Методические указания к выполнению курсовой работы

Имени В. И. Ленина»

 

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БЛОКА

КОНДЕНСАЦИОННОЙ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Методические указания к выполнению курсовой работы

По курсу «Общая энергетика»

для студентов дневного и заочного обучения

электроэнергетического факультета

 

Иваново 2012

Составители: Е.В. БАРОЧКИН

А.Н. РОСЛЯКОВ

А.Е. БАРОЧКИН

Редактор: Г.Г. ОРЛОВ

 

 

Настоящие методические указания служат для закрепления знаний студентами по курсу «Общая энергетика» и связаны с выполнением курсовой работы, заключающейся в расчете тепловой схемы энергетического блока конденсационной электростанции (КЭС).

Методические указания предназначены для студентов электроэнергетического факультета дневной и заочной форм обучения.

 

 

Методические указания утверждены цикловой методической комиссией ТЭФ.

 

Рецензент.

 

Кафедра «Атомные электрические станции» Ивановского государственного энергетического университета.

Рекомендации по выполнению курсовой работы

и исходные данные для выбора и расчета тепловой схемы

Конденсационного блока

Студент выполняет курсовую работу для своих исходных данных. Они устанавливаются по данным табл. П 1.1 и П 1.2 соответственно по последней и предпоследней цифрам шифра (личного номера) студента-заочника (см. приложение 1). Работы, выполненные не по своему варианту, не рассматриваются.

При выполнении курсовой работы необходимо соблюдать следующие условия:

- расчеты сопровождать кратким пояснительным текстом, в котором указывать, какая величина взята из исходных данных, справочника, норм;

- вычисления проводить в единицах системы СИ, используя соответствующие таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара и h-s– диаграмму.

Принципы выбора элементов системы регенерации, расчета регенеративных подогревателей в тепловой схеме, а также определения энергетических показателей турбоустановки и блока в целом изложены в [1]. Там же изложены и некоторые справочные данные. Поэтому перед началом выполнения расчетов студенту будет полезно ознакомиться с указанной литературой.

Выполненная курсовая работа высылается в деканат в сроки обусловленные учебным планом. Оформление в рукописи на листках размером 210х300 мм (по ГОСТ).

Задание, на основании данных таблиц П 1.1 и П 1.2 (приложение 1), приводится перед расчетом тепловой схемы турбоустановки.

После выполнения расчетов составляется краткое описание турбоустановки и дается реферат.

Примеры выполнения титульного листа, реферата и описания турбоустановки даны в Приложении 2 методических указаний.

ПРИМЕР РАСЧЕТА 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 h-s – 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

На рис. 1 представлена принципиальная тепловая схема энергетического блока с конденсационной турбиной К-80-75. Тепловая схема состоит из: парового котла (ПК), паровой турбины (ТГ) с генератором (Г), конденсатора (К), конденсатного и питательного насосов (КН, ПН), и подогревателей поверхностного и смешивающего типов.

По ходу воды в схеме 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

Параметры пара в камерах отборов турбины К-80-75

Расчеты по системе регенерации и подсчет расхода пара 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 – h_н5) = K₅·D_пв·(h₅ – h₄);

D₄·(h₄ – h_н4) + D₅·(h_н5 – h_н4) = K₄·D_пв·(h_пв4 – h_пн);

где коэффициенты рассеяния тепла принимаем (для всех вариантов):

K₅ = 1, 009; K₄ = 1, 008;

Подставляя в уравнение известные величины, имеем:

D₅·(3146 – 1101, 7) = 1, 009·1, 02·D·(1078, 6 – 883, 4);

D₅ = 0, 0982713·D.

D₄·(3004 – 902, 8) + 0, 0982713·D·(1101, 7 – 902, 8) =

= 1, 008·1, 02·D·(883, 4 – 676);

2101, 2·D₄ +19, 5462·D = 213, 240384·D;

D₄ = ;

D₄ = 0, 0921826·D.

Таким образом имеем, слив конденсата из ПВД в деаэратор:

D₄ + D₅ = 0, 190454·D.

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 – h'_д) + (D₄ + D₅)·(h_н4 – h'_д) = K₃·[D'_пв·(h'_д – h_ок2)]

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, 190454·D – D_д = 0, 829546·D – D_д

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

D_д·(2866 – 670, 5) + 0, 190454·D·(902, 8 – 670, 5) =

= 1, 007·[(0, 829546·D – D_д)·(670, 5 – 511, 1)];

2195, 5·D_д + 44, 2425·D = 133, 155·D – 160, 516·D_д;

2356, 016·D_д = 88, 9125·D;

D_д = 0, 03774·D.

В этом случае:

D'_пв = 0, 829546·D – 0, 03774·D = 0, 791806·D

Расчет ПНД

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

Уравнение теплового баланса для П – 2:

D₂·(h₂ – h_н2) = K₂·D'_пв·(h_ок2 – h_сп);

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

D₂·(2686 – 529, 6) = 1, 005·0, 791806·D·(511, 1 – 332, 77);

D₂ = = 0, 0658082·D;

D₂ = 0, 0658082·D.

Уравнение теплового баланса для П – 1:

D₁·(h₁ – h_н1) + D₂·(h_н2 – h_н1) = K₁·D'_пв·(h_ок1 – h_эп);

D₁·(2472 – 331, 82) + 0, 0658082·D·(529, 6 – 331, 82) =

= 1, 004·0, 791806·D·(311, 9 – 135, 17);

2140, 18·D₁ + 13, 016·D = 140, 4956·D;

D₁ = ; D₁ = 0, 059565·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, 0982713·D;

D_IV = D₄ = 0, 0921826·D;

D_III = D_д = 0, 03774·D;

D_II = D₂ = 0, 0658082·D;

D_I = D₁ = 0, 059565·D.

