Тепловой расчет

2.3 Тепловой расчет

Согласно исходным данным, тепловая нагрузка на отопление и вентиляцию составляет Q_от+в.= 0,65 ГВт; на горячее водоснабжение Q_г.в.с.= 0,28 ГВт; температура наружная средняя t_н.ср. = -7,4^оС ; температура наружная расчетная t_н.р. = -25^оС ; температура наружного воздуха наиболее холодного месяца t_н.х.м. = -10^оС ; расход пара на производство Д _п. =780 т/ч.

2.3.1 Расчет тепловых нагрузок

Расчет исходных тепловых нагрузок производится для четырех режимов работы теплоэлектроцентрали.

I - режим максимально зимний, отвечающий температуре наружного воздуха.

Q^I – вычисляется, как сумма максимальных нагрузок:

Q^I = Q_от.+в. + Q_г.в.с. = 0,65 + 0,28 = 0,93 ГВт;

II – режим отвечает средней за наиболее холодный месяц температуре наружного воздуха t_н.х.м. и равен:

Q^II = ( t_в.- t_н.х.м.) / ( t_в.- t_н.р.) * Q^I+ Q_г.в.с. = ( 20 - (-10)) / ( 20 – (-25)) * 0,93 + 0,28 = 0,9 ГВт;

где т_в.- температура внутри помещения по санитарным нормам.

III – режим средне зимний, соответствует средней температуре наружного воздуха на отопительный период t_н.^ср.:

Q^III = ( t_в. – t_н.ср.) / ( t_в. – t_н.р.) * Q_от.+в. + Q_г.в.с. = ( 20 – (-7,4)) /( 20 – (-25)) * 0,65 + + 0,28 = 0,676 ГВт;

IV – режим летний, характеризует работу ТЭЦ в летний период, когда отсутствует нагрузка на отопление и вентиляцию:

Q^IV = ( t_г.в. – t_х.в.^лето) / ( t_г.в. – t_х.в.^зима) * β * Q_г.в.с. = ( 55 – 15) / ( 55 – 5 ) * 0,8 * 0,28 = = 0,179 ГВт;

где t_х.в.^лето – температура холодной воды в неотопительный период;

t_х.в.^зима – температура холодной воды в отопительный период;

β - учитывает снижение расхода воды в летний период ( 0,8-1,0 ).

2.3.2 Построение годового графика теплопотребления

Для установления экономичного режима работы теплофикационного оборудования, выбора наивыгоднейших параметров теплоносителя, определения выработки электроэнергии на ТЭЦ строят график продолжительности тепловой нагрузки (годовой график теплопотребления) для отопительного и неотопительного периодов (условно для зимнего и летнего периода). Он строится по данным расчета тепловой нагрузки и климатологическим данным. Отопительный (зимний) период определяется как продолжительность стояния в течение года среднесуточных устойчивых температур наружного воздуха t_i ≤ 8^оС.

Годовой график теплопотребления состоит из двух частей: левой – в координатах Q-t, и правой – в координатах Q-n, где t_i – текущая температура наружного воздуха; n – время, час.

В левой части строятся графики зависимости тепловых нагрузок ( Q_от.+в., Q_г.в.с.^зима и Q_г.в.с.^лето )_, суммарной тепловой нагрузки ( Q_тэц. ) от текущей температуры наружного воздуха t_i, ^оС.

Q_г.в.с.^лето = 0,65 * Q_г.в.с.^зима = 0,65 * 0,28 = 0,182 ГВт.

Q_тэц. = Q_от.+в. + Q_г.в.с. = 0,65 + 0,28 = 0,93 ГВт.

Правая часть графика характеризует продолжительность суммарной тепловой нагрузки в течение года. Она строится по графику Q(t_i) по продолжительности стояний определенных температурных градаций n_i. При этом ∑n_i равна продолжительности отопительного периода n_o. Масштаб времени n: 1мм.- 50 часов.

3. Выбор и описание основного и вспомогательного оборудования

3.1 Выбор основного оборудования ТЭЦ

Основное оборудование ТЭЦ выбирается по среднеотопительной нагрузке третьего режима Q^III. Найдем величину расхода пара в теплофикационный отбор:

Д_т. = Q_т / (i_т – i_ок.) * η_п = 0,676 * 10⁶ /(2700 – 280) * 0,98 = 285,04 кг/с = 1026,143 т/ч,

где i_т - энтальпия пара теплофикационного отбора при среднем давлении в отборе Р_т, кДж/кг;

i_ок. – энтальпия воды из теплофикационного отбора после полной конденсации, кДж/кг;

η_п – КПД подогревателя;

3.1.1 Выбор турбоустановок

Выбор турбин производится таким образом, чтобы обеспечить покрытие тепловых нагрузок с помощью наиболее крупного оборудования при оптимальном коэффициенте теплофикации. Выбор турбин производится по заданному расходу пара на производственные нужды - Д_п., т/ч и рассчитанному расходу пара в теплофикационный отбор – Д_т., т/ч.

Выбираем три турбины типа ПТ – 80/100 – 130/13.

Одновальная двухцилиндровая турбина номинальной мощностью N = 80 МВт на 3000 об/мин предназначена для привода электрического генератора. Турбина имеет два регулируемых отбора пара для снабжения внешних производственных и теплофикационных потребителей, и рассчитана на параметры свежего пара: давление Р_о = 12,75 МПа и температуру t_o = 555^оС, при одновременных отборах пара на производство в количестве 300 т/ч и на теплофикацию в количестве 200 т/ч. Расход свежего пара Д_о = 470 т/ч. Максимально допустимая мощность турбины составляет 100 МВт.

Расчетная температура охлаждающей воды, поступающей в конденсатор, составляет 20^оС, максимально допустимая 33^оС.

В турбине предусмотрено семь регенеративных отборов пара для подогрева питательной воды.

А также выбираем две турбины типа Т – 110/120 – 130. Трехцилиндровая турбина номинальной мощностью N = 110 МВт предназначена специально для покрытия отопительной нагрузки, при расходе свежего пара Д_о = 485 т/ч и расчетных параметрах: давление Р_о = 12,75 МПа, температура t_o = 555^оС. Скорость вращения 3000 об/мин. Максимально допустимая мощность турбины составляет 120 МВт. Суммарный отбор пара на теплофикацию Д_т. = 320 т/ч, расход тепла 670 ГДж/ч.

Расчетная температура охлаждающей воды, поступающей в конденсатор, составляет 20^оС.

Турбина имеет два отопительных отбора, из которых один регулируемый, и пять регенеративных отборов.

Роторы ЦВД и ЦСД соединены жесткой муфтой и имеют один общий упорный подшипник комбинированного типа. Роторы ЦСД, ЦНД и генератора соединены полугибкими муфтами.

Критические числа оборотов роторов турбины: ЦВД - 2325 об/мин, ЦСД - 2210 об/мин.

Турбина снабжена валоповоротным устройством.