РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

Стр 1 из 3Следующая ⇒

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

БЛОКА С КОНДЕНСАЦИОННОЙ ТУРБИНОЙ

К-80-75

Выполнил студент гр.

Руководитель:

Д.т.н. проф. кафедры ТЭС

__________________ Е.В. Барочкин

Иваново - 200 г.

Р Е Ф Е Р А Т

Выполнен расчет тепловой схемы энергетического блока с турбиной

К-80-75. Система регенерации включает в себя два ПНД, деаэратор и два ПВД.

В результате расчета тепловой схемы получены следующие энергетические показатели:

1.Удельный расход тепла на производство электроэнергии, кДж/кВт	9944, 609
2. Абсолютный электрический КПД турбоустановки, %	36, 20
3.Удельный расход тепла на выработку электроэнергии ( без учета расхода на собственные нужды ), кДж/кВт× ч	9851, 28
4.КПД блока по выработке электроэнергии без учета расхода на собственные нужды (брутто) (h ^бр_бл), %	32, 23
5.КПД турбоустановки по выработке электроэнергии (h_w_э), %	36, 54
6.КПД блока “нетто” (h_бл), %	30, 0
7.Удельный расход условного топлива (b_у^нг), г у.т/кВт× ч	410, 0

Описание турбоустановки. Основное и вспомогательное оборудование блока

Энергетический блок мощностью 80 МВт включает турбогенератор в составе паровой турбины на параметры р₀ = 75 бар, t₀ = 435 °C с n = 3000 об/мин и электрического генератора переменного трехфазного тока с водородным охлаждением и котельный агрегат номинальной производительностью D = 380 т / ч и параметрами р_к = 85 бар, t_пе = 440 °C с естественной циркуляцией.

Питательный насос блока имеет номинальные характеристики:

производительность Q_н = 430 м³ / ч;

напор на нагнетание р_н = 100 бар.

Турбина имеет пять нерегулируемых отборов на регенерацию с давлением в камере отбора: 0, 5; 2, 6; 9, 0; 20, 5; 44 бар. Система регенерации включает два подогревателя низкого давления (2 х ПНД ) поверхностного типа, один подогреватель смешивающего типа (Д - 6) и два подогревателя высокого давления (2 х ПВД) поверхностного типа. Слив конденсата греющего пара каскадный, из ПВД в деаэратор, из ПНД - в конденсатор.

Для использования тепла отработанного пара основных эжекторов конденсационной установки в схеме предусмотрен эжекторный подогреватель (ЭП). Для использования тепла пара, прошедшего через концевые лабиринтные уплотнения, предусмотрен так называемый “сальниковый подогреватель” (СП).

Утечки цикла и потеря с продувкой котлоагрегата восполняются химически очищенной водой; подача ее производится в конденсатор турбины. Тепло продувочной воды котлоагрегата не используется.

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ

УСТАНОВКИ С КОНДЕНСАЦИОННОЙ ТУРБИНОЙ

Задание

Составить и рассчитать тепловую схему турбоустановки, выбрать паровой котел и вспомогательное оборудование при следующих исходных данных:

1. Номинальная мощность турбогенератора N = 80 МВт.

2. Начальные параметры и конечное давление в цикле: р₀ = 75 бар,

t₀ = 435°С,

р_к = 0, 04 бар.

3. Основные характеристики условного процесса турбины в hs - диаграмме:

а) потеря давления в органах регулирования турбины: Dр_р1 = 4%, следовательно р¢ ₀ = (1-Dр_р1 )× р₀ = (1-0, 04 )× р₀ = 0, 96× р₀,

б) внутренний относительный КПД турбины h_оi= 0, 82.

4. В системе регенерации пять регенеративных подогревателей (m = 5); из них четыре поверхностного типа и один смешивающего - деаэратор. Давление в деаэраторе выбрать стандартным равным 6 бар.

5. Утечки цикла D_ут = 2% от расхода пара на турбину; подогрев воды в эжекторном и сальниковым подогревателях Dt_эп= 3 °С и Dt_сп = 5 °С.

6. Потери давления в паропроводах от камер отборов до поверхностных подогревателей принять Dр₅= 4%, Dр₄=5%, Dр₂= 7%, Dр₁= 8%.

7. Поверхностные подогреватели без охладителей пара и охладителей конденсата; слив конденсата каскадный; недогрев воды в подогревателях dt_нед = 5 °C.

8. При расчете энергетических показателей блока принять:

- КПД котла h_к= 90 %,

- удельный расход электроэнергии на собственные нужды – р_сн = 7 %.

Составление тепловой схемы

По ходу воды в тепловой схме предусмотрены:

· эжекторный подогреватель - ЭП;

· регенеративный поверхностный подогреватель низкого давления - П-1;

· сальниковый подогреватель - СП;

· регенеративный поверхностный подогреватель низкого давления - П-2;

· смешивающий регенеративный подогреватель (деаэратор) - П-3;

· регенеративный поверхностный подогреватель высокого давления - П-4;

· регенеративный поверхностный подогреватель высокого давления - П-5.

