Расчет тепловой схемы производится для определения потоков пара, воды и их параметров, а также показателей тепловой экономичности агрегатов и электростанции в целом при данных условиях ее эксплуатации.
Для промышленной электростанции расчет тепловой схемы обычно производится при номинальных электрической и тепловой нагрузках турбогенераторов и характерных для нее режимах работы: максимальной зимней, средней за отопительный период и минимальной летней тепловых нагрузок.
Электрическая нагрузка для электростанции, связанной с системой, при этих режимах принимается, исходя из предельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении за счет максимально возможного отпуска тепла потребителям из отбора или противодавления турбин, в пределах, определяемых их характеристикой и заданными тепловыми нагрузками. На изолированных электростанциях электрическая нагрузка принимается максимальной по годовому графику. B некоторых случаях для выявления характеристик работы изолированных электростанций во всем диапазоне изменений электрических нагрузок тепловая схема рассчитывается также и при частичных их значениях: 50 и 75% максимальной. Применяются два метода расчета тепловой схемы: аналитический метод, при котором потоки пара и воды выражаются в долях расхода пара на турбины и определяются путем совместного решения комплекса уравнений материального и теплового баланса для элементов схемы с уравнениями энергетического баланса турбин, и метод постепенного приближения результатов расчета, при котором предварительно задаются одной из конечных величин расчета — паропроизводительностью котельной, что позволяет определить ряд промежуточных величин потоков пара и воды непосредственно из материальных и тепловых балансов для элементов схемы и облегчить этим дальнейшие расчеты.
В конце расчета полученное значение паропроизводительности котельной сравнивается с принятой величиной, и при расхождении их больше допустимого расчет повторяется до получения требуемой сходимости результатов.
Практически достаточно получить сходимость рассчитываемых величин с предварительно заданными в пределах 1 —1,5%, что обычно достигается после одного-двух расчетов. Вне зависимости от метода в большей точности расчета нет необходимости, так как в процессе его выполнения приходится задаваться рядом величин на основе опыта эксплуатации и возможное отклонение их от принятых значений приводит к отличию действительных процессов от предполагаемых и определяет точность искомых величин в пределах 1—2%.
При расчете сложных тепловых схем электростанций высокого давления с развитой системой регенерации применяют аналитический метод расчета, при расчете более простых тепловых схем электростанций среднего и повышенного давления — метод постепенного приближения результатов расчета. Необходимые повторные расчеты просты и требуют меньше времени, чем совместное решение комплекса балансовых уравнений.
Последовательность расчета тепловой схемы вне зависимости от применяемого метода обычно принимается следующей:
Определяются тепловые и электрические нагрузки турбин, устанавливаемых на ТЭЦ при заданном режиме ее работы. Для этого соответственно требуемым параметрам пара, отпускаемого для внешних потребителей и на собственные нужды, устанавливается отпуск его из тех пли иных регулируемых отборов и противодавления турбин или из котлов и, исходя из условий наиболее экономичной работы ТЭЦ, производится распределение между турбинами суммарной тепловой и электрической нагрузки.
При принятом режиме, работы для каждой турбины строится рабочий процесс в is-диаграмме и определяются параметры пара в нерегулируемых отборах и коэффициенты недовыработки электроэнергии для регулируемых и нерегулируемых отборов.
Составляются и решаются материальные и тепловые балансы потоков пара, питательной и добавочной воды.
B первую очередь рассчитываются элементы, связанные с отпуском тепла внешним потребителям: сетевые подогреватели, редукционно-охладительные установки; при использовании в этих установках пара различных параметров расчет начинают с элементов, использующих пар более высокого давления. Например, сначала рассчитывают пиковый, а затем основной сетевые подогреватели. Расчет охладителей конденсата, входящих в состав установок для отпуска тепла, производится самостоятельно или работа охладителей отдельно не рассчитывается, а учитывается в уравнении теплового баланса установки в целом.
Затем рассчитываются установки для использования тепла продувочной воды и подогрева добавочной воды. Количество продувочной и добавочной воды принимается в долях расхода пара на турбину или в абсолютном выражении.
После этого рассчитывается система регенеративного подогрева питательной воды. Расчет регенеративной системы обычно ведут, начиная от последнего по ходу конденсата подогревателя низкого давления до деаэратора, затем от последнего по ходу воды подогревателя высокого давления до деаэратора или в обратном порядке.
Расход пара на атмосферные деаэраторы определяется в последнюю очередь. Расчет деаэраторов повышенного давления целесообразно выполнять непосредственно после расчета подогревателей высокого давления.
Составляется энергетическое уравнение турбины, и при аналитическом методе расчета путем совместного решения его с комплексом уравнений, полученных в результате расчета элементов установки, определяются расход пара на турбину, а также потоки пара, конденсата и воды в этих элементах.
При расчете методом постепенного приближения расход пара на турбину определяется непосредственно из решения энергетического уравнения, в которое подставляются значения расходов пара из отборов или противодавления турбины.
Составляется материальный баланс по воде и пару для каждой турбинной установки и для электростанции в целом. При расчете по методу постепенного приближения результаты его по расходу пара из котельной сравниваются с предварительно принятым и при расхождении их на величину более 1—2% расчет тепловой схемы повторяется до достижения необходимой сходимости результатов.
Определяются показатели, характеризующие тепловую экономичность работы электростанции.
Общие положения по расчету тепловых схем далее иллюстрируются примерами расчета ТЭЦ повышенного и высокого давления, выполненными в общем виде по методу постепенного приближения и аналитическому.
На основании результатов расчета тепловой схемы при принятых наивыгоднейших параметрах ГТУ уточняется ее вспомогательное оборудование.
