Предварительный расчет ПВД №5

Турбина ПT-135/165-130/15 имеет всего 7 отборов. Такое количество отборов позволяет обеспечить развитую систему регенерации: 3 ПВД и 4 ПНД. ПВД у современных турбин кроме основной поверхности нагрева имеет также охладители перегретого пара (ОПП) и охладители дренажа (ОД).

Нижний ПНД питается паром из ЧНД турбины, т.е. всегда работает под вакуумом, поэтому конструктивно он размещен в выхлопном патрубке турбины. На режимах с малыми расходами пара он отключается.

В системе регенерации есть также следующие элементы:

· охладители пара эжекторов (ОЭ) при применении пароструйных эжекторов (осуществляется трехступенчатое сжатие воздуха с промежуточным его охлаждением, что экономичнее).

· Охладители пароуплонений (ОУ) служат для утилизации теплоты пара, отсасываемого из камеры низкого давления с помощью эжектора.

· Подогреватель сальниковый (ПС) служат для утилизации теплоты пара из камеры уплотнений избыточного давления.

Для надежной работы этих элементов и, в особенности, ОЭ и ОУ через них должен подаваться достаточный расход конденсата. Поэтому на режимах с малым пропуском пара в конденсатор включается т.н. линия рециркуляции. Регулирование расхода конденсата осуществляется по этой линии автоматически (клапан рециркуляции, который управляется по импульсу уровня конденсата в конденсаторе). За счет этого одновременно предупреждается срыв в работе КН (должен работать под заливом).

В данной работе требуется расчитать подогреватель высокого давления ПВД № 5 для турбины ПT-135/165-130/15. Зная давление, температуру и расход пара на подогреватель требуется рассчитать его основные параметры: расход воды, температуры, теплоперепады, тепловые нагрузки, площади поверхностей теплообмена в подогревателе высокого давления.

1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Одним из элементов, комплектующих любую турбоустановку, являются подогреватели высокого давления (ПВД). Трубная система ПВД выполнена в виде спиральных змеевиков, размещаемых в разъемном сварном корпусе, и состоит из трёх элементов – зоны охлаждения перегретого пара, зоны конденсации пара и зоны охлаждения конденсата. Питательная вода подводится к ПВД снизу и распределяется на два стояка, из которых поступает в первую группу секций горизонтальных трубных спиралей. Пройдя эту часть змеевиков, вода собирается в распределительном коллекторе и переходит в следующую группу горизонтальных змеевиков. Из этой группы змеевиков большая часть воды отводится в сборный (выходной) коллектор, а меньшая часть перед входом в сборный коллектор проходит верхнюю группу горизонтальных змеевиков, расположенную в зоне охлаждения перегретого пара. Выход воды из подогревателя высокого давления, также как и вход, - снизу, отвод конденсата также снизу – каскадный, в направлении, обратном потоку питательной воды. По питательной воде ПВД включаются последовательно.

2. СХЕМА ДВИЖЕНИЯ ТЕПЛООБМЕНИВАЮЩИХСЯ СРЕД В ПВД

Принципиальная схема движения теплообменивающихся сред в зонах ПВД представлена на рисунке. Через охладитель конденсата проходит весь поток питательной воды или ее часть, ограничиваемая установкой шайбы.

Включение зоны охлаждения пара может быть различным. Например, возможно включение охладителя пара всех или какого-либо отдельного подогревателя параллельно по ходу воды всем или некоторым подогревателям.

Смешение потока воды, проходящего через каждый охладитель пара, с потоком питательной воды происходит на входе в паровой котел. Такая схема включения носит название схемы Рикара-Никольного. Может быть использована другая схема, когда охлаждение пара происходит потоком воды, направляемым в паровой котел после всех подогревателей (схема Виолен). Может быть применена последовательная схема включения всех зон, и возможна комбинированная схема.

