Alegerea echipamentelor de baza si intocmirea schemei termomecanice a centrale electrice de termoficare

ALEGEREA ECHIPAMENTELOR DE BAZA SI INTOCMIREA SCHEMEI TERMOMECANICE A CENTRALE ELECTRICE DE TERMOFICARE

1. Alegerea turbinelor cu abur

Datele initiale de proiectare a centralei electrice de termoficare cuprind puterea nominala la bornele generatoarelor electrice, sarcina de termoficare si debitul de abur la priza industriala. Sarcina de termoficare si debitul de abur industrial pot fi realizate prin utilizarea atat a turbinelor prevazute cu o singura priza reglabila de abur (industriala I sau de termoficare T), cat si a turbinelor cu doua prize reglabile (vezi Anexa 3) [1-4]. De exemplu, in turbinele cu doua prize reglabile, energia aburului extras la priza de termoficare urbana se foloseste in sistemele de incalzire orasenesti, dar si pentru servicii proprii tehnologice ale CET - incalzirea apei de adaos si a condensatului returnat de la consumatorul industrial, iar cu aburul derivat pe priza industriala se face alimentarea cu energie termica a consumatorului industrial. Alegerea tipului si numarului de turbine cu abur constituie un moment important in proiectarea CET, de care depinde eficienta economica de functionare a centralei.

La alegerea turbinelor cu abur se va lua in considerare [1-4]:

Puterea nominala la bornele generatorului electric, parametrii de stare si debitul de abur la consumatorul industrial. Sarcina de termoficare a centralei poate fi acoperita de turbinele cu abur in proportie de 5065 la suta, restul 3550 % de cazanele de apa fierbinte.

Aplicarea pe scara larga a principiului de producere combinata a caldurii si a energiei electrice, deci a termoficarii. Din acest punct de vedere se va acorda prioritate turbinelor cu doua prize reglabile. Turbinele cu abur selectate vor fi de acelasi tip si de aceeasi putere.

Instalarea unui minimum numar de turbogeneratoare, dar nu mai mic de doua.

Turbinele cu abur se vor alege din Anexa 3. Din aceasta anexa se vor transcrie si caracteristicile tehnico - economice ale turbinelor cu abur alese.

In mod obisnuit, randamentele mecanic al turbinei si ale generatorului electric sunt date de furnizor, iar in cazul in care ele lipsesc, se vor determina cu relatiile [5, 6]:

in care este puterea nominala la bornele generatorului electric, in [MW].

Pentru grupuri energetice cu puteri peste 100 MW, randamentul mecanic al turbinei cu abur are valori uzuale cuprinse intre 0,994 si 0,996 [5].

Pentru calculul preliminar de proiectare a centralei electrice de termoficare, in diagrama de stare h-s, se va trasa procesul de destindere a aburului in treptele turbinei (fig.1). Graficul se va executa pe o xerocopie a acestei diagrame. Procesul de destindere a aburului se va ilustra dupa puncte determinate de presiunea si temperatura aburului la turbina, in prizele reglabile si nereglabile, si presiunea aburului destins in turbina. Pentru determinarea punctului final al procesului de destindere, se va aplica valoarea admisibila a titlului termodinamic al aburului destins x

La estimarea procesului de destindere a aburului, in diagrama vor fi luate in considerare pierderile de presiune si de temperatura pe traseul de legatura cazan - turbina si in ventilele de inchidere rapida si de reglaj ale turbinei (fig.2) [5]:

la intrarea in ventilul de inchidere rapida (VIR) al corpului de inalta presiune (IP) al turbinei, parametrii de stare ai aburului () corespund unor pierderi de presiune si de temperatura pe traseul de legatura cazan - turbina:

unde este presiunea aburului la iesirea din cazan;

laminarea aburului in VIR si ventilele de reglaj ale corpului de IP al turbinei, proces care se desfasoara izoentalpic (h = const), corespunde unei pierderi de presiune:

pierderile de presiune si de temperatura intre iesirea din corpul de IP si intrarea in VIR al corpului de presiune medie (MP) constituie:

laminarea aburului in VIR si ventilele de reglaj ale corpului de MP al turbinei, proces care se desfasoara izoentalpic (h = const), corespunde unor pierderi de presiune:

destinderea aburului in corpul de MP se face pana la o presiune

pierderile de presiune pe traseul corpul MP - corpul JP corespund unei laminari

Observatie Numerotarea punctelor caracteristice din fig.2 s-a facut in stricta conformitate cu ciclul Rankine aferent.

Calculul instalatiei de termoficare

Instalatia de termoficare are rolul de a incalzi apa din sistemele de alimentare cu caldura orasenesti. Ea este constituita din cazane de apa fierbinte si preincalzitoare de retea conectate la prizele de termoficare urbana ale turbinelor. Daca la CET exista rezerve de abur viu sau industrial, atunci acest abur poate fi folosit pentru acoperirea unei parti a sarcinii de termoficare.