Восполнение утечек цикла осуществляется химически очищенной водой в конденсатор турбины. Вода на очистку забирается из обратного циркуляционного водовода. Для создания оптимальных условий коагуляции она подогревается до 40 °С отборным паром турбины.

Распределение подогревов питательной воды по

Регенеративным подогревателям

Выбор места установки деаэратора и давление в нем

При заданном числе регенеративных подогревателе m = 5 в качестве деаэратора установлен подогреватель смешивающего типа П-3. При t₃= 163, 9°С давление в нем составит:

р_д = р_нас » 6, 8 бар.

Несмотря на это, выбираем стандартный деаэратор на давление р_д = 6 бар (Д - 6). По таблице II [2] для него определяем температуру и энтальпия воды:

температура воды t_д= 158, 84 °С;

энтальпия воды сt_д= 670, 4 °С.

Параметры пара в камерах отборов турбины К-80-75

Расчеты по системе регенерации и подсчет расходапара на турбину

Расчет ПВД

Расчетная схема ПВД с необходимыми расчетными данными (энтальпиями пара, питательной воды и дренажа из таблицы 2) дается на рис.4.

Уравнения теплового баланса подогревателей:

D₅( h₅– сt_н5) = K₅D_пв( сt₅- сt₄);

D₄( h₄– сt_н4) + D₅( сt_н5– сt_н4) = K₄D_пв (сt₄- сt_пн);

где коэффициенты рассеяния тепла принимаем (для всех вариантов):

K₅= 1, 009; K₄= 1, 008;

Подставляя в уравнение известные величины имеем:

D₅( 3138 – 1101, 7 ) = 1, 009 × 1, 02 D (1078, 8 - 883, 3);

D₅ = 0, 0988066 D.

D₄ (3000 - 902, 7) + 0, 0988066 D (1101, 7 - 902, 7) = 1, 008 × 1, 02 D (883, 3 - 675, 9);

2097, 3 D₄ +19, 6625 D = 213, 24 D;

D₄ = ;

D₄ = 0, 0922986× D.

Таким образом имеем, слив конденсата из ПВД в деаэратор:

D₄ + D₅ = 0, 1911052× D.

В случае, если в системе регенерации три ПВД (например при m = 7), должно быть составлено уравнение теплового баланса третьего подогревателя:

D₃ (h₃– сt_н3) + (D₄ + D₅) ( сt_н4– сt_н3) = K₃D_п.в(сt₃- сt_п.н).

Расчет деаэратора

Расчетная схема с необходимыми расчетными данными дана на рис. 5.

Уравнение теплового баланса запишем в следующем виде, исходя из условия, что пар «выпара» деаэратора не учитывается в тепловом балансе, т.к. его величина невелика:

D_д× ( h₃- сt_д) + ( D₄ + D₅)× ( сt_H4- сt_д) = K₃× [D’_пв× ( сt_д- сt₂)]

Количество питательной воды, идущей из ПНД, (D’_пв) определяется из материального баланса деаэратора:

D¢ _пв = D_пв - (D₅ + D₄ + D_д) = 1, 02× D - 0, 1911052× D - D_д= 0, 8288948× D - D_д

Тогда при К_д = 1, 007 (для всех вариатов):

D_д× (2864 - 670, 4) + 0, 1911052× D× (902, 7 - 670, 4) = 1, 007× [(0, 8288948× D - D_д)× (670, 4 - 506, 8)];

2193, 6× D_д+ 44, 3937× D =136, 556× D - 164, 745× D_д;

2358, 345× D_д= 92, 1623× D;

D_д= 0, 03908× D.

В этом случае:

D¢ _пв = 0, 8288948× D - 0, 03908× D = 0, 789815× D

Таблица 2

Параметры питательной воды и конденсата в системе регенерации турбины К – 80 – 75

Подогреватели	Пар в камере отбора (из табл. 1)	Потеря давления впаропроводе Dр1, %	Пар у регенеративного подогревателя	Питательная вода за подогревателями	Конденсат из подогревателей
р, бар	h, кДж кг	t, °С	р, бар	h, кДж кг	tн, °С	р_в, Бар	t, °С	сt, кДж кг	tн, °С	сtн, кДж кг

П –5	44, 0				42, 2		253, 5		248, 5	1078, 8	253, 5	1101, 7
П –4	20, 5				19, 5		211, 2		206, 2	883, 3	211, 2	902, 7
За питательным насосом	__	__	__	__	__	__	__		158, 8	675, 9	__	__
Д –6 (П –3)	9, 0			__	6, 0		158, 8	6, 0	158, 8	670, 4	__	__
П –2	2, 6		126, 1		2, 4		126, 1	9, 0	121, 1	506, 8	126, 1	529, 6
СП	--	--	--	--	--	--	--	10, 0	79, 3	332, 8	__	__
П –1	0, 5		78, 74		0, 45		78, 74	10, 5	73, 74	312, 8	78, 74	329, 6
ЭП	__	__	__	__	__	__	__	11, 5	32, 0	135, 0	__	__
За конден. насосом	__	__	__	__	__	__	__	12, 0	29, 0	122, 6	__	__
Конденсатор	0, 04	2199, 3		__	__	__	__	0, 04		121, 4	__	__

1)-повышение энтальпии в питательном насосе

2)- повышение энтальпии в конденсатном насосе

Расчет ПНД

Расчетная схема ПНД с необходимыми данными дана об энтальпии потоков теплоносителей дается на рис.6.