И следовательно, суммарный расход пара на все отборы составит: S D_отб = 0, 3535671·D.

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

D_к = D - S D_отб = D – 0, 3535671·D, D_к = 0, 6464329·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, 791806·D – (0, 059565·D + 0, 0658082·D + 0, 02·D) =

= 0, 791806·D – 0, 1453732·D = 0, 6464383·D;

D^*_к = 0, 6464328·D.

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

Показатели турбоустановки

Удельный расход пара на турбину:

d_э = D / N_э = (367, 628·10³) / (80·10³) = 4, 6 кг/кВт.

Удельный расход тепла на производство электроэнергии:

где: h_пв = h_пв5 – энтальпия питательной воды за подогревателем №5; Q_э = 795436, 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:

Q_wэ = Q_э – D_дв·(h_пв – h_прир) = 795436, 7·10³ – 7, 35× (1078, 6 –

– 63, 15)·10³ = 795436, 7·10³ – 7464, 807·10³ = 787971, 893 кДж/ч,

где h_прир – энтальпия охлаждающей воды, поступающей в конденсатор из внешнего источника водоснабжения, температура воды в котором принимается 15°С и давление 2 бар ( для всех вариантов ), и тогда h_прир =63, 15 кДж/кг; D_дв – количество химически очищенной воды, подаваемой в цикл паротурбинной установки для восполнения потерь:

D_дв = 0, 02·D = 0, 02·367, 628 = 7, 35 т/ч.

Удельный расход тепла на выработку электроэнергии (без учета расхода на собственные нужды):

q_wэ = Q_wэ / N_э = 787971, 893·10³ / (80·10³) = 9849, 65 кДж/(кВт·ч).

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. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006.

3. Нормы технологического проектирования тепловых электрических станций и тепловых сетей. – М.: Энергия, 1974.

 

 

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Приложение 1

Таблица П 1.1

Последняя цифра шифра	Мощность турбины, Nэ, МВт	Начальные параметры	Основные характеристики условного процесса расширения пара в турбине	Подогрев конденсата в подогревателях
Давление рo, бар	Температура tо, °C	Потеря давления в органах регулирирования Dр1, %	Внутренний относительный КПД hоi, %	в эжекторном, Dtэп °С	в сальни-ковом, Dtсп, °С
					85, 0
					86, 0
					86, 5
					87, 0
					89, 0
					90, 0
					86, 0
					87, 0
					85, 0
					88, 0
					89, 0
					87, 0
					90, 0

Таблица П 1.2

Последняя цифра шифра	Конечное давление, рк, бар	Утечка в схеме в % от расхода пара на турбину, Dут	Число регенеративных подогревателей	Недогрев в поверхностных. регенеративных подогревателях (до tн) dtнед, °С	Потеря давление в паропроводах к поверхностным подогревателям DР, %, DP5, DP4, DP2, DP1.	КПД котла hк, %	Расход электроенергии на собственные нужды Рсн, %
	0, 06	1, 5			4, 5, 7, 8
	0, 05	2, 0			4, 5, 7, 8, 9
	0, 04	2, 5			4, 5, 6, 7, 8
	0, 03	2, 0			4, 5, 6, 7
	0, 03	2, 5			4, 5, 7, 8, 9
	0, 04	2, 0			4, 5, 6, 7
	0, 05	1, 5			4, 5, 7, 8,
	0, 06	2, 0			4, 5, 7, 8,
	0, 06	2, 0			4, 5, 7, 8,
	0, 07	2, 0			4, 5, 7, 8,
	0, 06	1, 0			4, 5, 7, 8,
	0, 08	2, 0			4, 5, 7, 8,
	0, 05	1, 5			4, 5, 7, 8,

Приложение 2

Лист 1

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

 

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический университет

имени В. И. Ленина»

 

Кафедра ТЭС

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по курсу «Общая энергетика»

К-80-75

 

Выполнил студент гр.

 

 

Руководитель

 

 

Иваново – 20 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 – 9942, 959 кДж/кВт;

2. Абсолютный электрический КПД турбоустановки: 36, 21%;

3. Удельный расход тепла на выработку электроэнергии (без учета расхода на собственные нужды): 9849, 65 кДж/кВт× ч;

4. КПД блока по выработке электроэнергии без учета расхода на собственные нужды (брутто): 32, 24%;

5. КПД турбоустановки по выработке электроэнергии: 36, 55%;

6. КПД блока «нетто»: 30, 0%;

7. Удельный расход условного топлива: 410, 0 г/(кВт·ч).

Лист 3

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, 62; 9, 0; 20, 57; 43, 92 бар. Система регенерации включает два подогревателя низкого давления (2 ПНД) поверхностного типа, один подогреватель смешивающего типа (Д – 6) и два подогревателя высокого давления (2 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.

Приложение 3

ТАБЛИЦЫ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ВОДЫ И ВОДЯНОГО ПАРА

I. Термодинамические свойства воды и водяного пара

в состоянии насыщения (по температуре)

12Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. I. Методические указания к изучению курса
2. II. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ (ГРАФИЧЕСКИХ) РАБОТ
3. В чем разница между подчинением учителю и следованием его указаниям?
4. ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ.
5. Давайте всем одинаковые указания
6. Запрещается давать оперативные указания о движении поездов на участке без ведома поездного диспетчера.
7. И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИХ ВЫПОЛНЕНИЮ
8. Инструкция по выполнению работы.
9. К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ
10. К выполнению контрольной работы.
11. К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ
12. К выполнению курсового проекта