Научная статья на тему 'Исследование тепловой экономичности новых схем подогрева потоков подпиточной воды теплосети'

Исследование тепловой экономичности новых схем подогрева потоков подпиточной воды теплосети Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
190
23
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Шарапов Владимир Иванович, Пазушкин Павел Борисович

В настоящей статье выполнено сравнение экономичности предложенных авторами новых технических решений с экономичностью традиционных схем подогрева потоков подпиточной воды для ТЭЦ с широко распространенной турбиной Т-100-130, работающей s теплофикационном режиме

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Шарапов Владимир Иванович, Пазушкин Павел Борисович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Исследование тепловой экономичности новых схем подогрева потоков подпиточной воды теплосети»

УДК 621.311.22

В.И. ШАР АЛОВ, П.Б. ПАЗУШКИК

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ НОВЫХ СХЕМ ПОДОГРЕВА ПОТОКОВ ПОД1ШТОЧНОЙ ВОДЫ ТЕПЛОСЕТИ

В настоящей статье выполнено сравнение экономичности предложенных

авторами новых технических решений с экономичностью традиционных схем

подогрева потоков подпиточной воды для ТЭЦ с широко распространенной

турбиной Т-100-130, работающей в теплофикационном режиме.

I 4

Ч

Правильная количественная оценка энергетической эффективности технологий подогрева потоков подпиточной воды теплосети, служит основой для технико-экономического обоснования их применения.

В настоящей статье выполнено сравнение экономичности предложенных авторами новых технических решений с экономичностью традиционных схем подогрева потоков подпиточной воды для ТЭЦ с широко распространенной турбиной Т-100-130, работающей в . теплофикационном режиме.

Для определения величины тепловой экономичности технологий подогрева потоков подпиточной воды теплосети при работе паротурбинных установок в теплофикационных режимах удобно использовать метод удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении (УВЭТП) [1-3] и метод коэффициентов приращения мощности (КПМ) [4, 5].

Определение величины тепловой экономичности методом УВЭТП включает:

1. Определение выработки электроэнергии N^ за счет отборов пара

на подогрев потоков подпиточной воды.

2. Учет регенеративного подогрева конденсата отобранного пара N .

3. Учет собственных нужд в виде мощности N**, затрачиваемой на

привод насосов, перекачивающих потоки подпиточной воды или греющей среды подогревателей.

4. Определение удельной выработки на 1 м ' нагреваемой воды [1,2].

5. Сравнение вариантов с одинаковыми технологическими показателями,

6. Сравнение вариантов с одинаковой температурой подогрева.

Мощноeiъ, развиваемую на тепловом потреблении за счет отборов пара на подогрев потоков подпиточной годы Nn}0i, можно определить по

следующему выражению:

00 Вестник УлГТУ 2ШИ

^ =А(' о-',>? л*. (О

где О, - расход пара,, отпускаемого из отбора на подогрев потоков

подпиточной воды, кг/с;

/0, /, •• эитшхъгаш острого пара и пара из / отбора.

Для определения величины дополаитеяькой выработки электроэнергии на тепловом- потреблении расходы греющей среды подогревателей исходной воды и греющего агента вакуумного деаэратора (пара или перегретой воды) в дальнейшем будем использовать в долях от количества исходной воды. Так, выражение (!) будет иметь вид

• ' ^ =«/('оЧ>7а^ (2)

доля пара, отпускаемого из отбора на подогрев потоков

Ф •

подпиточной воды (так для подогревателя исходной воды

»

(ПИВ) а, = ¿С, = мпив/дрив; М11ш>, СР1М - повышение эюалытаи и

• • 1

• . « . ;

теплота конденсации пара в ПИВ).

| V

Для определения используется методика расчета схем подогрева

подпиточной воды, разработанная в [3]. В этой методике для определения использована идея введения в схему условных эквивалентных

регенеративных подогревателей, предложенная в 60-е годы проф. Е.Я. Соколовым для упрощенного расчета тепловых схем. Энтальпия эквивалентного отбора определяется как = 0,5(/0 4-/,).

где я,

о

/V =

Т/и»,

/

(3)

г 'рдаЛ/Уа'/**

раз./

где - доля конденсата пара после подогрева потоков подпиточной воды; (пз - энтальпия питательной воды;

- энтальпия охлажденной греющей среды подогревателя исходной

. • воды (греющего агента). •

Мощность/потребляемую насосами, кВт, можно представить как

Л/?» = ^ , (4)

^ 1000л, v

»<• - - - . » • • г

где я - доля учитываемого потока;

Лр - давленые, создаваемое насосом, кПа; % - кпд насоса.

