Расчёт расхода пара на вакуумный деаэратор ВД-800

Вакуумный деаэратор служит для дегазации воды, идущей на восполнение потерь в тепловых сетях. На Астраханской ТЭЦ-2 установлены четыре деаэратора ДВ-800 на нужды подпитки теплосетей.

Для расчета потребуются средние данные за осенний зимний период по станции (табл.7.5).

Таблица.7.5. Средние данные по ТЭЦ-2 за ОЗП 2015/2016 гг.

Параметр	Единица измерения	ОЗП 2015/2016 гг.	Всего
Ноябрь	Декабрь	Январь	Февраль	Март
Расход в подающем трубопроводе	т/ч						9730,0
Расход в обратном трубопроводе	т/ч						8919,2
Расход подпитки теплосети	т/ч						740,2
Температура в подающем трубопроводе	оС	70,1	70,5		70,4	69,1	71,6
Температура в обратном трубопроводе	оС	45,7	44,9	47,5	45,3	43,6	45,4
Температура подпиточной воды	оС	53,7	51,4	53,6		51,1	52,0
Время работы турбины э/б №1	ч	693,53	600,24	674,77	694,5	387,87	3746,9
Время работы турбины э/б №2	ч	90,67	247,39	98,29	241,4	53,6	816,1

Продолжение таблицы 7.5

Время работы турбины э/б №3	ч		691,19			724,9	4076,2
Время работы турбины э/б №4	ч	567,06	645,38	724,67	265,7	383,74	3124,5
Удельный расход условного топлива на отпуск э/э по т/ф циклу	г/кВт*ч.	230,937	227,616	249,784	248,187	253,16	242,2
Удельный расход условного топлива на отпуск э/э по конденсационному циклу	г/кВт*ч.	388,05	434,283	382,663	381,601	381,77	398,8
Отпуск электроэнергии с шин	тыс. кВт*ч.	154328	2E+05	174586	133725	1E+05	750787,4
в т.ч. по теплофикационному циклу	тыс. кВт*ч.	98822	1E+05	133899	105724	99789	548159,5
Расход условного топлива на отпуск Э/Э	тут	44361	50484	49015	36924	32822	213606,4
Температура перегретого пара перед АСК	оС	550	548	551	553	553	551,0
Давление перегретого пара перед АСК	кгс/см2						127,0
Энтальпия перегретого пара перед АСК	кДж/кг						3470,0
Расход пара производственного отбора	т/ч	57,14	58,19	82,37	50,71	57,31	61,1
Давление пара производственного отбора	кгс/см2	12,25	11,9	12,62	12,48	13,21	12,5
Энтальпия пара производственного отбора	кДж/кг						2650,6
Давление пара верхнего теплофикационного отбора	кгс/см2	1,32	0,63	0,46	1,04	2,52	1,19
Энтальпия пара верхнего теплофикационного отбора	кДж/кг						2711,0
Давление пара нижнего теплофикационного отбора	кгс/см2	-0,59	-0,6	-0,57	-0,47	-0,61	-0,57
Энтальпия пара нижнего теплофикационного отбора	кДж/кг						2641,0
Электрический КПД турбогенератора	%						98,700
Механический КПД турбогенератора	%						99,600
Электрический КПД станции	%	29,752	29,322	28,127	28,464	27,528	28,670

Принимаем давление вакуумного как функцию от температуры

.

Рисунок 7.2. Расчётная схема вакуумного деаэратора

Энтальпия пара перед сетевым подогревателем определятся из выражения:

Энтальпия пара после сетевого подогревателя определятся из выражения :

Определяем энтальпии химически – очищенной воды при температуре 30 и 70 :

Энтальпия химически – очищенной воды перед сетевым подогревателем:

Энтальпия химически – очищенной воды после сетевого подогревателя:

где -теплоемкость воды, и температура воды до и после сетевого подогревателя соответственно.

Далее производим расчет по уравнению материального баланса.

Уравнение теплового баланса для нашего деаэратора будет выглядеть следующим образом:

где и расход пара и химически – очищенной воды соответственно.

где – расход сетевой воды т/ч.

