Выбор состава основного турбинного и котельного оборудования

Выбор числа и типа паровых турбин на ТЭЦ производится с учетом покрытия ими расчетных паровых нагрузок из промышленных и теплофикационных регулируемых отборов.

Из промышленных отборов турбин пар поступает к потребителю с расходом и на собственные нужды ТЭЦ с расходом : = + .

Для теплофикационных турбин с двумя регулируемыми отборами пара существует запрет заводов-изготовителей на использование пара теплофикационных отборов турбин для собственных нужд ТЭЦ.

Дополнительная теплофикационная нагрузка собственных нужд – отопление зданий ТЭЦ, подогрев греющей воды для вакуумных деаэраторов подпитки теплосети – обеспечивается за счет того, что часть прямой сетевой воды после сетевых подогревателей теплофикационных турбин направляется в соответствующие теплообменники на ТЭЦ.

Предварительно оценим величину доли дополнительной нагрузки сетевых подогревателей для обеспечения указанных собственных нужд ТЭЦ от их расчетной теплофикационной нагрузки :

0,01×247,5 =2,5 МВт.

Тогда действительная тепловая нагрузка сетевых подогревателей

2,5= 250 МВт (214,96 Гкал/ч)

и требуемый расход пара из теплофикационных отборов турбин кг/с.

Соответственно этому фактическая теплофикационная нагрузка ТЭЦ составит

2,5=452,5 МВт (389,08 Гкал/ч).

При выборе вариантов основного оборудования следует ориентироваться на технические характеристики современных теплофикационных турбин, приведенные в Приложении.

Учитывая значительную тепловую мощность проектируемой ТЭЦ по технологическому пару, в первом варианте выбора основного оборудования будем ориентироваться на установку турбин ПТ-135/165-130/13.

В соответствии с Приложением, номинальная величина теплофикационных отборов турбины ПТ–135 равна = 60,9кг/с (219,24т/ч), промышленного отбора = 88,9 кг/с (320т/ч).

Тогда, исходя из требуемого суммарного расхода пара теплофикационных отборов, на ТЭЦ должны быть установлены:

= =116,64/60,9 = 1,915, т.е. две турбины ПТ-135.

При номинальном режиме работы этих турбин суммарный отпуск пара из их производственных отборов составит =2×88,9 = 177,8 кг/с.

Требуемый заданием на проектирование расход пара промышленным потребителям из производственных отборов турбин ТЭЦ = 250 кг/с больше номинальных значений промышленных отборов двух турбин ПТ-135.

Исходя из этого, кроме двух турбин ПТ-135-130/13 на проектируемой ТЭЦ следует установить также и противодавленческие турбоагрегаты типов Р-50 или Р-100.

В соответствии с тепловой схемой станции, в состав основного оборудования которой входят турбоагрегаты типов ПТ и Р, при определении величины паровой нагрузки промышленных отборов устанавливаемых турбин следует также учесть и расход пара для обеспечения собственных нужд станции.

Учитывая эти обстоятельства, предварительно примем, с последующим уточнением, что общая величина дополнительного расхода пара из промышленных отборов турбин, потребляемая собственными нуждами станции, составит 21% от его расхода промышленным потребителям:

= 0,21 =0,21x250 = 52,5 кг/с.

Суммарная величина промышленных отборов всех турбин ТЭЦ:

= 250 + 52,5 = 302,5 кг/с.

С учетом необходимости использования части пара из противодавления на обеспечение собственных нужд ТЭС примем к установке одну турбину Р-100-130/15, имеющую номинальный расход пара в противодавлении 181 кг/с (651,6 т/ч).

Для покрытия пиковых теплофикационных нагрузок предусматриваем установку на ТЭЦ пиковых водогрейных котлов КВГМ-100 тепловой мощностью 100 Гкал/ч.

Их требуемое количество:

= =174/100 =1,74,

следовательно, нужно установить два пиковых водогрейных котла.

Учитывая, что в турбинах ПТ-135 и Р-100 применена однотипная ЧВД с одинаковыми расходами острого пара на голову 211 кг/с (759,6 т/ч), определим суммарный расход пара на две турбины ПТ-135 и одну Р-100 при их работе в номинальном режиме:

= = 3x211=633 кг/с (2278,8 т/ч).

Определим требуемую паропроизводительность энергетических котлов ТЭЦ при работе турбоагрегатов в номинальном режиме, с запасом в 3%:

1,03х633=652 кг/с (2347,16 т/ч).

Выбираем к установке на ТЭЦ котельные агрегаты типа Е-420-140-НГМ номинальной паропроизводительностью по 420 т/ч (116,66 кг/с).

Число этих котлов должно быть не менее n_к = 2347,16/420 = 5,588.

Таким образом, требуется установить на ТЭЦ шесть энергетических паровых котлов Е-420-140-НГМ.

Максимальный расход пара от котлов ТЭЦ составит:

= × = 6×420 =2520 т/ч.

