(5 оценок, среднее: 4,80 из 5)
Загрузка...
Учебная работа. Проектирование тепловой электрической станции
Энергетика — сектор экономики, обхватывающий сложную совокупа действий преобразования и передачи энергии от источников природных энергетических ресурсов до приемников энергии включительно и представляет собой непростой развивающийся объект, исследование которого может быть лишь на базе системного подхода.
Энергетика сейчас занимает в жизни общества такое пространство, что не может быть оценить отказ от его благ. Вмести с тем и весьма высока стоимость энергии: ее Создание и транспорт.
Энергия является важным фактором производства и жизнеобеспечения современного общества. Вправду, энергетическая составляющая на Создание промышленной продукции и транспортные услуги в Рф превосходит в истинное время 17%, сельскохозяйственной продукции — 11%.
Топливно-энергетический (ТЭК) комплекс Рф — наикрупнейший инфраструктурный комплекс народного хозяйства. По состоянию на конец 2000 г. толика ТЭК в промышленном производстве составляла наиболее 28%, в производственных фондах индустрии — около 38%, в экспорте наиболее 50%, в налоговых поступлениях федерального бюджета — наиболее 38%, в финансовложениях — наиболее 24%, по численности промышленно-производственного персонала — около 15%.
Устойчивое и действенное функционирования и развитие энергетики нужно для обеспечения большинства компонент государственной сохранности — экономической, денежной, внешнеэкономической, технологической и др. Электроэнергетика является важным компонентом топливно-энергетического комплекса, его узловой, интегрирующей подсистемой.
1. Описание термический схемы и подготовка данных к расчёту
Принципная термическая схема с турбиной Т-180-130 представлена на рисунке 2.1. Как видно из термический отпуск тепла осуществляется последующим образом: пар из 2-ух теплофикационных, регулируемых отборов подается на две сетевые подогревательные установки включенные поочередно. Жгучая вода подогревается в сетевых подогревателях и пиковом водогрейном котле.
Система регенерации состоит из четырёх подогревателей низкого давления, деаэратора и трёх подогревателей высочайшего давления. Слив конденсата из подогревателей высочайшего давления (ПВД) — каскадный в деаэратор. Слив конденсата из подогревателей низкого давления (ПНД) — каскадный в ПНД № 1 и из него дренажным насосом (ДН) в линию основного конденсата. В схеме употребляется котел барабанного типа, непрерывная продувка котла направляется в двухступенчатый расширитель. Для уменьшения термических утрат с продувочной водой употребляется поверхностный подогреватель химически чистой воды (ПХОВ) из химводоочистки (ХВО). Из расширителя первой ступени (Р №1) выпар направляется в деаэратор, из расширителя 2-ой ступени (Р № 2) — в подогреватель низкого давления № 1. Пар из уплотнений поступает в сальниковый подогреватель (ОУ), а из главных эжекторов конденсатора — в охладитель эжекторного пара (ОЭ), что содействует доп подогреву основного конденсата. Восполнение утрат конденсата химочищенной осуществляется в конденсатор турбины.
По заводским данным для турбины Т-180-130:
Электронная мощность Wэ = 180 МВт;
Исходные характеристики пара:
давление P0 = 12,75 МПа;
Температура t0 = 540 С;
давление в конденсаторе турбины Pк = 0,0036 Мпа;
давление в регулируемых отборах пара:
верхнего Р от 0,06 до 0,2 МПа;
нижнего Р от 0,05 до 0,15 МПа;
Число отборов пара на регенерацию — 7;
давление в отборах:
Pот1 = 4,21 МПа;
Pот2 = 2,77 МПа;
Pот3 = 1,29 МПа;
Pот4 = 0,672 МПа;
Pот5 = 0,264 МПа;
Pот6 = 0,2 МПа;
Pот7 = 0,15 МПа;
Расчётные значения внутреннего относительного КПД по отсекам:
; ; ;
КПД дросселирования по отсекам:
; ; ;
Электромеханический КПД эм = 0,98.
Утраты давления пара в промперегреве ?Рпп = 9,5%
Расход продувочной воды прод = 1,5%;
Расход пара на собственные нужды машинного отделения ;
Расход пара на собственные котельного цеха ;
Внутристанционные утраты конденсата ;
температура химически чистой воды tхов = 30 С;
Нагрев воды в сальниковом и эжекторном подогревателях tэж + tсп = 15 C;
КПД подогревателей поверхностного типа .
