Расчет тепловой схемы энергетического

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 ^брбл), %	32,23
5.КПД турбоустановки по выработке электроэнергии (hwэ), %	36,54
6.КПД блока “нетто” (hбл), %	30,0
7.Удельный расход условного топлива (bу^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 ) = 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 = 0,1911052×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 ) = 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 ) = 1,02×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	рв, 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