Уравнение теплового баланса для П – 2:

D₂× (h₂ - сt_н2) = K₂× D¢ _п.в× (сt₂ - сt_сп);

где ct_сп – энтальпия пара за сальниковым подогревателем (из табл.2, стр.13).

D₂× (2682 - 529, 6) = 1, 005 × 0, 789815× D× (506, 8 - 332, 8);

D₂ = = 0, 0657167× D;

D₂ = 0, 0657167× D.

Уравнение теплового баланса для П – 1:

D₁× (h₁- ct_н1) + D₂× (ct_н2 - ct_н1) = K₁× D¢ _пв× (ct₁ - ct_эп);

D₁× (2471 – 329, 6) + 0, 0657167× D× (529, 6 - 329, 6) = 1, 004× 0, 789815× D× (312, 8 -135, 5);

2141, 4× D₁+ 13, 143× D = 140, 9908× D;

D₁= ; D₁= 0, 059703 D.

И расход пара в конденсатор

Согласно расчетной тепловой схеме рис.1 и выполненным расчетам по определению расходов пара на подключенные подогреватели, расходы пара из отборов турбины равны:

D_V = D₅ = 0, 0988066× D;

D_IV = D₄ = 0, 0922986× D;

D_III = D_д = 0, 03908× D;

D_II = D₂ = 0, 0657167× D;

D_I = D₁ = 0, 059703× D.

И следовательно, суммарный расход пара на все отборы составит: S D_отб = 0, 355605× D.

Расход пара в конденсатор турбины определяется из уравнения, характеризующего баланс потоков пара в турбине:

D_к = D - S D_отб= D - 0, 355605× D, D_к = 0, 644395× D.

Правильность выполненных расчетов устанавливается подсчетом расхода пара в конденсаторе по балансу потоков конденсата в тепловой схеме:

D^*_к = D¢ _пв – (D₁+ D₂ + D_ку) = 0, 78981× D – (0, 059703× D_к + 0, 0657167× D + 0, 02× D)=

= 0, 78981× D – 0, 145420× D = 0, 644395× D;

D^*_к = 0, 644995× D.

D^*_к = D_к, что свидетельствует о правильности расчетов.

Показатели турбоустановки

Удельный расход пара на турбину, кг / кВт,

d_э = D / Nэ = ( 367, 706 × 10³ ) / ( 80 × 10³ ) = 4, 60.

Удельный расход тепла на производство электроэнергии, кДж / кВт,

где: сt_пв= сt₅ - энтальпия питательной воды за подогревателем № 5; Q_э= 795568, 7 кДж/ч - расход тепла на производство электроэнергии.

Абсолютный электрический КПД турбоустановки:

Расход тепла в турбинной установке на выработку электроэнергии, без учета затрат тепла на подогрев химически очищенной воды подаваемой в цикл паротурбинной установки для восполнения потерь, кДж / ч:

Q_wэ= Q_э- D_дв× (сt_пв - сt_прир) = 795568, 7× 10³ - 7, 35× (1078, 8 - 62, 94) × 10³ =

= 795568, 7× 10³ - 7466, 57× 10³ = 788102, 13,

где сt_прир– энтальпия охлаждающей воды, поступающей в конденсатор из внешнего источника водоснабжения, температура воды в котором принимается 15 °С ( для всех вариантов ), и тогда сt_прир=62, 94 кДж / кг; D_дв- количество химически очищенной воды подаваемой в цикл паротурбинной установки для восполнения потерь:

D_дв= 0, 02× D = 0, 02× 367, 706 = 7, 35 т/ч

Удельный расход тепла на выработку электроэнергии (без учета расхода на собственные нужды), кДж /(кВт × ч),

q_wэ = Q_wэ / N_э = 788102, 13 × 10³ / 80 × 10³ = 9851, 28.

Коэффициент полезного действия турбоустановки по выработке электроэнергии:

Список литературы

1. Ушаков Г.А. Расчет тепловой схемы энергетического блока конденсационной электростанции: Учеб. пособие / Иван. энергетич. ин-т. - Иваново, 1979.

2. Ривкин С.Л., Александров А.А.. Термодинамические свойства воды и водяного пара. М.: Энергоатомиздат, 1984.

3. Вукалович М.П.. Теплофизические свойства воды и водяного пара.

М.: Машиностроение, 1967.

4. Нормы технологического проектирования тепловых электрических станций и тепловых сетей. - М.: Энергия, 1974.

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

12 3 Следующая ⇒