Недогрев воды до температуры насыщения в ПВД ПВД = 2 С.
Недогрев воды до температуры насыщения в ПНД ПНД = 4 С.
Температурный график сети для г. Красноярска принимаем 150/70
Набросок 1 — Принципная термическая схема турбины Т-180-130
2. Расчет установки по обогреву сетевой воды
Набросок 2 — Схема двухступенчатого обогрева сетевой воды
Расход сетевой воды, кг/с:
Термическая перегрузка пиковых водогрейных котлов, МВт:
Коэффициент теплофикации:
температура сетевой воды опосля верхнего сетевого подогревателя, С:
температура сетевой воды опосля нижнего сетевого подогревателя, С:
температура насыщения конденсирующего пара верхнего сетевого подогревателя, С:
Энтальпия насыщения конденсирующего пара верхнего сетевого подогревателя, кД/кг С:
давление пара в корпусе верхнего сетевого подогревателя, МПа:
давление пара в шестом отборе турбины с учетом утраты давления в трубопроводе 5 %, МПа:
Температура насыщения конденсирующего пара нижнего сетевого подогревателя, С:
Энтальпия насыщения конденсирующего пара нижнего сетевого подогревателя, кД/кг С:
давление пара в корпусе нижнего сетевого подогревателя, МПа:
давление пара в седьмом отборе турбины с учетом утраты давления в трубопроводе 5 %, МПа:
Расход пара на верхний сетевой подогреватель (из уравнения термического баланса), кг/с:
Расход пара на нижний сетевой подогреватель (из уравнения термического баланса), кг/с:
3. Построение процесса расширения пара на i-s диаграмме
Из черт турбины имеем:
Исходные характеристики пара:
давление P0 = 12,75 МПа;
Температура t0 = 540 С;
Находим на i-s диаграмме (рис. 3.1) точку А0. С учётом дросселирования пара в регулирующих органах ЦВД характеристики пара поменяются, МПа:
Теоретический процесс расширения пара от давления до давления , соответственного давлению за ЦВД, изображается линией A0B0. При реальном процессе расширения энтальпию пара в точке “В” можно найти, кД/кг:
где = 3014,476 кД/кг — энтальпия пара в конце теоретического процесса расширения; = 3447,754 кД/кг — энтальпия острого; = 0,845 внутренний относительный коэффициент полезного деяния цилиндра высочайшего давления. Точку “С “ определим с учетом утраты давления в промперегреве ?Рпп = 9,5%, МПа:
= ?Рпп = 2,77(1-0,095)0,95 = 2,38
где = 0,95 утраты от дросселирования в цилиндре среднего давления.
Энтальпия в точке “Д”, кДж/кг:
где = 3550,65 кД/кг — энтальпия пара за промежным перегревом; = 2908,867 кД/кг — теоретическая энтальпия пара за цилиндром среднего давления; = 0,882 внутренний относительный коэффициент полезного деяния цилиндра среднего давления.
Утрата давления от дросселирования пара в цилиндре низкого давления, точка “Д”, МПа :
= = 0,177640,97 = 0,17231
где = 0,97 утраты от дросселирования в цилиндре низкого давления.
Энтальпия а точке “Е”, кДж/кг:
где = 2908,867 кД/кг — энтальпия пара перед цилиндром низкого давления; = 2293,407 кД/кг — теоретическая энтальпия пара за цилиндром низкого давления при давлении в конденсаторе Рк = 0,0036 МПа; = 0,876 внутренний относительный коэффициент полезного деяния цилиндра низкого давления. Используя значения давления в отборах находим на i-s диаграмме энтальпию пара в этих отборах.
