5
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ, ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОБЪЕКТЕ 9
1.1. Основные сведения о тепловых схемах ТЭЦ 9
1.2. Характеристика и технологическая схема установки 10
1.3. Исходные данные объекта проектирования 13
1.3.1. Климатологическая характеристика района проектирования 13
1.3.2. Обоснование необходимости строительства ТЭЦ 14
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ПРОЕКТА ПАРОТУРБИННОЙ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ ТЕПЛО- ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА В САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ 15
2.1. Расчет тепловой схемы ТЭЦ 15
2.1.1. Определение давлений пара в отборах турбины 15
2.1.2. Построение процесса расширения пара в h,s-диаграмме 20
2.1.3. Расчет схемы отпуска тепла 26
2.1.4. Расчет и выбор оборудования 30
2.1.5. Проверка материального баланса рабочего тела в схеме 39
2.1.6. Определение расхода пара на турбину и абсолютных расходов
рабочего тела 39
2.1.7. Расчет показателей тепловой экономичности 41
2.2. Выбор оборудования пароводяного тракта 43
2.3. Расчет котельного агрегата 47
2.4. Контрольно-измерительные приборы, автоматика и защита 54
2.5. Архитектурно-планировочные и конструктивные решения 56
ГЛАВА 3. ЭКОНОМИКА, БЕЗОПАСНОСТЬ РЕШЕНИЙ ПРОЕКТА И
ЭКОЛОГИЯ 58
3.1. Экономическая часть 58
3.2. Безопасность решений проекта 62
6
3.3. Охрана окружающей среды 69
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 75
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 77
7
ВВЕДЕНИЕ
Состояние энергетической отрасли страны во много определяет
развитие экономики любого государства. На сегодняшний же день реалии
состоят в том, что наработке более 45% установленного в данной отрасли
оборудование имеет наработке в более чем 30 лет.
Обеспечение требуемой тепловой нагрузки является самой важной
задачей качественного и надежного теплоснабжения абонентов, от которого
зачастую зависит энергетическая безопасность всей системы. Так в
энергетической стратегии нашей страны на период до 2020 г. определено, что
для сохранения энергетической безопасности требуется решение двух
первоочередных задач:
- во-первых, выполнение модернизации морально устаревшей и
физически изношенной технологической базы энергетического комплекса с
применением самых современных отечественных и зарубежных
технологических решений;
- во-вторых, необходимо измененить структуру размещения и
потребления топливно-энергетических ресурсов.
В Федеральном законе №190 от 27.07.2010 «О теплоснабжении»
последовательное развитие энергетических систем является приоритетным
направлением в области теплоснабжения.
Котельные в составе ТЭС, а также в расположении крупных
производственных объектов уже исчерпали весь свой заданный срок
эксплуатации. Такие котельные необходимо демонтировать и производить
замену на котельные агрегаты с эффективными показателями надежности,
экономичности и экологичности.
Электроэнергия сегодня в основной массе вырабатывается в условиях
ТЭС, которые оборудованы с использованием паровых котлов. В целях
увеличения надежности работы компонентов котельного агрегата, а,
8
соответственно, и всей такой установки с учетом выработки котельной
своего ресурса, необходимо проектировать новые котлы.
В настоящее время конкурентоспособность энергетических систем по
сравнению с другими способами тепло- и энергоснабжения населенных
пунктов уменьшилась.
Тем не менее, энергетические преимущества теплофикационных
установок не поддаются сомнению.
Для их эффективной реализации в реальных условиях необходим
пересмотр способов к покрытию тепловых нагрузок абонентов, постепенное
изменение структуры выработки и повышение эффективности
энергетических систем за счет использования новых технологических и
технических решений.
Цель работы: разработка проекта тепло- электроснабжения от
паротурбинной электростанции для тепло- электроснабжения населенного
пункта в Саратовской области, рабочего оборудования и средств контроля.
В соответствии с поставленной целью определены следующие задачи:
- описание общих решений по проектированию объекта, исходные
данные проекта;
- расчет тепловой схемы ТЭЦ, определение основных технико-
экономических показателей работы;
- выбор рабочего оборудования;
- контрольно-измерительные приборы, автоматика и защита;
- выполнение технико-экономического расчета;
- освещение вопросов охраны труда и экологии;
- выполнение технико-экономического расчета.