Во всех случаях через охладитель пара пропускается только часть питательной воды, а другая ее часть байпасируется помимо охладителя с помощью ограничивающей шайбы.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОВЫХ НАГРУЗОК В ОП, СП, ОК

Параметры греющего пара:

§ давление pп =0,49 МПа;

§ температура tп =275 °С;

§ энтальпия iп =3013 кДж/кг;

§ расход пара D_п=9,16 кг/с;

§ давление пара в собственно подогревателе p`п =0,45 МПа;

§ температура насыщения t^нс.п. =184,1 °С;

§ энтальпия конденсата пара за собственно подогревателем

i^нс.п.=771 кДж/кг;

§ энтальпия пара, поступающего в собственно подогреватель

i′п =2846 кДж/кг;

§ температура пара t′п =194,1 °С.

Параметры питательной воды:

§ давление pп.в.=38 МПа;

§ температура на входе в охладитель конденсата tв =161,4 °С;

§ энтальпия воды на входе в охладитель конденсата iв =675,8 кДж/кг;

§ температура конденсата на выходе из охладителя tдр =171,4 °С;

энтальпия iдр=717,6 кДж/кг;

Расход воды в подогреватель определяется из уравнения теплового баланса при заданных параметрах:

D_п(i′_п –i_др)η_п = G_пв (i_сп- i_в)

В охладитель конденсата поступает часть питательной воды с расходом 37,69 кг/с (15%∙G_п.в). Через собственно подогреватель проходит 251,25 кг/с воды. Расход воды через пароохладитель принять равным 70 % расхода пара, поступающего в подогреватель 6,41 кг/с.

Энтальпия воды на выходе из собственно подогревателя определяется при p_п.в=0,45 МПа и температуре tс.п.= t^нс.п.- υ=184,1-4,5=179,6 °С;

когда значении υ =4,5°С, тогда iс.п. =751,8 кДж/кг.

Расход пара в подогреватель

GПВ= =	(194,1-717,6)*0,99*9,16	=251,25 кг/с.
(751,8-675,8)

Используя полученный расход воды, определяют температуру на выходе из охладителя конденсата, на входе в собственно подогреватель и на выходе из охладителя пара. Из уравнения теплового баланса для охладителя конденсата (дренажа)

Имеем

	675,8+	(771-717,6)*9,16*0,99	=679 кДж/кг.
37,69

тогда tод =162,3 °С.

Энтальпия воды на входе в собственно подогреватель

	715,8+	(679-675,8)*37,69*0,99	=676 кДж/кг.
207,15

тогда температура воды на входе в собственно подогреватель t′од = 163,6 °С.

Энтальпия воды на выходе из пароохладителя (при расходе Gпо = 0,7D=6,41 кг/с):

	751,8+	(3013-2846)*9,16*0,99	=1006,8 кДж/кг.
6,41

тогда температура tпо=222,0 °С.

По балансу теплоты определяем тепловую нагрузку для охладителя конденсата:

9,16*(771-717,6)*0,99=481 кВт;

собственно подогревателя:

9,16*(2846-771)*0,99=19010 кВт;

охладителя пара:

9,16*(3013-2846)*0,99=1530 кВт

где iп - удельная энтальпия пара;

i′п - удельная энтальпия пара, поступающего в собственно подогреватель;

i^нс.п. - удельная энтальпия конденсата пара за собственно подогревателем;

i _др - удельная энтальпия дренажа;

D_п - расход пара в подогреватель;

подогреватель турбина теплообмен

4. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЁТ СОБСТВЕННО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ (СП)

Средний температурный напор для поверхностей нагрева отдельных элементов и подогревателя в целом определяется как среднелогарифмическая разность температур, т.е.

Здесь большие и меньшие температуры разности определяются в соответствии с графиком рисунка 1:

для собственно подогревателя

∆t_б=t^н_с.п. - t′_од = 184,1-163,6 =20 °С;

∆t_м=t^н_с.п - t_сп = 184,1-179,6= 4,5 °С.