Методика расчета схемы регенеративного подогрева питательной воды. Примеры тепловых балансов подогревателей поверхностного и смешивающего типов.

Принципиальная тепловая схема с регенеративным подогревом питательной воды.

Подогрев питательной воды осуществляется в регенеративных подогревателях, которые могут быть смешивающего и не смешивающего(поверхностного) типа.

Схема регенеративного подогрева питательной воды с подогревателями смешивающего типа (схема №1).

Рисунок 47.

Рп- регенеративный подогреватель. Достоинством этой схемы является то, что можно нагреть воду в каждом регенеративном подогревателе до температуры насыщения греющего пара. Всякая регенерация повышает КПД.

Схема регенеративного подогрева питательной воды с подогревателями поверхностного типа (Схема №2).

В Рп пар с рабочим телом не перемешиваются. Пар – греющий, вода – обогреваемая.

При такой схеме нельзя нагреть воду до температуры насыщения греющего пара. В отличие от схемы №1, здесь необходимо заботиться о сливе конденсата греющего пара. Но с другой стороны минимальное количество насосов (ставят два насоса) и хорошая управляемость.

В результате расчета тепловой схемы будут определены расход пара на турбину D₀, расход пара в конденсаторе D_к, расход пара регенеративных отборов D₁, D₂, D₃,а также расход добавочной воды D_хов и расход питательной воды D_пв.

Расчет будет производиться при номинальной мощности турбины (N_н).Для расчета задано:

- начальные параметры пара (p_o, t_o);

- давление на выходе из турбины (p_к);

- давление отборов (p₁, p₂, p₃);

- внутренний относительный КПД (η_oi) отсеков турбины (от p_o до p₁; от p₁ до p₂; от p₂ до p₃; от p₃ до p_к), либо может быть задан процесс расширения пара в турбине в IS диаграмме;

- потери питательной воды и температура химически очищенной (добавочной) воды.

η_мех; η_ген заданы

η_мех* η_ген =0, 98

η_oi1= (i_o – i₁)/( i_o – i_1a);

η_oi2= (i₁ – i₂)/( i₁ – i_2a);

η_oi3= (i₂ – i₃)/( i₂ – i_3a);

η_oik= (i₃ – i_k)/( i₃ – i_ka);

d^б/р_н= 860/[(i_o – i_k)*η_м *η_г]

D^б/р_о= d^б/р_н*N_н

С регенерацией:

D_пв= D_о (без потерь)

D_пв= D_о*(1+α_потерь), где α_потерь= [0,03; 0,06]= α_утечки+ α_{продувки} (для барабанных котлов)

D_потерь= α_потерь*D_о= D_хов

D_хов= α_потерь*D_о

Определение температуры и энтальпии питательной воды:

t_пв1 (может быть задана и не задана) = t_н1 – Δt, где Δt – температурный напор (недогрев), равный [5^о; 8^о].

t_пв2 (на выходе из деаэратора) = t_н2

t_пв3 = t_н3 – Δt.

Давление в деаэраторе 6 – 7 атм., на выходе из конденсатного насоса > 10атм., в ПДВ около 170 атм. и выше. Энтальпия питательной воды численно равна температуре питательной воды ( принято условно) при работе в системе кал (в IS диаграмме). Для определения расхода пара в отборы необходимо составлять тепловые балансы соответственно ПВД, деаэратора и ВНД. Тепловые балансы начинают рассчитывать с подогревателя против хода воды по ходу пара.

1) Тепловой баланс подогревателя высокого давления:

ПВД – подогреватель поверхностного типа. Правило составления баланса для подогревателя поверхностного типа: количество тепла отданное греющим агентом (в данном случае пар из Д₁) должно равняться количеству тепла, воспринятому обогреваемым агентом (в данном случае питательная вода).

Q_греющ.= D₁*( i₁ – i^’₁)*η_пвд, где η_пвд=[0,5%; 1%]

Q_{обогрев.}= D_пв*( i_пв1 – i_пв2)

D₁*( i₁ – i^’₁)* η_пвд= D_пв*( i_пв1 – i_пв2)= D_о*(1+α_потерь)* ( i_пв1 – i_пв2)

D₁= D_о*(1+α_потерь)* ( i_пв1 – i_пв2)/ [( i₁ – i^’₁)*η_пвд]

D₁= α₁*D_о – расход пара D₁ в долях от D_о;

2) Деаэратор (Д) – подогреватель смешивающего типа. Правило оставления теплового баланса для подогревателя смешивающего типа: количество тепла, которое привносится в подогреватель со всеми входящими потоками должно равняться количеству тепла, которое выносится со всеми выходящими потоками.

D_пв* i^’₂= [D₂* i₂ + i_пв3*( D_к+ D₃) + D_хов* i_хов + D₁* i^’₁]* η_q,

где η_q – потери тепла в окружающую среду (около 5%).

Расходы смотрим по всей схеме в целом, а энтальпии у подогревателя.

D_хов= α_потерь* D_о

d₁= α₁* d_о

D_пв= (1+α_потерь )* D_о

Для определения Д₃+ Д_к необходимо составить материальный баланс:

D_о= D₁+ D₂+ D₃+ D_к

D₃+ D_к= D_о- D₁- D₂ = D_о- α₁* D_о - D₂ = (1- α₁)* D_о - D₂;

D₂= α₂* D_о

3) Подогреватель низкого давления (ПНД) – подогреватель поверхностного типа.

D₃*( i₃ – i^’₃)* η_пвд= (D₃+ D_к )* ( i_пв3 – i_см)

D₃* i^’₃+ D_к* i^’_к= (D₃+ D_к )* i_см

i_см= (D₃* i^’₃+ D_к* i^’_к)/ (D₃+ D_к )

D_к (из материального баланса) = D_о- D₁- D₂ –D₃

Таким образом D₃= α₃* D_оСуществует два варианта составления баланса ПНД:

D₃*( i₃ – i^’₃)* η_пвд= D₃*( i_пв3 – i^’₃)+ D_к*( i_пв3 – i^’_к)

D_о= x* d_н*N_н+(1-x) d_н*N+Σy_j* D_j,

Где D_j – расход пара в отбор;

х – коэффициент холостого хода;

N_н – номинальная мощность;

N – мощность;

d_н - удельный расход пара при номинальной мощности без регенерации.

N = N_н

D_о= d_н*N_н+Σy_j* D_j, где y_j – коэффициент недовыработки электроэнергии.

D₃*( i₃ – i^’₃)* η_пвд= D₃*( i_пв3 – i^’₃)+ D_к*( i_пв3 – i^’_к)

Д₁= α₁*D_о

D₂= α₂* D_о

D₃= α₃* D_о

D_к= D_о- D₁- D₂- D₃

D_о= x* d_н*N_н+(1-x) d_н*N+Σy_j* D_j

D_о= d_н*N_н=Σy_j* D_j

D_о= d_н*N_н+y₁*α₁*D_о+ y₂*α₂*D_о+ y₃*α₃*D_о

y₁= (i₁ – i_к)/( i_o – i_к); y₂= (i₂ – i_к)/( i_o – i_к); y₁= (i₃ – i_к)/( i_o – i_к);

Для случая без промышленного перегрева:

D_о*( 1-y₁*α₁- y₂*α₂- y₃*α₃)= d_н*N_н

D_о= d_н*N_н/(1-Σy_j* Д_j)

D_о= 860* N_н/[(i_o – i_k)*η_м *η_г*(1-Σy_j* α_j)]

D_о= d_н^с/р*N_н, где d_н^с/р= d_н^б/р*(1-Σy_j* Д_j)