.

     Выбираем n=5 парогенераторов.

    Суммарная паропроизводительность парогенераторов:

D_СУМ = n*               

D_СУМ = 5*138,89=694,45 кг/с.

       Коэффициент загрузки парогенераторов:

m=(D_КОТ)/(D_СУМ);              

m=(617,737)/( 694,45)=0,889.

2.4 Краткая характеристика парогенератора

 

Котёл Е-500-13,8-560 ГМН (ТГМЕ-464) предназначен для работы на природном газе и мазуте с теплофикационными турбинами на высокие параметры пара.

Котёл вертикально-водотрубный,  однобарабанный, с естественной циркуляцией,  П-образной компоновки, в газоплотном  исполнении, предназначен для работы под наддувом.

 

Техническая характеристика котла /8/ :

Изготовитель                                                     ПО «Красный котельщик»

Номинальная паропроизводительность:      138,89 кг/с.

Давление свежего пара          13,8 МПа.

Температура свежего  пара         560 ⁰С.

Температура питательной воды        232 ⁰С.

Температура уходящих газов          150 ⁰С.

КПД брутто           92,8%.

Габариты котла в  осях колонн:

ширина          17,4 м

глубина          17,8 м

высота          34,5 м

Сопротивление котла:

по газам          180 кг*с/см²

по воздуху          267 кг*с/см²

Потери от химической и механической

неполноты сгорания         0,5%

 

 

 

 

2.5 Выбор числа и типа водогрейных  котлов

 

Суммарная нагрузка ПВК  станции составляет:

, МВт

Выбираем 3 пиковых водогрейных котела КВ-ГМ-100-150 с теплопроизводительностью 116 МВт. /9/

Коэффициент загрузки водогрейных  котлов:

(78,2%)

Краткая характеристика водогрейного котла

Котел КВГМ-100-150  – башенный, предназначен для работы в пиковом режиме на газе и мазуте. Котел имеет Т-образную газоплотную конструкцию.

Техническая характеристика /9/

Расчетная теплопроизводительность   116 МВт.

Поверхность нагрева      2710 м².

Расчетный расход воды     343 кг/с.

Расчетные температуры  воды

- на входе       70 ⁰С.

- на выходе       150 ⁰С.

Перепад давления воды     0,165 МПа.

КПД брутто       92,5 %.

 

3. Описание схемы водоподготовки

 

Водоподготовительная  установка предназначена для  подготовки подпиточной воды котлов Е-500-13,8-560. Исходной является из реки Урал. Обработка воды осуществляется по схеме:   

ИК – М – Н1 –  А1 – Д – Н2– А2 – ФСД.

где ИК – осветлитель  для коагуляции и известкования;

       М  – механический (осветлительный) фильтр;

       Н1, Н2  – Н-катионитные фильтры 1-ой  и 2-ой ступеней;

       А1, А2  – анионитные фильтры 1-ой и  2-ой ступеней;