Тогда расход пара на деаэратор составит:

Далее приводится расчет экономичности пред­ложенной технологии работы ТЭЦ по методике для котла паропроизводительностью 500 т/ч, и теплофикационной турбины ПТ-80/100-130/13[65].

Мощность, развиваемая турбиной на тепло­вом потреблении за счет отбора пара на деаэрацию, определяется по формуле:

где — расход пара, отбираемого натермическую деаэрацию воды, кг/с; h₀ и h — энталь­пии свежего пара и пара из отбора, кДж/кг; — электрический и механический КПД турбогенера­тора.

Расчет показал, что применение новой техно­логии позволяет увеличить электрическую мощ­ность, развиваемую на тепловом потреблении, чуть более чем 2 МВт.

Годовая экономия топлива составляет[66]:

где п — число часов использования турбины; , — удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии в конденсационном и теплофика­ционном режиме соответственно, кг/(кВт * ч).

При стоимости условного топлива в г. Астрахани 3418 руб/т годовая экономия при исполь­зовании деаэрации природным газом для приня­тых в расчете условий составит 8063062 руб.

Заключение

Таким образом, в работе отражены вопросы деаэрации воды. Дана физическая картина процессов, происходящих при деаэрации (дегазации) воды. Описаны негативные факторы и их последствия на теплоэнергетическое оборудование (коррозия и др.), приводящие к необходимости дегазации воды. Приведены величины содержания растворенных газов в воде в зависимости от ее температуры.

Дано описание конструкций и принципа работы возможных типов деаэраторов: вакуумных, атмосферного типа и деаэраторов повышенного давления, применяемых как в промышленно-отопительных котельных для дегазации питательной воды котлов, так и в тепловых сетях. Приведены схемы их включения в различные теплоэнергетические установки. Описано вспомогательное оборудование деаэрационных установок: баки-аккумуляторы, охладители выпара, барботажные устройства и др.

В работе дано описание методик и рекомендаций по расчету деаэрационных установок: методика теплового и гидродинамического расчетов деаэрационных колонн струйного типа, методика теплового и гидродинамического расчетов барботажных устройств деаэраторов, расчет дегазации воды в деаэраторе.

Дано описание объекта анализа в работе, а именно – описание деаэраторов типа ВД-400, ВД-800 и ДСП- 500. Такие деаэраторы эксплуатируются на Астраханской ТЭЦ-2. Приведены необходимые характеристики, описание конструкции, описание основных элементов деаэратора и принципы их.

Выполнен расчет высоты насадочного слоя, а также расчет расхода пара в деаэраторе при характерных параметрах его работы.

Расчет высоты насадочного слоя деаэрационной колонны показал, что теоретически необходимая высота насадки составляет 1,57 м.

Расчет расхода пара на деаэрацию составил 11,5 т/ч. Данный расчет привел к следующему выводу: избавившись от использования пара в деаэрационной установке ВД-800, уменьшится расход условного топлива на 2359 тонн в год, что влечет за собой экономию 8 миллионов рублей в год.

Кроме описанного выше, в выпускной квалификационной работе приведены рекомендации по повышению эффективности работы деаэрационных установок, опираясь на которые можно добиться улучшения качества дегазации воды, совершенствовать рабочий процесс дегазации, внести некоторые энергосберегающие моменты в работу деаэраторов.

Список литературы

1. Проблемы современной энергетики [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://iqrate.com/energetics/problemy-sovremennoy-energetiki/

2. Ушаков В.Я. Основные проблемы энергетики // Известия Томского политехнического университета. Выпуск №4/ том 319/2012

3. Современные проблемы энергетики и пути их решения //"Альтернативная энергетика": стимулы и инновации // Аква-Терм. – 2013. – № 2. – С. 86-88.

4. Энергетическая проблема и пути ее решения [Электронный ресурс].Режим доступа:http://www.grandars.ru/student/mirovaya-ekonomika/energeticheskayaroblema.html.

5. Ушаков В.Я. Современная и перспективная энергетика: технологические, социально-экономические и экологические аспекты. – Томск: Изд-во ТПУ, 2008.