Итак, состав первого варианта основного оборудования устанавливаемого на проектируемой ТЭЦ определился:

· 2´ПТ-135/165-130/15,

· 1´Р-100-130/15,

· 6´Е-420-140НГМ,

· 2´КВГМ-100.

Аналогично изложенному выше производят выбор состава основного оборудования ТЭЦ и для других, альтернативных вариантов.

Вопрос 3. Проверка удовлетворения состава основного
энергетического оборудования требованиям ПТЭ

1. Нормы технологического проектирования ТЭС требуют, чтобы при выходе из строя одного энергетического котла оставшиеся, включая пиковые, обеспечили максимально длительный отпуск пара на производство и средний за наиболее холодный месяц отпуск тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение. При этом допускается снижение электрической нагрузки ТЭЦ на величину самого крупного турбоагрегата.

Вначале проверяется возможность покрытия ТЭЦ тепловых нагрузок при аварийной остановке одного энергетического котлоагрегата.

В этом случае суммарная паропроизводительность пяти работающих котлов будет равна

= 116,66 ∙ 5 = 583,333 кг/с (2100 т/ч).

Предположим, что при останове одного из котлов турбина Р-100 продолжает работать в номинальном режиме с расходом пара к промышленным потребителям порядка 160 кг/с (с учетом расхода части пара на собственные нужды ТЭЦ).

В этом случае при условии одинаковой загрузки турбин ПТ-135 расход пара из промышленных отборов каждой из них составит

кг/с,

т.е. ниже максимального расхода из промышленного отбора.

Следовательно, при останове одного котла обеспечивается поддержание ТЭЦ внешней промышленной нагрузки.

Проверим, будет ли достаточна теплофикационная мощность оборудования ТЭЦ для покрытия средней теплофикационной нагрузки самого холодного месяца, которая определяется по формуле

,

где t_в = 18°С – температура внутри зданий; – средняя за наиболее холодный месяц температура наружного воздуха; _, – соответственно, расчетная температура наружного воздуха для отопления и вентиляции.

Для района Перми = -15,1°С, = -34°С, = -20°С:

= = 335,34 МВт (288,34 Гкал/ч).

С учетом собственных теплофикационных нужд станции фактическая величина средней за наиболее холодный месяц теплофикационной нагрузки ТЭЦ:

= 335,34 + 2,5 = 337,843 МВт (290,5 Гкал/ч).

Поскольку два пиковых котла КВГМ-100 в номинальном режиме имеют суммарную тепловую мощность 200 Гкал/ч, то теплофикационная нагрузка каждой из турбин ПТ-135 в рассматриваемом случае должна быть не менее, чем

= = 45,25 Гкал/ч (52,63 МВт).

При том условии, что расход пара на турбину Р-100 равен 211 кг/с (759,6 т/ч), расход пара на голову каждой из турбин ПТ-135

=186,15 кг/с (670,14 т/ч).

Таким образом, при выходе из строя одного энергетического котла станция обеспечивает неизменную величину отпуска пара промышленному потребителю и покрытие средней теплофикационной нагрузки самого холодного месяца при некотором снижении электрической мощности ТЭЦ, что допустимо для станции, работающей в энергосистеме.

2. Проверка выполнимости требований норм технологического проектирования при условии выхода из строя одного пикового водогрейного котла.

Условие выполняется, поэтому вариант выбора оборудования, в состав которого входят две турбины ПТ-135, одна Р-100, два пиковых котла КВГМ-100, шесть энергетических котлов Е-420-140 НГМ, является технически приемлемым.

3. Наконец, проверяется условие удовлетворения средней теплофикационной нагрузке самого холодного месяца при выходе из строя одной из основных турбин ТЭЦ.

При остановке турбины Р-100 возникающий недоотпуск пара из промышленного отбора необходимо полностью компенсировать за счет увеличения до максимума расхода пара из промышленных отборов турбин ПТ-135, соответственно уменьшая расход пара из теплофикационных отборов этих турбин до величины, обеспечивающей покрытие вместе с водогрейными котлами средней теплофикационной нагрузки самого холодного месяца .

Остающийся дефицит промышленного отбора пара будет покрываться резервной РОУ 14/1,5 МПа.

В рассматриваемом случае у работающих турбин ПТ-135-130/15 при расходе острого пара 208,3 кг/с (750 т/ч) и нагрузке теплофикационных отборов 51,87 Гкал/ч максимальная нагрузка их промышленных отборов составит 108,3 кг/с (389,88 т/ч) (табл. П2).

С учетом того, что на собственные нужды ТЭЦ будет расходоваться пар c давлением 1,5 МПа в количестве = 52,5 кг/с, необходимо на ТЭЦ обеспечить его производство в количестве = 302,5 кг/с.

Очевидно, что при максимальной величине промышленных отборов работающих турбин ПТ-135-130/15 и остановке турбины Р-100 для покрытия возникающего дефицита пара 1,5 МПа должны включаться в работу резервные РОУ 14/1,5. Необходима их пропускная способность

= 302,5 - 2×108,3 = 85,9 кг/с.