Для выполнения расчетов и нахождения коэффициентов изменения

• • .*>«• * • *

мощности в и коэффициентов приращения мощности в при минимальном пропуске пара в конденсатор использованы данные технического проекта

• ^^ • • у »1* » - . . ^^ 4 ••*••.>' - • - 1 • • ■

турбины для зимнего режима работы (рт.в^0,126 МПа> *2У=436,08 МВт, ТМТ-106063, лист 5). Результаты расчетов в и в даны в таблице 1.

Ошетим, что применение метода КПМ для расчета -Экономичности подогрева потоков воды на ГЗЦ возможно только при соблюдении

Зеспкик УяГТУ 2/2001

101

ф I

условий 3-6, сформулированных выше для метода УВЭТП. Таким образом, метод ХПМ при таких расчетах является составной частью метода УВЭТП. В дальнейшем в статье аббревиатуры УВЭТП и КПМ будуг касаться

только условий 1 и 2, т.е. методов расчета дополнительной мощности.

• • •

Таблица I

Значения коэффициентов приращения мощности для

теплофикационного режима

работы турбины Т-100-130

Ступень подогреза р, МПа Ы 9 I, кДж/кг . е еМ„ • » /3

1 3,30 3195.37 • 0,11308 13,55490 0,53163

2 2,3.3 3104,93 0,14996 10,34724 0,46794

3 1,11 2967,60 0,19445 19,20388 0,39111

4 0,54 2833,21 0,23272 22,31320 0,32502

5 0,29 2728,96 0,26692 33,86147 .. 0,26596 <

6 0,13 2610,47 0,31035 42,88106 0,19096

7 0,06 2520,03 0,33782 36,20755 0,14352

• * ------ 11=0,42063 VI -1" * * **" »• ••

- Л

- • •• •• 4

Покажем применение методов УВЭТП и КПМ для определения величины дополнительной выработки электроэнергии на тепловом потреблении на следующих схемах.

1. ИВ подогревается паром 4 отбора, конденсат направляется а деаэратор питательной воды. •

а) методом УВЭТП дополнительную мощность можно определить по следующим выражениям:

Щ^тф^Щ (5)

где - доля греющего агента на ПИВ;

/4 - энтальпия пара 4 регенеративного отбора турбины.

• га ¡1 ¿д ] А/1 = X1П9 ~ 1пие] {: _ :о \

:з I \'0 'рад.4 //с7/« ? рва.4 гю

(6)

КПМ

АЛ/Г = ¿С к

где к.п.м. для 4 и 5 ступеней подотрева;

га

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

и ?

£

(7)

^ - энтальпия основного конденсата турбины после ПНД4.

2. ЙВ подогревается сетевой водой, отобранной после верхнего сетевого подогревателя, охлажденная вода направляется в трубопровод обратной сетевой воды. Приращение мощности обусловлено отпуском пара на сетевые подогреватели для нагрева дополнительного потока

• )

Зестких УлГТУ 2/2001

сетевой воды и влиянием, которое оказывает конденсат этого пара при вводе г* регенеративный цикл:

7

а) = Т Янсп(асп) уо - >7.% > (8)

;=в

А/2 _ у аНСЛ(ЗСЛ){*п* )// _/» Ь .

Ь6 ;'рвг./ "лв

(9)

б)

(10)

АА/Г =«нсп{е1[(/1 -^нСП)]-е2{^ -4Л)}+

^ЯСП {^2 ~~ ^ЗСП (^32 ^ЗСП )]"" ~ КсП >1) 9

где ансп - доля пара на нижний сетевой подогреватель (НСП)

(ансп = а"и.в{Кнсп -**и.е)/Янсп I Янсп> **нсп ~ теплота конденсации пара ЫСП и энтальпия сетевой воды после НСП); \г, /2 - энталышя пара 1 и 2 регенеративного отбора турбины;

а0СТ7 - доля пара на верхний сетевой подогреватель (ВСП)

(&ВСГ1 ~ Япм.в^вВСП всп > Явсп •> -евсп " теплота кояденса-

ции пара ВСП и энтальпия сетевой воды после ВСП); £2? к.п.м. для 13 2 и 3 ступеней подогрева;

*иоп > Чоп" энтальпия конденсата пара после НСП и ВСП;

Клу К2 " энтальпия основного конденсата турбины после первого и

• • . »

второго регенеративных подогревателей низкого давления.

3. ИВ подогревается сетевой водой, отобранной между нижним и

. ^ * ' • *

верхним сетевыми подогревателями, охлажденная вода направляется в трубопровод обратной сетевой воды [6, 7]. Дополнительная мощность находится аналогично 2 варианту.

а. а а • •*•"•

4. ИВ подогревается основным конденсатом турбины, отобранным между вторым и третьим регенеративными подогревателями низкого давления. Осажденный конденсат направляется в трубопровод основного конденсата турбины между ПНД2 и ПНДЗ (рис. 1, [8]). Увеличение мощности на тепловом потреблении связано с допо^шителькым расходом

I ' а .