\
9
ГЛАВА 1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ, ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ
ОБЪЕКТЕ
1.1. Основные сведения о тепловых схемах ТЭЦ
Паротурбинная установка – это совокупность непрерывно
действующих тепловых агрегатов, рабочим телом в которых является
водяной пар и вода [23].
ПТУ является системой для превращения потенциальной энергии
нагретого до высокой температуры и сжатого пара в кинетическую энергию
вращения ротора турбины. Система состоит из паровой турбины и
вспомогательного оборудования.
Принципиальная тепловая схема паротурбинной установки для
привода электрогенератора изображена на рисунке 1.1.
Рис. 1.1. Принципиальная тепловая схема паротурбинной установки
Перегретый пар из котельного агрегата (1), где он получил тепловую
энергию от сгорания топлива, направляется в турбину (2) и, расширяясь в
10
ней, производит механическую работу, при этом вращается ротор
электрогенератора (3).
На выходе из турбины, пар направляется в конденсатор (4), где
происходит его преобразование в конденсат. Конденсат отработанного в
турбине пара с помощью конденсатного насоса (5) двигается через
подогреватель низкого давления (ПНД) (6) и направляется в деаэратор (7). Из
деаэратора питательный насос (8) направляет воду через подогреватель
высокого давления (ПВД) (9) в котел.
Подогреватели (6) и (9) и деаэратор (7) представляют систему
регенеративного подогрева питательной воды, в котором используется пар из
нерегулируемых отборов паровой турбины [28].
1.2. Характеристика и технологическая схема установки
Выполняем проектирование тепловой электрической станции с
турбиной 750 МВт.
Турбина К-800-240, электрическая мощность которой состаляет 800
МВт, рассчитывается на параметрах пара 24,0 МПа и 555 °С, имеет
промежуточный перегрев пара до 545 °С, и давление в конденсаторе 4,5 кПа,
частоту вращения 50 1/с.
Турбину монтируют в блоке с прямоточным котлом.
В турбине семь регенеративных отборов пара:
- два в ЦВД;
- три в ЦСД;
- два в ЦНД.
Конденсат турбины нагревается в охладителях, охладителе эжекторов
и системе подогревателей низкого давления.
Питательная вода с помощью бустерного и питательных насосов
перекачивается через три подогревателя высокого давления.
11
Все ПВД и ПНД (поверхностного типа) включают встроенные
пароохладители и охладители дренажа греющего пара.
Питательная установка включает в себя конденсационный
турбопривод, который питается паром из регенеративного отбора и
включающий редуктор для снижения частоты вращения бустерного насоса.
Конденсат в турбоприводе с помощью конденсатного насоса двигается к
основному конденсатору.
Парораспределение.
На подводе свежего пара в турбину предусмотрена установка
стопорного и регулирующего клапанов.
Стопорный и регулирующий клапаны установлены последовательно на
паропроводе свежего пара. Стопорный клапан имеет приварные
присоединения n300/n250 мм. Регулирующий клапан имеет фланцевые
присоединения n250. Входной фланец регулирующего клапана
присоединяется к выхлопу сто-порного клапана, для чего к нему приварен
ответный фланец.
Стопорный клапан с приводом.
Стопорный клапан двухседельного типа с гидроприводом. Стопорный
привод (односторонний масляный сервомотор) имеет два электрических
вхо¬да: механизм электрический однооборотный (МЭО) и электромагнит
(ЭМ).
Стопорный клапан.
Клапан n 300/250; Ру 4 МПа.
Корпус клапана - стальной, сварной конструкции, имеет снаружи ребра
жесткости и крюки для строповки. Внутри корпуса размещена камера с
седлами. Крышка и днище крепятся к корпусу шпильками. В днище вварен
дренажный патрубок.
Поток пара поступает во входной патрубок, омывает снаружи камеру,
затем через проходные сечения верхнего и нижнего седел поступает во
внутреннюю камеру и далее - в выходной патрубок.
12
Собственно клапан - сварной; плунжеры клапана - тарельчатые.
