Проектирование тепловой электрической станции
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 действия цилиндра низкого давления. Используя значения давления в отборах находим на i-s диаграмме энтальпию пара в этих отборах. Принципиальная… Читать ещё >
Проектирование тепловой электрической станции (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Энергетика — сектор экономики, охватывающий сложную совокупность процессов преобразования и передачи энергии от источников природных энергетических ресурсов до приемников энергии включительно и представляет собой сложный развивающийся объект, исследование которого возможно только на основе системного подхода.
Энергетика сегодня занимает в жизни общества такое место, что не возможно оценить отказ от его благ. Вмести с тем и очень высока цена энергии: ее производство и транспорт.
Энергия является важнейшим фактором производства и жизнеобеспечения современного общества. Действительно, энергетическая составляющая на производство промышленной продукции и транспортные услуги в России превышает в настоящее время 17%, сельскохозяйственной продукции — 11%.
Топливно-энергетический (ТЭК) комплекс России — крупнейший инфраструктурный комплекс народного хозяйства. По состоянию на конец 2000 г. доля ТЭК в промышленном производстве составляла более 28%, в производственных фондах промышленности — около 38%, в экспорте более 50%, в налоговых поступлениях федерального бюджета — более 38%, в капиталовложениях — более 24%, по численности промышленно-производственного персонала — около 15%.
Устойчивое и эффективное функционирования и развитие энергетики необходимо для обеспечения большинства компонентов национальной безопасности — экономической, финансовой, внешнеэкономической, технологической и др. Электроэнергетика является важнейшим компонентом топливно-энергетического комплекса, его узловой, интегрирующей подсистемой.
1. Описание тепловой схемы и подготовка данных к расчёту
Принципиальная тепловая схема с турбиной Т-180−130 представлена на рисунке 2.1. Как видно из тепловой отпуск тепла осуществляется следующим образом: пар из двух теплофикационных, регулируемых отборов подается на две сетевые подогревательные установки включенные последовательно. Горячая вода подогревается в сетевых подогревателях и пиковом водогрейном котле.
Система регенерации состоит из четырёх подогревателей низкого давления, деаэратора и трёх подогревателей высокого давления. Слив конденсата из подогревателей высокого 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 используется котел барабанного типа, непрерывная продувка котла направляется в двухступенчатый расширитель. Для уменьшения тепловых потерь с продувочной водой используется поверхностный подогреватель химически очищенной воды (ПХОВ) из химводоочистки (ХВО). Из расширителя первой ступени (Р № 1) выпар направляется в деаэратор, из расширителя второй ступени (Р № 2) — в подогреватель низкого давления № 1. Пар из уплотнений поступает в сальниковый подогреватель (ОУ), а из основных эжекторов конденсатора — в охладитель эжекторного пара (ОЭ), что способствует дополнительному обогреву основного конденсата. Восполнение потерь конденсата химочищенной осуществляется в конденсатор турбины.
По заводским данным для турбины Т-180−130:
Электрическая мощность Wэ = 180 МВт;
Начальные параметры 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.
Потери 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 потери конденсата ;
Температура химически очищенной 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
Рисунок 2.1. — Принципиальная тепловая схема турбины Т-180−130
2. Расчет установки по подогреву сетевой воды
Рисунок 3.1 — Схема двухступенчатого подогрева сетевой воды
Расход сетевой воды, кг/с:
Тепловая нагрузка пиковых водогрейных котлов, МВт:
Коэффициент теплофикации:
Температура сетевой воды после верхнего сетевого подогревателя, С:
Температура сетевой воды после 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 потери 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 потери давления в трубопроводе 5%, МПа:
Расход пара на верхний сетевой подогреватель (из уравнения теплового баланса), кг/с:
Расход пара на нижний сетевой подогреватель (из уравнения теплового баланса), кг/с:
3. Построение процесса расширения пара на i-s диаграмме
Из характеристик турбины имеем:
Начальные параметры 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 параметры пара изменятся, МПа:
Теоретический процесс расширения пара от давления до давления, соответствующего давлению за ЦВД, изображается линией A0B0. При действительном процессе расширения энтальпию пара в точке «В» можно определить, 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 действия цилиндра высокого давления. Точку «С «определим с учетом потери давления в промперегреве? Рпп = 9,5%, МПа:
= ?Рпп = 2,77(1−0,095)0,95 = 2,38
где = 0,95 потери от дросселирования в цилиндре среднего давления.
Энтальпия в точке «Д», кДж/кг:
где = 3550,65 кД/кг — энтальпия пара за промежуточным перегревом; = 2908,867 кД/кг — теоретическая энтальпия пара за цилиндром среднего давления; = 0,882 внутренний относительный коэффициент полезного действия цилиндра среднего давления.
Потеря давления от дросселирования пара в цилиндре низкого давления, точка «Д», МПа :
= = 0,177 640,97 = 0,17 231
где = 0,97 потери 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 действия цилиндра низкого давления. Используя значения давления в отборах находим на i-s диаграмме энтальпию пара в этих отборах.
