Расчет тепловой схемы энергетического

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

БЛОКА С КОНДЕНСАЦИОННОЙ ТУРБИНОЙ

К-80-75

Выполнил студент гр.

Руководитель

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

9932,357 кДж/КВт

2. Абсолютный электрический КПД турбоустановки: 36,25%

3.Удельный расход тепла на выработку электроэнергии

( без учета расхода на собственные нужды ), –9839.02 кДж/КВт*ч

4.КПД блока по выработке электроэнергии без учета расхода на собственные

нужды (брутто): h ^бр_бл = ( 32,27% )

5.КПД турбоустановки по выработке электроэнергии h_wэ = 36,59 %

6.КПД блока “нетто” h_бл = 30,0 %

7.Удельный расход условного топлива в_у^нг = 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%, следова-

тельно р’₀ = (1-Dр_р1 ) р₀ = (1-0,04 ) р₀ = 0,96р₀,

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

d t_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 - П-1;

сальниковый подогреватель - СП;

регенеративный поверхностный подогреватель - П-2;

смешивающий регенеративный подогреватель (деаэратор) - П-3;

регенеративный поверхностный подогреватель - П-4;

регенеративный поверхностный подогреватель - 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 .

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 ) = K₅ D _пв ( сt₅ - сt₄ );

D₄ ( h₄ – сt_н4 ) + D₅ ( сt_н5 – сt_н4 ) = K₄ D _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 = 0,1911052D.

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 ) = K₃ D_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 ) = 1,02D - 0,1911052D - D_д = 0,8288948D - D_д

Тогда при К_д = 1,007 (для всех вариатов): D_д ( 2864 - 670,4) + 0,1911052D (902,7 - 670,4) =

= 1,007 [(0,8288948D - D_д) ( 670,4 - 511,0 )];

2193,6 D_д + 44,3937 D =133,051 D - 160,516 D_д ;

2354,116 D_д = 88, 65726 D;

D_д = 0,03766 D.

В этом случае:

D’пв = 0,8288948 D - 0,03766 D = 0,791235 D

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 ) = K₂D’_п.в ( сt₂ - сt_сп );

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

D₂ ( 2682 - 529,6 ) = 1,005 × 0,795532 D ( 506,8 - 332,8 );

D₂ = = 0,0658349 D ;

D₂ = 0,0658349 D.

Уравнение теплового баланса для П – 1:

D₁( h₁- ct_н1) + D₂ ( ct_н2 - ct_н1 ) = K₁D’_пв ( ct₁ - ct_эп );

D₁( 2471 – 329,6 ) + 0,0658349 D ( 529,6 - 329,6 ) =

=1,004 × 0,791235 D ( 312,0 135,5);

2141,4 D₁ + 13,167 D = 140,2116 D ;

D₁ = ; D₁ = 0,059328 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 = 0,03766 D;

D_II = D₂ = 0,0658349 D;

D_I = D₁ = 0,059328 D.

И следовательно, суммарный расход пара на все отборы составит: S D_отб = 0,353928 D.

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

D_к = D - S D_отб = D - 0,3539281 D , D_к = 0,646072 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) = 0,791235D - (0,059328 D_к + 0,065835 D + 0,02 D)= = 0,791235 D - 0,145163 D = 0,646072 D;

D^*_к = 0,646072 D.

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

Показатели турбоустановки

Удельный расход пара на турбину, кг / кВт ,

d_э = D / Nэ = ( 367,253 × 10³ ) / ( 80 ×10³ ) = 4,59.

Удельный расход тепла на производство электроэнергии, кДж / кВт ,

где: сt_пв = сt₅ - энтальпия питательной воды за подогревателем № 5; Q_э = 794588,59 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 ) = 794588,6 × 10³ - 7,35 ( 1078,8 - 62,94 ) × 10³ =

= 794588,6 × 10³ - 7466,57* 10³ = 787122,03,

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 = 0,02×367,253 = 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 = 787122,03 × 10³ / 80 × 10³ = 9839,02.

Коэффициент полезного действия турбоустановки по выработке электроэнергии:

Удельный расход тепла на Дж, Дж / Дж,

.

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.

СОДЕРЖАНИЕ

стр

Рекомендации по выполнению курсовой работы и исходные данные для выбора и

расчета тепловой схемы конденсационного блок 3

Пример расчета тепловой схемы и определения энергетических показателей

теплоэнергетической установки с конденсационной турбиной 4

1. Составление тепловой схемы 5

2. Распределение подогревов питательной воды по регенеративным подогревателям 6

2.1 Давление пара в регенеративных отборах 6

2.2 Выбор места установки деаэратора и давления в нем………………… 7

2.3 Давление пара на регенеративные подогреватели………………………. 7

3. Построение условного процесса расширения пара в турбине в h-s - диаграмме 9

4. Параметры пара, питательной воды и конденсата (дренажей) в системе регенерации 11

5. Баланс пара, питательной и добавочной воды 13

6. Расчеты по системе регенерации и подсчет расхода пара на турбину 14

6.1. Расчет ПВД 14

6.2. Расчет деаэратора 15

6.3 Расчет ПНД 17

6.4. Суммарные расходы пара в отборы турбины и расход пара в конденсатор 18

6.5. Определение расхода пара на турбину 18

7. Энергетические показатели турбоустановки и блока котел – турбина 22

7.1 Показатели турбоустановки 22

7.2 Показатели работы блока котел – турбина 23

Список литературы. 24

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО