Расчет тепловой схемы энергетического блока конденсационной электростанции

В курсовой работе значения этих КПД те же. 

Определяем  величину D_m × H_im  для каждого отбора:

D_V×( h₀ - h₅ ) = 0,0857097×D×(3307,8 - 3200) = 9,23951×D_;

D_IV×( h₀ - h₄ ) = 0,0940728×D×(3307,8 - 3048) = 24,44011×D_;

D_III×( h₀ - h₃ ) =  0,03245×D×(3307,8 - 2932) =12,19471×D;

D_II×( h₀ - h₂ )  =  0,0782339×D×(3307,8 - 2708) = 46,92469×D;

D_I×( h₀ - h₁ )  =  0,0561984×D×(3307,8 - 2504) = 45,17227×D.

Определяем количество энергии, которое  вырабатывает поток пара, проходящий через всю турбину в конденсатор:

D_к×H_i = 0,6533352×D×1087,8 = 710,69803×D.

Суммируем полученные выше выражения:

S D_m×H_im= D_V×(h₀ - h₅) + D_IV×(h₀ - h₄) + D_III×(h₀ - h₃) + D_II×(h₀ - h₂) + D_I×(h₀ - h₁) + D_к×H_i= 9,23951×D+ 24,44011×D + 12,19471×D + 46,92469×D + 45,17227×D + 710,69803×D = 848,66932×D.

Таким образом  S D_m×H_im = 848,66932×D,

тогда  S N_m = N_э = К×S D_m×H_im, следовательно:

75 МВт = 0,0002711 ×  848,66932×D = 0,230074×D.

Расход пара на турбину: D = 75 / 0,230074 =  325,98208 т / ч.

Проверку правильности определения  расхода пара на турбину сделаем  подсчетом “D” по уравнению мощности, т / ч:

D = d_э×N_э + S y_т×D_эт.

 

Здесь удельный расход пара на выработку  электрической энергии:

,

где : h_м– механический КПД ; h_э – КПД электрогенератора; H_i - используемый теплоперепад в турбине; y_т – коэффициент недовыработки мощности турбины.

Определяем коэффициенты недовыработки  мощности турбины:

Таким образом, коэффициент недовыработки, например, пятого отбора у₅ =0,9009 (у₅ @ 0,9) показывает, что поток пара направленный в этот отбор выработал только 1 - у₅ = 1 - 0,9 = 0,1 или 10% энергии, от энергии, которую он мог выработать, если бы  он прошел через всю проточную часть турбины до конденсатора. Соответственно, коэффициент недовыработки потока пара, направленного в первый отбор у₁ @ 0,26, и следовательно, этот поток выработал при прохождении проточной части турбины от ее начала до места отбора 1 – у₁ = 1 – 0,26 = 0,74 или 74% потенциально имевшейся в нем энергии. Аналогичные выводы можно сделать по остальным потокам пара, направляемым в соответствующие отборы.

Определяем  произведение y_т D_эт :

у₅×D_V = 0,9009 × 0,0857097×D = 0,077216×D;

у₄×D_IV = 0,7612 × 0,0940728×D = 0,071608×D;

у₃×D_III = 0,6545 × 0,03245×D = 0,021239×D;

у₂×D_II = 0,4486 × 0,0782339×D = 0,035096×D;

у₁×D_I = 0,2611  ×  0,0561984×D = 0,014673×D

S y_т×D_эт = 0,219832×D 

Тогда расчет расхода пара на турбину  из уравнения мощности:

D = d_э×N_э + S y_т×D_эт;

D = 3,390325 × 75 + 0,219832×D;

0,780168×D = 254,2744;

D =

= 325,92259 т / ч.

Невязка, равная DD =325,98208 - 325,92259 =0,059 т / ч, ничтожно мала (DD = 0,019% ).

Расход пара на регенеративные подогреватели:

П – 5:  D₅ = 0,0857097D = 0,0857097 × 325,92259 @ 27,935 т / ч ;

П – 4:  D₄ = 0,0922986 D = 0,0940728 × 325,92259 @ 30,660 т / ч ;

Д – 6:  D_д = 0,03766 D = 0,03245 × 325,92259 @ 10,576 т / ч ;

П – 2:  D_к = 0,0658349 D = 0,0782339  × 325,92259 @ 25,498 т / ч ;

П – 1:  D₁ = 0,059328 D  = 0,0561984  × 325,92259 @ 18,316 т / ч ;

 

7. Энергетические показатели  турбоустановки и блока котел-турбина

7.1. Показатели турбоустановки

Удельный расход пара на турбину, кг / кВт ,

d_э = D / Nэ = (325,92259 × 10³ ) / ( 75 ×10³ ) = 4,35.

Удельный расход тепла на производство электроэнергии, кДж / кВт  ,

где: сt_пв = сt₅  - энтальпия питательной воды за подогревателем № 5; Q_э = 727576,6 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)  = 727576,6×10³ – 6,52×(1075,44 - 62,94) × 10³ =

= 727576,6×10³ -  6601,5×10³  = 720975,1,

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 = 0,02×325,92259 = 6,52 т/ч

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

q_wэ = Q_wэ  / N_э = 720975,1 × 10³ / 75 × 10³ = 9613,00.