Рис. 3 — процесс расширения пара
4. Определение характеристик по элементам схемы
Подогреватель высочайшего давления (ПВД7). Давление пара в отборе 4,21 МПа. Принимая утрату давления 5 %, находим давление пара у подогревателя, МПа:
температура насыщения греющего пара, С:
tн = 250,36
Энтальпия конденсата греющего пара, кДж/кг:
hн = 1087,426
температура питательной воды за подогревателем с учётом недогрева, С:
tпв = tн — = 250,36 — 2 = 248,36
Энтальпия питательной воды, кДж/кг:
hпв = tпв·Св = 248,36·4,186 = 1039,63
Энтальпия греющего пара, кДж/кг:
iотб = 3173,73
Использованный теплоперепад на турбине, кДж/кг:
h = i0 — iотб = 3447,75 — 3173,73 = 274,02
Также рассматриваем характеристики по остальным элементам схемы. Результаты сводим в таблицу 5.1
Таблица 1- характеристики частей термический схемы
Наименование величины
ПВД7
ПВД6
ПВД5
Деаэратор
ПНД4
ПНД3
ПНД2
СП2
ПНД1
СП1
Конденсатор
давление отборного пара, МПа
4,21
2,77
1,29
1,29
0,672
0,264
0,178
0,178
0,089
0,089
0,0036
Энтальпия пара, кДж/кг
3173,7
3081,6
3373,8
3373,8
3200
2998,1
2909
2909
2827
2827
2449,305
давление пара у подогревателя, МПа
4
2,63
1,225
0,7
0,638
0,251
0,169
0,169
0,085
0,085
0,0036
Температура насыщения греющего пара, С
250,36
226,67
188,89
164,95
161,25
127,5
115
115
95
95
27,15
Энтальпия конденсата греющего пара, кДж/кг
1087,4
974,62
802,66
697,14
681
536
482,5
482,5
397,7
397,7
113,84
температура воды за подогревателем, С
248,36
224,67
186,89
164,95
157,25
123,5
111
110
91
90
27,15
Энтальпия воды за подогревателем, кДж/кг
1039,6
940,47
782,32
697,14
658,25
517
464,64
460,5
381
376,7
113,84
Использованный теплоперепад, кДж/кг
274,02
366,12
542,9
542,9
716,77
918,65
1008
1008
1090
1090
1467,465
5. Определение подготовительного расхода пара на турбину
Коэффициент недоиспользования мощности отопительных отборов:
для первого отбора:
для второго отбора:
Принимая коэффициент регенерации Kр = 1,196 расход пара на турбину составит, кг/с:
где Hi = 1467,465 кДж/кг — теплоперепад срабатываемый турбиной, эм = 0,98 — электромеханический КПД.
6. Баланс пара и конденсата
Расход пара на эжектор принят 0,5 % от расхода пара на турбину, кг/с:
Dэж = 0,005Dт = 0,005185,448 = 0,927
Расход пара на уплотнение турбины, кг/с:
Dупл = 0,01Dт = 0,01185,448 = 1,854
Утечки пара и конденсата, кг/с:
Dут = Dт = 185,448 = 2,04
Расход пара на собственные нужды, кг/с:
Dсн = Dт = 185,448 = 4,451
Расход перегретого пара, кг/с:
Dпе = Dт + Dэж + Dупл + Dут + Dсн = 185,448 + 0,927 + 1,854 + 2,04 + 4,451 = 194,21
Расход продувочной воды, кг/с:
Gпр = Dпе = 194,21 = 2,921
Расход питательной воды с учетом продувки, кг/с:
7. Расчёт сепараторов непрерывной продувки
Рис. 4 — Схема расширителей непрерывной продувки
Из уравнений вещественного и термического баланса для первой ступени расширителя найдём количество вторичного пара, кг/с:
где hпр = 1649,67 кДж/кг — энтальпия воды в барабане парогенератора при Рб = 16 МПа; = 697,14 кДж/кг — энтальпия продувочной воды, сливаемой из первой ступени расширителя; = 2065,61 кДж/кг — теплота парообразования при давлении Рд = 0,7 МПа.
Расход продувочной воды в расширитель 2-ой ступени, кг/с:
Из уравнений вещественного и термического баланса для 2-ой ступени расширителя найдём количество вторичного пара, кг/с:
где = 697,14 кДж/кг — энтальпия продувочной воды поступающая из первой ступени расширителя; = 403,67 кДж/кг — энтальпия продувочной воды, сливаемой из 2-ой ступени расширителя; = 2266,1 кДж/кг — теплота парообразования при давлении РПНД1 = 0,089 МПа.
количество воды, сливаемой в техно сточную канаву, кг/с:
количество химически чистой воды, подаваемой в конденсатор, кг/с:
Из уравнения подогревателя ПХОВ найдём температуру химически чистой воды на выходе из подогревателя, С:
где = 96,34 С — температура продувочной воды расширителя 2-ой ступени, = 60 С — температура продувочной воды сливаемая в тех. сточную канаву опосля подогревателя химически чистой воды.