пара в ПНД2 а™НД2 на нагрев охлажденного основного конденсата турбины и регенеративным подогревом конденсата этого пара:

а) АС, («)

\ 8 1ПНД2 Ю ТО

-/> Ьм; (12)

/V4 -

Р^е ;5 _ * \0 'рог

'раз.6 *

ДЛ/Г = <С к - ^ Ьг -1; )3 • 0-3)

5. ИВ подогревается питательной водой, отобранной из питательного трубопровода после деаэратора питательной воды.

Вадм УяГТУ 2/2001

103

н «II > т • а

Охлажденная питательная вода направляется в трубопровод основного конденсата турбины между первым и вторым ПНД (рмс. 4, [8]). Регенеративную выработку Л/^ будет рассматривать как выработку за

счет подогрева конденсата а„т подогревателей 1ШД4, 1ШДЗ и ПНД2, а

также выработку за счет пара 7 идущего на подогрев дополнительного

• • " ___

потока з деаэраторе питательной воды. Дополнительная, мощность:

а) = , (14)

;=з V/ " то

до [I Г£ЛВ\ «а /Г _Г<3 \

Л/4 _ аДВД ,//: \ д,4 _ аПНдУпо "ПИВА /: \ Мг^

'оеа.З ре . 'рег.6

б)

= <СЫ& + Ч3)+%&Г

*

где £ч> - к.п.м. для 4 и 5 ступеней подогрева; - _

гвЭ, га5 - энтальпия основного конденсата туроины после третьего ПНД

и пятого подогревателя высокого давления (ПВД); I®™ - энтальпия питательной воды после деаэратора питательной воды.

6. ИВ подогревается паром верхнего теплофикационного отбора в дополнйггеяьном теплообменнике, конденсат возвращается в трубопровод основного конденсата между вторым и третьим ПНД. Приращение мощности определяется по формулам:

3) ^в=<С('о (17)

/С, = - £л)юш ; Щ

б) Ш? (19)

_ ♦ 1 I \

7. ИВ подогревается паром нижнего отопительного отбора в дополнительном теплообменнике, конденсат возвращается в трубопровод основного конденсата между первым и вторым ПНД [9]. Приращение мощности:

[ 4 Л£ф7 = «^.Оо — , (20)

Р&у ~ --\'о ~>г*г.7}Пг?1м> . (21;

рег.7

" Ы ^Г -а* ЫМ^МЬ (22)

8. ГА подогревается паром 4 отбора, конденсат направляется в деаэратор шггателъной воды. Дополнительная мощность находится аналогично 1 варианту.

9. В качестве греющего агента вакуумного деаэратора используется перелетая вода, отобранная из сетевого трубопровода после верхнего сетевого подогревателя [10]. Отличием схемы. от типового варианта

^ ' Зеспшс УлГГУ 2/2001

• ■

(25)

является включение байпаса В СП в трубопровод сетевой_шш .__Это. позволяет при переходном ш неагозштельяых режимах, например, режиме горячего водоснабжения, при температуре сетевой воды, направляемой внешним потребителям, менее 90-100 °С подогревать ее только паром нижнего теплофикационного отбора в НСП, а часть воды, используемой в качестве ¿реющего агента вакуумного деаэратора, догревать в ВСП.

При рассматриваемом нами режиме подогрев сетевой воды производится в НСП и ВСП до ДОЗ °С. Для возможности сравнения тепловой экономичности схем, во всех вариантах примем равной этой величине температуру греющего агента вакуумного деаэратора. Приращение мощности:

а) /С# = I ансп(асп){^0 ~ )ПгПМ , (23)

'рее./ Гг*

б)

АЛ/Г

10. ГА подогревается питательной водой, отобранной из

питательного трубопровода после деаэратора питательной воды (рис. б,

• • •

[8]). Дополнительная мощность находится аналогично 5 варианту.

11. ГА подогревается паром верхнего теплофикационного отбора б дополнительном теплообменнике, конденсат возвращается в трубопровод основного конденсата между вторым и третьим ИНД.

Температурный режим зодоподготовки был принят следующим: температура исходной воды (ИВ) перед декарбонизаторами и химически очищенной воды (ХОВ) перед деаэраторами °С; температура

перегретой воды - греющего агента (ГА) вакуумного деаэратора /га=103 °С; температура деаэрированной воды гда=60 °С. Величина ^

принималась равной: в .1, 6 и 7 схемах - 188,415 кДж/кг; в 8,11 - 452,196 кДж/кг: 10 - 293,09 кДж/кг; в схемах 2-5 - 83,74 кДж/кг. Величины выработки электроэнергии Ы^ и Л/р8г/, АД/,,* а такжеМ™

определяются по уравнениям на 1 кг/с исходной воды. Определить величину удельной выработки электроэнергии на 1 м" воды можно используя следующие уравнения

' = (26)

/=-. /

_ ЛуУ = (ДА/^ - )/'3,6. (27)

Вестник УлГТУ 2/2.001 10

и*

Результаты расчетов представлены в виде диаграммы на рисунке. Штрихом помечена тепловая экономичность некоторых существующих технологий подогрева потоков подпиточной воды.