Коэффициент полезного действия турбоустановки по выработке электроэнергии:

7.2. Показатели работы  блока котел - турбина

Коэффициэнт полезного действия блока по выработке электроэнергии без учета расхода на собственные нужды (брутто):

h ^бр_бл = h_wэ × h_тр × h_ка .

h_wэ = 0,3745 - см. выше;h_ка = 0,90 – КПД котлоагрегата  (приведен в задании).

КПД транспорта тепла (от котла до турбины):

h_тр = Q_э / Q_ка.,

Q_э = 727576,6 × 10³ -количество тепла, подведенного к турбоустановке (см. выше), кДж/ч. Q_ка - тепловая мощность котла, кДж / ч.

Q_ка = D_ка ( h_пе - сt_пв ),

где: h_пе - энтальпия перегретого пара на выходе котла, кДж / кг.

При параметрах пара перед турбиной р₀ = 65 бар, t₀ = 455°C принимаются параметры его на выходе из котла: р_пе = 1,13 p₀ » 75 бар;

t_пе = t₀ + 5°C = 460°C.

В этом случае по табл. III [2] h_пе = 3306,1 кДж / кг, и при D_ка= 1,02 D = 1,02 × 325,92259 = 332 т/ч ;

Q_ка = 332 (3306,1 - 1075,44) 10³ = 740579,1 × 10³ кДж/кг.

 

 

 

Тогда КПД транспорта тепла (от котла  до турбины):

h_тр =

= 0,98.

КПД блока по выработке электроэнергии без учета расхода на собственные  нужды (брутто):

h ^бр_бл = 0,3745 × 0,98 × 0,90 = 0,3303. ( 33,03% )

КПД “нетто” при заданном расходе  на собственные нужды P_сн = 8%.(по заданию):

h ^нт_бл = (1 - р_сн / 100 ) h ^тр_бл = (1 - 8 / 100 ) 0,3303 = 0,30.  ( 30,0% )

Известно, что в общем случае КПД ТЭС по выработке электроэнергии определяется из выражения:

h ^нт₌ W_э / В×Q_{н ,}

где:

W_э -  количество электроэнергии, вырабатываемой на ТЭС;

В – расход топлива;

Q_н - теплота сгорания топлива.

При  этом  произведение Qнh ^нт  определяет количество химической энергии топлива превратившуюся в электрическую энергию и следовательно:

Wэ = Q_нh ^нт

Удельный расход условного топлива  на выработку 1 кВт×ч электроэнергии  определяется из соотношения:

б_у^нт= В / Wэ = 3600 / Qнh ^нт

Тепловую экономичность ТЭС  оценивают путем определения  расхода условного топлива необходимого для производства 1 кВт×ч электрической энергии. Теплота сгорания 1кг условного топлива –29,3 МДж/кг.

Таким образом:

б_у^нт= 3600 / Qнh ^нт = 3600 / 29,3h ^нт  г / (кВт × ч).

б_у^нт= 122,87 / h ^нт =123 /h ^нт    г / (кВт × ч).

Определяем удельный расход условного  топлива “нетто” на выработку 1 кВт×ч электроэнергии :

б_у^нт = 123 / h ^нт_бл = 123 / 0,3 = 410,0 г / (кВт ×ч).

 

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.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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,  %	Внутр. относ. К.П.Д. hоi ,%	в эжекторном, Dtэп °С	в сальни-ковом, Dtэп ,°С
0	70	60	450	4	85,0	4	4
1	75	65	455	5	86,0	5	4
2	80	70	450	6	86,5	6	3
3	65	80	480	6	87,0	5	3
4	75	90	460	5	89,0	6	4
5	70	80	450	4	90,0	5	4
6	70	70	425	4	86,0	6	4
7	80	80	430	5	87,0	5	3

Таблица П 1.2

последняя  цифра  шифра	Конечное  давление,  рк,бар	Утечка  в  схеме  в %  от  расх. пара  на  турбину, Dут	Число регенеративных  подогревателей	Недогрев  в поверхностных. реген. подог. (до tн) dtнед, °С	Потеря  давл.  в паропроводах  к поверхностным подогревателям  DР,% DP5, DP4, DP2, DP1.	КПД котла hк, %	Расход электроенергии  на  собственные нужды Рсн,  %
0	0,06	1,5	5	6	4,5,7,8	88	6
1	0,05	2,0	5	5	4,5,7,8,9	89	7
2	0,04	2,5	5	4	4,5,6,7,8	90	8
3	0,03	2,0	5	4	4,5,6,7	88	8
4	0,03	2,5	5	5	4,5,7,8,9	89	7
5	0,04	2,0	5	6	4,5,6,7	90	6
6	0,05	1,5	5	4	4,5,7,8,	91	8
7	0,06	2,0	5	5	4,5,7,8,	89	7