баланс пар сепаратор вода
8. Расчёт регенеративной схемы (ПВД)
Уравнение термического баланса для ПВД-7:
Расход пара на ПВД-7, кг/с:
Уравнение термического баланса для ПВД-6:
Расход пара на ПВД-2, кг/с:
Уравнение термического баланса для ПВД-5:
Расход пара на ПВД-5, кг/с:
где энтальпию питательной воды на входе в ПВД-5 определим с учётом нагрева её в питательном насосе, кДж/кг:
где -перепад давления питательной воды в питательном нососе, МПа; = 0,00108 м3/кг — удельный размер питательной воды; = 0,75 — КПД насоса.
9. Расчёт деаэратора
Уравнения вещественного баланса:
Уравнения термического баланса:
Решив систему уравнений получим, кг/с:
10. Расчёт регенеративной схемы (ПНД)
Уравнение термического баланса для ПНД-4:
Расход пара на ПНД-4, кг/с:
Уравнение термического и вещественного баланса для ПНД-3 и ТС-1:
где = Dвс + Dнс = 52,95 + 51,704 = 104,654 кг/с — расход конденсата греющего пара опосля нижнего сетевого подогревателя.
Решив данную систему получим:
= 7,148 кг/с;
= 62,93 кг/с;
= 422,837 кДж/г;
Уравнение термического и вещественного баланса для ПНД-2, ТС-2 и ПНД-1:
где С — температура основного конденсата перед ПНД-1; = 27,15 С — температура насыщения опосля конденсатора; = 15 С — нагрев основного конденсата в охладителе эжекторов и охладителе уплотнений;
Решив данную систему получим:
= 1,694 кг/с;
= 2,737 кг/с;
= 41,56 кг/с;
=386,672 кДж/г;
Расхода пара в конденсатор, кг/с:
Проверка баланса пара в турбине:
= 185,448 — (9,583 + 14,502 + 3,256 + 1,368 + 9,6 + 7,178 + 1,694 + 2,737 + 52,95 + 51,704) =30,917
— вполне совпадает с ранее отысканным значением.
Проверка по мощности:
180000 = [9,583·274,02 + 14,502·366,12 + (3,256 + 1,368)·542,9 + 9,6·716,77 + 7,178·918,65 + (1,694 + 52,95)·1008 + (2,737 + 51,704)·1090 + 30,917·1467,465]0,98
180000 = 180003,36
Погрешность расчета составляет:
что допустимо.
В случае превышения допустимой погрешности уточняется коэффициент регенерации с следующим пересчетом расхода пара на турбину и системы регенерации:
11. Расчёт технико-экономических характеристик работы станции
Древняя методика
Расход тепла на котёл, кВт:
Полный расход горючего, кг/с:
Полный расход тепла на турбоустановку, кВт:
Тепло затраченное на термического и производственного потребителей, кВт:
Выработка электронной энергии на термическом потреблении, кВт:
Удельная выработка электронной энергии на термическом потреблении, кВт·ч/ГДж:
Тепло затраченное на выработку электронной энергии, кВт:
КПД турбоустановки по производству электронной энергии:
КПД станции по производству электронной энергии:
КПД станции по производству тепла:
Удельный расход условного горючего на Создание электронной энергии, г/кВт:
Удельный расход горючего на Создание тепла, кг/гДж
Удельный расход тепла на выработку электронной энергии, кДж/кВт·ч:
Удельный расход пара на Создание электронной энергии, кг/кВт·ч:
Расход горючего на выработку тепла, кг/с:
Расход горючего на выработку тепла, кг/с:
Новенькая методика
Расход тепла на котёл, кВт:
Полный расход горючего, кг/с:
Полный расход тепла на турбоустановку, кВт:
Тепло затраченное на термического и производственного потребителей, кВт:
Расход тепла на выработку электроэнергии, кВт:
Расход горючего на выработку электроэнергии, кг/с:
где кВт;
кВт;
где
Удельный расход горючего на выработку электроэнергии, кг/кВт·ч:
Расход горючего на выработку тепла, кг/с:
где
Удельный расход горючего на выработку тепла, кг/ГДж:
где
Перечень использованных источников
1. Цыганок А.П., С.А. Михайленко. Проектирование термических электронных станций: Учебное пособие — Красноярск: КРПИ, 1991. — 119 с.
2. Яблоков Л.Д., Логинов И.Г. Паровые и газовые турбоустановки. — М: Энергоатомиздат, 1988. — 352 с.
3. Ривкин С.Л., Александров А.А. Теплофизические характеристики воды и водяного пара. — М: Энергия, 1980. — 425 с.
]]>