Тепловые электрические станции

1). Назначение и принцип действия РОУ. Почему регулирование расхода воды осуществляется с помощью клапана постоянного расхода охладительная установка расход пара Редукционно-охладительные установки (РОУ) предназначены для снижения давления и температуры пара до необходимых значений. В РОУ операции по снижению давления и температуры пара проводятся последовательно: сначала снижается давление в редукционном (дроссельном) клапане 1 с электроприводом, затем ступенчато в дроссельных решетках 9 пароохладителя 3.

Рис. 1. Схема редукционно-охладительной установки

После снижения давления в пар через форсунки 2 пароохладителя впрыскивается холодный конденсат (от КН11) для охлаждения пара до необходимой температуры. Окончательно параметры пара устанавливаются на некотором расстоянии после пароохладителя 3, поэтому импульс для воздействия на дроссельный клапан 1 и на клапан 7, регулирующий подачу конденсата на впрыск, берется в точке 8 на расстоянии 8 - 10 м после пароохладителя 3. В связи с большим перепадом давления между водой и паром, прошедшим первоначальное дросселирование в клапане 1, применяется следующая схема подачи воды на впрыск: через дроссельное устройство 6 (набор дроссельных шайб) проходит одно и то же количество воды при всех нагрузках; благодаря этому перепад давления постоянен и перед регулирующим клапаном 7 всегда поддерживается одно и то же давление (на 1,0 - 1,5 МПа выше, чем в пароохладителе). Внутри клапана поток разветвляется - большая часть воды поступает на впрыск, а остаток сливается в деаэратор. Вода между сливом и впрыском распределяется клапаном, уменьшающим один из проходов и увеличивающим другой; он называется клапаном постоянного расхода. Чтобы давление в трубопроводе низкого давления не превышало принятого, за пароохладителем после места отбора импульса устанавливают предохранительный клапан 4. Привод редукционного клапана 1, регулирующего клапана впрыска 7 и быстровключающегося запорного вентиля 5 на линии впрыска, позволяет осуществлять не только дистанционное, но в случае необходимости и ручное управление. Регулирование расхода воды осуществляется с помощью клапана постоянного расхода (рис.2). Независимо от фактической производительности РОУ к клапану подводится постоянное количество воды.

1-распределительный клапан; 2-подвод воды; 3-отвод воды на впрыск; 4- отвод воды на слив.

В клапане поток разветвляется на два, один из которых поступает на впрыск, а второй на слив. Перераспределение воды между впрыском и сливом осуществляется за счет перемещения распределительного клапана. Чтобы перепад давления на дросселе был одинаковым и не зависел от производительности РОУ, необходимо иметь постоянный расход воды через дроссельное устройство. Именно это и достигается при установке клапана постоянного расхода.

2). Коэффициент недовыработки мощности паром отбора турбины При отборе пара из турбины в количестве Dт внутренняя мощность ее снижается на величину.

Dт (hт-hк),.

где hт и hк — энтальпии пара в отборе и на входе в конденсатор турбины.

Для восстановления мощности турбины до первоначальной заданной Nэ необходимо увеличить расход свежего пара на турбину в количестве, определяемом из соотношения:

ДD0*(h0-hк) = ДNэ = Dт*(hт-hк),.

откуда дополнительный расход пара ДD0=hт-hк/h0-hк*Dт и, следовательно, расход пара на турбину с отбором Dт и конденсацией пара равен ДD0=3600*Nэ/Hki*з*m* зт + hт-hк/h0-hк*Dт Вводя коэффициент недовыработки мощности парам отбора ут = (hт-hк)/(h0-hт);

Расход пара на теплофикационную турбину с отбором и конденсацией пара можно записать в виде^.

D0=D0(к) +yт*Dт Отбор части пара из турбины ведет к недовыработке мощности этим потоком. Коэффициент недовыработки мощности паром отбора y показывает, какую долю теплоперепада не доработал отборный пар в турбине по отношению к полному теплоперепаду конденсационного потока.

Рис. 3. Процессы работы пара в теплофикационной турбине с противодавлением (процесс ОР) и в теплофикационной турбине с регулируемым отбором и конденсацией пара (процесс ОРК): pт - противодавление или давление регулируемого отбора пара.