6. Быстрицкий, Г. Ф. Общая энергетика : учебное пособие / Г. Ф. Быстрицкий. – 2-е изд., испр. и доп. – Москва : КНОРУС, 2010. – 293 с.

7. Влияние энергетического фактора на экономическую безопасность регионов Российской Федерации / отв. ред. А. И. Татаркин. – Екатеринбург : Изд-во Уральского ун-та, 1998. – 196 с.

8. Иониты в химической технологии. Под ред. Б.П. Никольского, П.Г. Романкова. Л.: Химия, 1982. – 416 с.

9. Ионообменные методы очистки веществ. Под ред. Г.А. Чикина, О.Н. Мягкого. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1984. – 372 с.

10. Иваненко А.С. Водоподготовка. Пособие аппаратчику. Киев: Тэхника, 1978. – 184 с.

11. Шарапов, В.И. Термические деаэраторы / В.И. Шарапов, Д.В. Цюра. – Ульян. гос. техн. ун-т., 2003. – 560 с.

12. Оликер, И.И. Термическая деаэрация воды в отопительно-производственных котельных и тепловых сетях [Текст] / И.И. Оликер. – Л.: Стройиздат, 1972. – 137 с.

13. Оликер, И.И. Термическая деаэрация воды на тепловых электростанциях / И.И. Оликер, В.А. Пермяков. – Л.: Изд-во «Энергия», 1971. – 185 с.

14.Теплоэнергетика и теплотехника [Текст]: в 3 кн. Кн. 1. Теплоэнергетика и теплотехника: Общие вопросы: Справочник / Под общ. ред. чл.-корр. РАН А.В. Клименко и проф. В.М. Зорина. – 3-е изд., перераб. – М.: Изд-во МЭИ, 1999. – 528

15.Тепловые и атомные электростанции [Текст]: Справочник / под общ. А.В. Клименко, В.М. Зорина.  3-е изд., перераб. и доп.  М.: Из-дательство МЭИ, 2003. – 245 с.

16.Жук, Н.П. Курс тории коррозии и защиты металлов [Текст]/ Н.П. Жук. – М.: Изд-во «Металургия», 1976. – 472 с.

17.Тодт, Ф. Коррозия и защита от коррозии [Текст]/ Ф. Тодт ; пер. с нем. Л.И. Акинфиева, А.Е. Егорова, Н.О. Оберштейна и др. – Л.: Изд-во «Химия», 1967.– 712 с.

18.Герасимов, В.В. Водный режим атомных электростанций [Текст] /В.В. Герасимов, А.И. Касперович, О.И. Мартынова. – М.: Атомиздат, 1976. – 398 с.

19.Бакластов, А. М. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломас-сообменных установок: Учеб. пособие для вузов / А.М. Бакластов, В.А. Горбенко, П.Г. Удыма; Под ред. А.М. Бакластов. – М.: Энергоиз-дат, 1981. – 336 с.

20.Правила технической эксплуатации тепловых электрических станций и сетей Российской Федерации : офиц. текст: утв. Прика-зом Минэнерго России № 229 от 19.06.03: ввод. в действие с 30.06.03 : зарег. в Минюсте России 20.06.03 № 4799. – М.: Омега-Л, 2006. – 256 с.

21.Правила технической эксплуатации тепловых энергоустановок: офиц. текст: утв. Приказом Министерства энергетики Российской Фе-дерации № 115 от 24.03.03 : зарег. в Министерстве юстиции Россий-ской Федерации 2.04.03. № 4358 – М.: ИНФРА-М, 2004. – 184 с. – (Б-ка журнала «Кадровая служба предприятия». Серия «Охрана тру-да». Вып. 13 (34))..

22.Правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водо-грейных котлов (ПБ 10-574-03). Серия 10. Выпуск 24 (Колл. авт. – М.: ГУП “НТЦ по безопасности в промышленности ГГТН России”, 2003).

23.Соколов, Е.Я. Теплофикация и тепловые сети [Текст] / Е.Я. Соколов.– М.: Энергоиздат, 1982. – 360 с.