Ранее уже проводилось сравнение методов УВЭТП и КПМ. В работе [5] проведенные автором расчеты показали расхождение методов при учете влияния изменений на систему регенерации на 12 %.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Приведенные выше результаты показывают, что расхождение между методами существенно меньше.

Рис. I. Диаграмма для определения величины удельной выработки электроэнергии

?

на тепловом потреблении для разных схем подогрева потоков подпиточной воды

теплосети:

- для ИВ; £|Ш - для ГА

Метод КПМ более полно учитывает распределение регенеративного подогрева и приращение мощности от ввода в регенеративный цикл дополнительных потоков, однако требует гораздо большего числа исходных данных для расчетов с его помощью. Для определения коэффициентов е и £ используются значения энтальпий греющего пара и ею конденсата, основного конденсата турбины (питательной воды) после каждой ступени регенеративного подогрева. При расчете коэффициентов учитывается направление потоков конденсата греющего пара (тип ступени - узловая или каскадная).

Метод УВЭТП позволяет существенно сократить время расчета, не связан с ограничениями по режиму работы турбоустановок и требует минимум исходных данных, что позволяет более широко применять его в практике расчетов, требующих быстрого определения величины

ДМ', Вт ч/м'

18 16 14 12 10 8 6 4

о (\

7 8 9 10 11 № схемы

Курсивом обозначены значении _\И/, определенные методом КПМ

! 0Ь

Вестник УлГТУ 2/2001

дополнительной выработки электроэнергии на тепловом потреблении за счет отборов пара на подогрев потоков подпиточной воды.

Сравнение тепловой экономичности представленных , вариантов осуществляется по разности AW . Так, например, при переходе от схемы . № I к схеме Ш 3 &W составит

ЛИ/ = W3 - W, -18,5 -11,36 » 7,14 кВт-ч/м3.

Диаграмма позволяет определить и сравнить тепловую эффективность подогрева потоков ИВ и ГА в целом. Наиболее экономичным вариантом является подогрев ИВ сетевой водой, отобранной между НСП и ВСП (вариант 3), а в качестве ГА использовать сетевую воду после ВСП

А

(вариант 9).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

*

1. Шарапов В.И. Подготовка подпиточной воды систем теплоснабжения с применением вакуумных деаэраторов. М: Энсргоатомиздат71996.

2. Шарапов В.И. О тепловой экономичности схем подогрева подпиточной воды// Электрические станция. 1988. № 7.

3. Шарапов В.И. Сравнение экономичности ТЭЦ с атмосферными и вакуумными деаэраторами// Электрические станции. 1979. № 4.

4. Рубинштейн Я.М., Щеиетшгьников М.И. Исследование реальных тепловых схем ТЭС и АЭС. М.: Энергоиздат, 1982.

5. Мошкарин A.Bv По поводу статьи Шарапова В.И., Крыловой М.А., Малышева A.A. «Контактный подогрев подпиточной воды в водоподготовитедьных установках»// Электрические станции. 1995. № 7.

6. Патент РФ 2147356. Способ работы системы теплоснабжения/ В.И. Шарапов, ГШ. Пазушкин // Открытия. Изобретения. 2000. № 10.

7. Патент РФ 2148173. Тепловая электрическая станция/ В.И. Шарапов, П.Б. Пазушкин// Открытия. Изобретения. 2000. № 12.

8. Пазушкин П.Е., Шарапов В.И. Технологии подогрева потоков подпиточной воды-геплосети на ТЭЦ// Вестник УлГТУ. №3.

9. A.c. 1745988 СССР, МКИ5 F 0). К 17/02. Система теплоснабжения1 /В.И. Шарапов// Открытия. Изобретения. 1992. № 25.

10. A.c. 1366656 СССР, М1<И5 F 01 К 17/02. Тепловая электрическая станция/' В.И. Шарапов // Открытия. Изобретения. 1988. № 2.

^ . Ä я » * т _ . I

* J ' ' , I ••

• •

... • ... _

Шарапов Владимир Иванович, доктор технических наук, профессор, заслуженный изобретатель РФ закончил Иркутский политехнический институт. Сфера научных интересов - тепловые электрические станции, системы теплоснабжения.

Пазушкин Павел Борисович, инженер, закончил Ульяновский государственный технический университет.

ф

Вестник УлГТУ 2/200 \ Ш

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.