Отсюда вытекает, что произведение коэффициента недовыработки на расход пара в отбор есть не что иное как некоторое дополнительное количество свежего пара, которое надо направлять в голову турбины для компенсации расхода части пара в систему регенерации.

3). Методы снижения выбросов оксидов азота в атмосферу Основными путями снижения выбросов NOx на стадии сжигания топлива, приводящими к подавлению их образования, являются двухступенчатое сжигание топлива; рециркуляция продуктов горения; впрыск воды или ввод пара в факел; применение специальных горелочных устройств; выбор оптимального коэффициента воздуха.

При двухступенчатом сжигании в первичную зону горения воздух подается при расходе, меньшем теоретически необходимого для сжигания топлива (а=0,80…0,95). В результате происходит неполное сгорание топлива с частичной его газификацией при пониженной температуре и, следовательно, сниженном содержании оксидов азота. Во вторичную зону подается чистый воздух или обедненная топливом смесь для дожигания продуктов неполного сгорания. Этот метод позволяет снизить содержание NOx на 25…35%.

Для организации рециркуляции продукты горения обычно после водяного экономайзера в количестве до 20% при t-300…400єС отбирают специальным рециркуляционным дымососом и подают в топочную камеру. Достигаемое снижение выбросов NOx составляет около 90%.

При впрыске воды (расход воды 0,35кг/м3 топлива) или вводе пара (3…3,5% массы воздуха) в факел достигается снижение NOx в 2 раза.

Применение специальных плоскопламенных горелочных устройств с внутренней рециркуляцией газов, имеющих t- 800…1200єС, к фронту воспламенения позволяет на 40…50% снизить выбросы оксида азота.

Существенное влияние на выход NOx оказывает величина коэффициента избытка воздуха. При температуре в зоне горения 1600…1700єС максимальное содержание оксидов азота имеет место при коэффициенте избытка воздуха а=1,2, и при уменьшении его до 1,02 удается снизить содержание NOx в 2 раза.

Снижение содержания NOx в выбросах на стадии охлаждения продуктов горения осуществляется с помощью методов, основанных на восстановлении NOx до молекулярного азота N2. Относительно дешевым является метод селективного некаталитического восстановления (СНКВ). В качестве восстановителей используются:

Аммиак NH3, мочевина (карбамид) CO (NH2)2, циануровая кислота (HOCN)3. Степень снижения оксидов азота при использовании метода СНКВ составляет 60…70%.

Метод селективного каталитического восстановления (СКВ) NOx основан на реакции восстановления NOx аммиаком на поверхности катализатора в присутствии кислорода при температуре газов 300…400єС. Метод СКВ является весьма эффективным (снижение NOx на 90%), но и дорогим методом.

4). Задача № 3. Определить расход пара на турбину. При решении задачи дать подробное описание построения действительного процесса расширения пара в турбине и приложить выкопировку с H-S-диаграммы.

Дано:

Тип турбины: Т-110/120−130;

Давление пара перед турбиной: Р0=12,75 МПа=127,5 бар;

Температура пара на входе в турбину: t0=560 єC.

Давление в конденсаторе: Pk=5,2 кПа=0,052 бар;

Расход пара в верхний отопительный отбор: Dв=150 т/ч Давление в верхнем отопительном отборе: Рв=0,16 МПа=1,6 бар;

Расход пара в нижний отопительный отбор: Dн=152 т/ч;

Давление в нижнем отопительном отборе: Рн=0,08 МПа=0,8 бар;

Относительный внутренний КПД ЦВД: з? oi=0,86.

Относительный внутренний КПД ЦСД: з? oi=0,75.

Относительный внутренний КПД ЦРД: з? oi=0,46.

Коэффициент дросселирования пара: з? др=0,96; з? др=0,4;

Коэффициент регенерации: kр=1,12;

Электромеханический КПД турбины: зэм=0,985;

Решение:

1) При работе турбоустановки в нормальном режиме начальная точка процесса будет соответствовать параметрам острого пара Р0, МПа и t0, єC/исходные данные/. Отмечаю точку «0» на H-S диаграмме и определяю начальную энтальпию пара h0, КДж/кг.

h0=? Р0, t0 = 3500 КДж/кг.