24.Назмиев, Ю.Г. Теплообменные аппараты ТЭС [Текст] / Ю.Г. Назмиев, В.М. Лазарев. – М:. Энергоатомиздат, 1998. – 288 с.

25.Кутателадзе, С.С. Теплопередача при конденсации и кипении [Текст] / С.С. Кутателадзе. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Гос. научно-техн. изд-во машиностроит. литер., 1952, – 231 с.

26.Кутателадзе, С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивле-ние: Справочное пособие [Текст] / С.С. Кутателадзе. – М.: Энергоатомиздат, 1990, – 367 с.

27.Кутателадзе, С.С. Основы теории теплообмена / С.С. Кутателадзе. – Новосибирск: Наука (СО), 1970. – 660 с.

28.Исаченко, В.П. Теплопередача: Учебник для вузов / В.П. Ис-аченко, В.А. Осипова, А.С. Сукомел; – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1981. – 416 с.

29.Исаченко, В.П. Теплообмен при конденсации [Текст] / В.П. Исаченко;– М.: Энергия, 1977. – 240 с.

30.Кутепов, А.М. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании / А.М. Кутепов, А.С. Стерман, Н.Г. Стюшин; – М.:Высшая школа, 1986. – 448с.

31.Кафаров, В.В. Основы массопередачи [Текст] / В.В. Кафаров. – М.: Наука, 1972. – 496 с.

32.Яворский, Б.М. Справочник по физике [Текст] / Б.М. Яворский, А. А. Детлаф; – М.: Наука, 1980. – 512 с.

33.Кутателадзе, С.С. Гидравлика газо-жидкостных систем [Текст] / С.С. Кутателадзе, М.А. Стырикович; – М.: Гос. энергетич. изд-во, 1958, – 232 с.

34.Процессы и аппараты химической технологии [Текст]. Т. 1. Осно-вы теории процессов химической технологию. / под ред. А.М. Куте-пова. – М.: Логос, 2000. – 480 с.

35.Жуков, В.П. Системный анализ энергетических тепломассообменных установок [Текст] / В.П. Жуков, Е.В. Барочкин, – Иваново: ГОУ ВПО «Иван. гос. энерг. ун-т им. В.И. Ленина». – 2009. – 176 с.

36.Рамм, В.М. Абсорбция газов [Текст] / В.М. Рамм. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Изд-во «Химия», 1976 г. – 656 с.

37.Хоблер, Т. Массопередача и абсорбция [Текст] / Т. Хоблер. – пер. с польского.– Л.: Изд-во «Химия», 1964. – 480 с.

38.Астарита, Дж. Массопередача с химической реакцией [Текст] / Дж. Астарита. – Л.: Изд-во «Химия», 1971. – 224 с.

39.Коган, В.Б. Равновесие между жидкостью и паром: Справочное по-собие [Текст] / В.Б. Коган, В.М. Фридман, В.В. Кафаров. – М.: Изд-во «Наука», 1966. – 644 с.

40.Справочник по теплообменникам: В 2 т. Т 1 / Пер. с англ., под ред. Б.С. Петухова, В.К. Шикова. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 560 с.

41.Справочник по теплообменникам: В 2 т. Т 2 / Пер. с англ., под ред.О.Г. Мартыненко, А.А. Михалевича, В.К. Шикова. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 352 с.

42. Паровые турбины и турбоприводы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://yekaterinburg.all.biz/parovye-turbiny-i-turboprivody-g365633

43. Николаев Н.И. Паровые турбоприводы вспомогательных механизмов //ГМУ, Новороссийск, 2015. С.100

44. Паровые турбины и турбоприводы [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.miningexpo.ru/bboard/5579

45. Занин А.И., Соколов В.С. Паровые турбины// Учебное пособие для СПТУ / М.: Высш. Шк., 1988. – 208с.

46. Гришук, И.К. Исследование работы барботажных тарелок [Текст] / И.К. Гришук, Б.М. Столяров // Теплоэнергетика, 1960. – № 4.