Рис. 4.1. — Процесс расширения пара
4. Определение параметров по элементам схемы
Подогреватель высокого давления (ПВД7). Давление пара в отборе 4,21 МПа. Принимая потерю 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 параметры по другим элементам схемы. Результаты сводим в таблицу 5.1
Таблица 5.1- параметры элементов тепловой 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 | 2998,1 | 2449,305 | ||||||
Давление пара у подогревателя, МПа | 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 | 27,15 | |||||
Энтальпия конденсата греющего пара, кДж/кг | 1087,4 | 974,62 | 802,66 | 697,14 | 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 | 27,15 | |||||
Энтальпия воды за подогревателем, кДж/кг | 1039,6 | 940,47 | 782,32 | 697,14 | 658,25 | 464,64 | 460,5 | 376,7 | 113,84 | |||
Использованный теплоперепад, кДж/кг | 274,02 | 366,12 | 542,9 | 542,9 | 716,77 | 918,65 | 1467,465 | |||||
5. Определение предварительного 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 = 0,5 185,448 = 0,927
Расход пара на уплотнение турбины, кг/с:
Dупл = 0,01Dт = 0,1 185,448 = 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. 8.1. — Схема расширителей непрерывной продувки
Из уравнений материального и теплового 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 второй ступени, кг/с:
Из уравнений материального и теплового баланса для второй 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 второй ступени расширителя; = 2266,1 кДж/кг — теплота парообразования при давлении РПНД1 = 0,089 МПа.
Количество воды, сливаемой в техническую канализацию, кг/с:
Количество химически очищенной воды, подаваемой в конденсатор, кг/с:
Из уравнения подогревателя ПХОВ найдём температуру химически очищенной воды на выходе из подогревателя, С:
где = 96,34 С — температура продувочной воды расширителя второй ступени, = 60 С — температура продувочной воды сливаемая в тех. канализацию после подогревателя химически очищенной воды.
баланс пар сепаратор вода
8. Расчёт регенеративной схемы (ПВД)
Уравнение теплового баланса для ПВД-7:
Расход пара на ПВД-7, кг/с:
Уравнение теплового баланса для ПВД-6:
Расход пара на ПВД-2, кг/с:
Уравнение теплового 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:
гдеперепад давления питательной воды в питательном нососе, МПа; = 0,108 м3/кг — удельный объем питательной воды; = 0,75 — КПД насоса.
9. Расчёт деаэратора
Уравнения материального баланса:
Уравнения теплового баланса:
Решив систему уравнений получим, кг/с:
10. Расчёт регенеративной схемы (ПНД)
Уравнение теплового баланса для ПНД-4:
Расход пара на ПНД-4, кг/с:
Уравнение теплового и материального баланса для ПНД-3 и ТС-1:
где = Dвс + Dнс = 52,95 + 51,704 = 104,654 кг/с — расход конденсата греющего пара после нижнего сетевого подогревателя.
Решив данную систему получим:
= 7,148 кг/с;
= 62,93 кг/с;
= 422,837 кДж/г;
Уравнение теплового и материального баланса для ПНД-2, ТС-2 и ПНД-1:
где С — температура основного конденсата перед ПНД-1; = 27,15 С — температура насыщения после 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
— полностью совпадает с ранее найденным значением.
Проверка по мощности:
180 000 = [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
180 000 = 180 003,36
Погрешность расчета составляет:
что допустимо.
В случае превышения допустимой погрешности уточняется коэффициент регенерации с последующим пересчетом расхода пара на турбину и системы регенерации:
11. Расчёт технико-экономических показателей работы станции
Старая методика
Расход тепла на котёл, кВт:
Полный расход топлива, кг/с:
Полный расход тепла на турбоустановку, кВт:
Тепло затраченное на теплового и производственного потребителей, кВт:
Выработка электрической энергии на тепловом потреблении, кВт:
Удельная выработка электрической энергии на тепловом потреблении, кВт· ч/ГДж:
Тепло затраченное на выработку электрической энергии, кВт:
КПД турбоустановки по производству электрической энергии:
КПД станции по производству электрической энергии:
КПД станции по производству тепла:
Удельный расход условного топлива на производство электрической энергии, г/кВт:
Удельный расход топлива на производство тепла, кг/гДж
Удельный расход тепла на выработку электрической энергии, кДж/кВт· ч:
Удельный расход пара на производство электрической энергии, кг/кВт· ч:
Расход топлива на выработку тепла, кг/с:
Расход топлива на выработку тепла, кг/с:
Новая методика
Расход тепла на котёл, кВт:
Полный расход топлива, кг/с:
Полный расход тепла на турбоустановку, кВт:
Тепло затраченное на теплового и производственного потребителей, кВт:
Расход тепла на выработку электроэнергии, кВт:
Расход топлива на выработку электроэнергии, кг/с:
где кВт;
кВт;
где
Удельный расход топлива на выработку электроэнергии, кг/кВт· ч:
Расход топлива на выработку тепла, кг/с:
где
Удельный расход топлива на выработку тепла, кг/ГДж:
где
Список использованных источников
1. Цыганок А. П., С. А. Михайленко. Проектирование тепловых электрических 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 свойства воды и водяного пара. — М: Энергия, 1980. — 425 с.