2) определяю потери давления в стопорных и регулирующих клапанах Р0?, МПа.

Р0? = Р0* з? др=12,75*0,96=12,24 МПа.=122,4 бар Строю перпендикуляр h0=const до пересечения с линией давления Р0? и отмечаю точку «0?» на H-S диаграмме.

• 3) Опускаю перпендикуляр из точки «0?» до давления «Рв» и получаю точку 1t в конце изоэнтропийного процесса расширения верхнего отбора, в котором определяю энтальпию h1t, кДж/кг. h1t=2490 кДж/кг.
• 4) Определяю действительную энтальпию пара верхнего отбора, h1, кДж/кг

h1=h0- з? oi*(h0- h1t)=3500−0,86*(3500−2490)=2631 кДж/кг На пересечении Рв и h1 получаю точку «1».

5)Определяю действительный теплоперепад верхнего отопительного отбора, Hiв, кДж/кг.

Hiв=h0-h1=3500−2631=869 кДж/кг.

• 6) Из точки «1» опускаю перпендикуляр до давления нижнего отопительного отбора Рн получают точку «2t», в которой определяю теоретическую энтальпию пара за нижним отопительным отбором h2t, кДж/кг. h2t=2525 кДж/кг.
• 7) Определяю действительную энтальпию пара нижнего отопительного отбора, h2, кДж/кг.

h2= h1- з? oi (h1- h2t)=2631−0,75(2631−2525)=2551,5 кДж/кг.

На пересечении Рн и h2 получаю точку «2».

8) Определяю действительный теплоперепад нижнего отопительного отбора, Hiн кДж/кг.

Hiн= h1-h2=2631−2551,5=79,5 кДж/кг.

9) Определяю потерю давления от дросселирования перед ЦНД, Р? н, МПа.

Р?н= з? др* Рн=0,4*0,08=0,032 МПа.=0,32 бар

• 10) На пересечении Р? н и h2 получаю точку"2?", из которой опускаю перпендикуляр до давления за ЦНД Рк, получаю точку «кt», в которой определяю теоретическую энтальпию пара за ЦНД, hkt, кДж/кг. hkt=2315 кДж/кг.
• 11) Определяю действительную энтальпию пара на выходе из ЦНД, hk, кДж/кг.

hk= h2- з? oi*(h2- hkt)=2544−0,46*(2544−2270)=2442,7 кДж/кг.

12) Определяю действительный теплоперепад ЦНД, HiЦНД, кДж/кг.

HiЦНД= h2- hk=2551,5−2442,7=108,8 кДж/кг.

13) Определяю действительный теплоперепад турбины, Hi, кДж/кг.

Hi=Hiв+Hiн+HiЦНД=869+79,5+108,8=1057,3 кДж/кг.

14) Определяю расход пара на турбину Dm, кг/с.

Dm= kр*((Nэ/Hi* зэм)+ув*Dв+ун*Dн) где Dв=41,7кг/с-расход пара в верхний отопительный отбор;

ув — коэффициент недовыработки для потока пара в верхнем теплофикационном отборе;

ув=(HiHiв)/ Hi=(1057,3−869)/1057,3=0,18.

Dн=42,2 кг/с-расход пара в нижний отопительный отбор;

Ун — коэффициент недовыработки для потока пара в нижнем теплофикационном отборе;

Ун = (Hi-Hiв-Hiн)/ Hi=(1057,3−869−79,5)/1057,3=0,10.

Dт=1,12*((110 000/1057,3*0,985)+0,18*41,7+0,10*42,2)=162 кг/с.

Ответ: Dm= 162(кг/с) — расход пара на турбину Т-110/120−130.

• 1) В. Я. Гиршфельд «Тепловые электрические станции». — М.: Энергоатомиздат, 1973
• 2) В. Я. Рыжкин «Тепловые электрические станции». — М.: Энергоатомиздат, 1986.
• 3) Д. П. Елизаров «Теплоэнергетические установки электростанций» — М.: Энергоатомиздат, 1982
• 4) Ю. П. Соловьев «Вспомогательное оборудование паротурбинных электростанций» — М.: Энергоатомиздат, 1982

Размещено на Allbest.ru