47. Лаптев, А.Г. Энерго- и ресурсоберегающие технологии и аппараты очистки жидкостей в нефтехимии и энергетике / А.Г. Лаптев, М.И. Фарахов, М.М. Башаров [и др.] / под ред. А.Г. Лаптева. – Казань.: Отечество, 2012. – 410 с.

48. Лаптев, А.Г. Математическая модель термической деаэрации воды в насадочных колоннах /А.Г. Лаптев, А.Н. Долгов // электронное научно-техническое издание «Наука и Образование», 2012. – № 4. – С.1-10. http://technomag.edu.ru/doc/174163.html

49. Лаптев, А.Г. Математическая модель очистки воды от растворенных газов в насадочных колоннах / А.Г. Лаптев, А.Н. Долгов // Вода: химия и экология, 2011, № 12. – С. 98-104.

50. Долгов А.Н. Математическая модель дегазации в насадочных аппаратах/ А.Н. Долгов, А.Г. Лаптев // Известия вузов. – Проблемы энергетики, 2012. – № 5-6 – С. 79-85.

51.Шарапов В.И. Подготовка подпиточной воды си­стем теплоснабжения с применением вакуумных деаэраторов. М.: Энергоатомиздат, 1996.

52.Шарапов В.И. Справочно-информационные мате­риалы по применению вакуумных деаэраторов для обработки подпиточной воды систем централизо­ванного теплоснабжения. М.: СПО ОРГРЭС, 1997.

53.Шарапов В.И., Цюра Д.В. Термические деаэрато­ры. Ульяновск: изд-во УлгТУ, 2003.

54.Пат. 2537656 РФ МПК F 01 К 17/00. способ рабо­ты тепловой электрической станции / В.И. Шара­пов, О.В. Пазушкина, Е.В. Кудрявцева // БИ. 2015. № 1.

55.ГОСТ 16860-88*. Деаэраторы термические. Типы, основные параметры, приемка, методы контроля. М.: Изд-во стандартов, 1989.

56.Шарапов В.И., Малинина О.В. Определение тео­ретически необходимого количества выпара тер­мических деаэраторов // Теплоэнергетика. 2004. № 4. С. 63-66.

57.Методика расчета энергетической эффективности технологий подготовки воды на тепловых электростанциях / В.И. Шарапов, П.Б. Пазушкин, Д.В. Цю­ра, Е.В. Макарова // Изв. вузов. Проблемы энерге­тики. 2012. № 7-8. С. 22-35.

58.Рид, Р. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие [Текст]/ Р. Рид, Дж. Праусниц, Т. Шервуд. перевод с англ. под ред. Б.И. Соколова. – 3-е изд. – Л.: Химия, 1982.– 532 с.

59.Фастовский В.Г. Метан. Москва-Ленинград, Гостоптехиздат, 1947. - 156 с.

60. Долгов, А.Н. Расчет теплообменной эффективности насадочных колонн по диффузионной модели / МЭИ, Москва, 2011. – Т. 2 – С. 492-493.

61. Силов, И.Ю. Определение эффективности насадочных термических/Нижнекамск, 2011. – С. 55-56.

62 Лаптев А.Г. Диффузионная модель дегазации в насадочных колоннах /Иваново, 2011. – С. 48-51.

63. Долгов, А.Н. Сравнительная характеристика эффективности деаэарции воды в насадочных колоннах / А.Н. Долгов, А.Г. Лаптев // VI Всероссийская научно- практическая конференция «Повышение эффективности энергетического оборудования». – Иваново, 2011. – С. 48-51.

64. Долгов, А.Н. Расчет теплообменной эффективности насадочных колонн / А.Н. Долгов, А.Г. Лаптев // семинар, посвященный Дню энергетика и 40-летию образования КГЭУ: материалы докладов XII аспир.-маг.семинара. – Казань, 2011. – Т. 1. – С. 209-210.

65. Расчет тепловой схемы турбоустановки //НТУ. Энергетический факультет. Кафедра ТЭС. Турбины ТЭС и АЭС. 32 стр.

66. Шкловер Г.Г., Мильман О.О. Исследование и расчет конденсационных паровых турбин// М. Эноргоатомиздат, 1985. - 240с.