Sarcina acoperita de prizele de termoficare urbana ale turbinelor cu abur se poate calcula cu relatia:

in care este debitul total de abur, de presiune corespunzatoare, la prizele de termoficare ale turbinelor, in [kg s]; entalpia aburului la priza respectiva a turbinei, in [kJ kg]; entalpia condensatului (lichidului saturat) la presiunea pe priza turbinei, in [kJ kg [7].

Ponderea sarcinii de termoficare acoperita de turbinele cu abur poarta numele de coeficient de termoficare. Pentru acest coeficient se poate scrie relatia de definitie:

Cazanele de apa fierbinte se vor alege din [2] dupa sarcina de termoficare ramasa neacoperita de turbinele cu abur, adica:

3. Alegerea generatoarelor de abur

In Anexa 4 se prezinta caracteristicile tehnico - economice ale generatoarelor de abur produse in Romania si in Rusia.

Tipul si numarul generatoarelor de abur se va stabili in functie de parametrii de stare si de debitul de abur necesar la turbine. Astfel, productivitatea (debitul de abur) generatoarelor de abur se alege dupa debitul de abur la turbina, cu o rezerva de 3 %, pentru a lua in considerare inrautatirea posibila a vidului, diminuarea parametrilor de stare ai aburului viu in limitele admisibile, pierderile de abur viu pe traseul de legatura cazan - turbina [3]. Parametrii de stare ai aburului produs de cazan se aleg tinand seama de pierderile de presiune si de temperatura ce au loc in timpul transportarii lui. De exemplu, daca parametrii initiali ai aburului viu la intrarea in turbina sunt 12,7 MPa si 560 C , atunci la cazan ei vor fi 13,7 MPa , respectiv 565 C . Pentru a exclude cresterea cheltuielilor legate de edificarea si exploatarea centralei, se va recurge la montarea unui numar mic de generatoare de abur de capacitate mare. In acest scop, se va lua in considerare principiul de sectionare: fiecare turbina va fi alimentata cu abur de la unul sau doua generatoare. Pentru generatoarele de abur selectate se vor transcrie caracteristicile tehnico - economice.

4. Intocmirea schemei termomecanice a centralei electrice de termoficare

Schema termomecanica a centralei stabileste legatura functionala dintre utilajul de baza si cel auxiliar care ia parte la producerea si livrarea energiilor electrice si termice. Se disting doua scheme termomecanice ale centralei: de principiu si desfasurata. In prezenta lucrare se compune doar schema termomecanica de principiu a centralei. Aceasta schema trebuie sa permita stabilirea tipului si principiului de functionare a centralei electrotermice. Totodata, ea trebuie sa reflecte, intr-o forma grafica succinta, procesul de producere a energiei electrice si termice intr-o cantitate suficienta pentru analiza si calculul ei.

Schema termomecanica de principiu cuprinde [1-3, 5, 6, 8]:

echipamentele de baza ale centralei (turbinele si generatoarele de abur, cazanele de apa fierbinte);

preincalzitoarele regenerative ale apei de alimentare.

pompele hidraulice principale (de condensat, de alimentare, de retea etc.);

degazoarele apei de alimentare, de condensat retur - apa de adaos si apa de retea;

traseele de alimentare a circuitului de baza al centralei si retelelor termice;

traseul de livrare a caldurii consumatorilor urbani.

De regula, schema termomecanica de principiu a centralei se prezinta ca o schema monoagregata si monoliniara.

Echipamentele identice si liniile ce reprezinta legaturile tehnologice de aceeasi destinatie se reprezinta conventional pe schema doar o singura data. Armatura se ilustreaza atunci cand aceasta influenteaza esential procesul de producere (de exemplu, pentru deconectarea echipamentelor de varf). Notatiile grafice conventionale ale elementelor schemei termomecanice sunt prezentate in [1]. Indicatii metodice privind intocmirea schemelor termomecanice de principiu ale CET si exemple de intocmire sunt expuse in [1,3,8].

Elementele schemei termomecanice de principiu se ilustreaza intr-o anumita ordine (vezi Anexa 2). In coltul stang de sus al colii de desen se reprezinta generatorul de abur, in timp ce in coltul drept de sus turbogeneratorul. Celelalte echipamente se plaseaza in sens orar, in jos si in stanga turbogeneratorului, in sensul curgerii agentului de lucru. Elementele instalatiei de termoficare se arata in dreapta schemei instalatiei care realizeaza ciclul de baza. Pe schema termomecanica de principiu se indica parametrii de stare ai agentului de lucru.