Клапан насажен на шток и удерживается на нем при помощи
специальной гайки, которая закрепляется на штоке резьбовым соединением и
фиксируется винтом. Клапан и шток соединены штифтом для недопущения
вращения клапана в потоке пара.
Нижний конец штока перемещается в направляющей втулке. Вверху
шток уплотнен набором колец с кольцевыми канавками. Предусмотрен отсос
пара из уплотнений.
Плунжеры клапана и корпус изготавливаются из стали 20. Седла
корпуса и поса¬дочные поверхности плунжеров клапана, выполненные в
виде приварных колец, изго¬товлены из стали 12X13. Плотность клапана
обеспечивается притиркой посадочных поверхностей седел и плунжеров.
Шток, уплотнительные кольца и направляющая втулка изготовлены из
стали 25X1МФ и азотированы.
Регулирующий клапан с приводом.
Регулирующий клапан фирмы «Masoneilan» (США) - двухседельный, n
250 мм с линейной расходной характеристикой. Присоединения фланцевые.
Привод клапана - электрогидравлический фирмы «Rexa» (США).
Стандартная опция привода состоит из электрического и гидравлического
модулей.
Гидравлический модуль представляет собой замкнутую систему с
двусторонним гидроцилиндром, реверсивным насосом и
предохранительными клапанами. Система заполнена синтетическим маслом
5W-50. Корпус гидравлического модуля крепится на корпусе клапана. Шток
поршня гидроцилиндра жестко соединен со штоком клапана.
Электрический модуль, на вход которого подаются команды из ПТК,
управляет направлением вращения насоса, в результате чего изменяется
давление в рабочих полостях гидроцилиндра, и его поршень перемещается.
Предохранительные клапаны «запирают» рабочие полости в
статических положениях системы.
13
Привод снабжен дополнительными опциями: бустерным насосом,
который увеличивает стандартную скорость привода, и аккумулятором,
который перемещает привод на закрытие в случае потери электропитания.
Привод имеет маховик для управления вручную при потере
электропитания или при наладке.
Система маслоснабжения.
Основной масляный насос системы маслоснабжения агрегата ПЭ-500-
180 шестеренчатый. Он сидит на валу питательного насоса, поэтому при
снижении оборотов его производительность и напор будут существенно
снижаться.
1.3. Исходные данные объекта проектирования
1.3.1. Климатологическая характеристика района проектирования
Район проектирования – Саратовская область.
Район строительства в соответствии с СП 131.13330.2012 Строительная
климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99* (с Изменением
N 2) характеризуется следующими условиями, представленными в таблице
1.1.
Таблица 1.1
Климатологическая характеристика места строительства
Наименование
Показатели
Источник
1
2
3
Район согласно климатологии
I В
1
Расчетная температура для проектирования конструкций
здания,
о
С:
1) минимальная
2) средняя для наиболее холодных суток
3) средняя для наиболее холодной пятидневки
-37
-34
-32
То же
"
"
Зона влажности
норм.
"
14
Внутренняя температура,
о
С
20
-
Относительная влажность воздуха, %
66
-
Продолжительность отопительного периода, сут.
217
[1]
Средняя температура наружного воздуха для отопительного
периода,
о
С
-5,2
"
Количество осадков за холодный период
151
за теплый период
117
Преобладающее направление ветра за холодный период
СЗ
за теплый период
З, СЗ
1.3.2. Обоснование необходимости строительства ТЭЦ
Выполняем проектирование тепловой электрической станции
мощностью 750 МВт.
Назначение проекта: тепло- электроснабжение от паротурбинной
электростанции для тепло- электроснабжения населенного пункта в
Саратовской области, рабочего оборудования и средств контроля.
Строительство ТЭЦ в населенном пункте вызвано, главным образом,
необходимостью обеспечения тепловых нагрузок коммунальных, бытовых и
производственных абонентов. Все это делает актуальным проектирование
централизованного мощного источника теплоснабжения.
Также необходимость строительства ТЭЦ обуславливается
возрастающими электрическими нагрузками и перспективами расхода
электроэнергии, которые не обеспечиваются в перспективе действующими
электрогенерирующими мощностями.