МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ КГЭУ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (ФГБОУ ВО «КГЭУ») Институт Теплоэнергетики Кафедра «Атомные и тепловые электрические станции» КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине: «Технология централизованного производства электроэнергии и теплоты» Выполнил: Зайнуллин Р. В. Группа: ЗТ-1-19 Проверил: Низамова А. Ш. Казань, 2023 г. Содержание: 1.РАСЧЕТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ ПТ-80-130 НА НОМИНАЛЬНОМ РЕЖИМЕ 1.1. Описание турбоустановки ПТ-80-130 1.2. Расчет параметров воды и водяного пара при номинальном режиме 1.3. Расчет параметров воды и водяного пара при номинальном режиме 1.4. Расчет термодинамических параметров в подогревателях 1.5. Построение процесса расширения пара в проточной части турбины 1.6. Расчёт расходов пара и конденсата в элементах тепловой схемы 1.6.1. Сетевые подогреватели 1.6.2. Регенеративные подогреватели высокого давления 1.6.3. Деаэратор 1.6.4. Регенеративные подогреватели низкого давления 1.7. Расчет электрической мощности турбины 1.8. Расчет энергетических показателей турбоустановки Список использованной литературы 2 3 3 5 5 5 9 14 14 15 16 17 20 21 23 1.РАСЧЕТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ПАРОТУРБИННОЙ УСТАНОВКИ ПТ-80-130 НА НОМИНАЛЬНОМ РЕЖИМЕ 1.1. Описание турбоустановки ПТ-80-130 Пар из парового котла с параметрами Р0 = 12,8 МПа и t0 = 555 °С, поступает через стопорный и регулирующие клапаны в ЦВД турбины, который имеет 3 отбора. Из регенеративных отборов 1, 2 пар направляется в ПВД3 и ПВД2. Из 3 отбора часть пара направляется на регулируемый производственный отбор, а часть пара поступает в предвключенный деаэратор и ПВД1. Затем пар, отработавший в ЦВД турбины, поступает в комбинированный цилиндр среднего и низкого давления, который имеет 3 отбора в зоне ЦСД и 1 отбор в зоне ЦНД. Из отборов 4, 5, 6 ЦСД пар поступает в группу подогревателей низкого давления (ПНД4, ПНД3, ПНД2), а также из отбора 5 и 6 часть пара поступает в сетевые подогреватели ПСГ–2 и ПСГ–1. Далее сетевая вода подается сетевыми насосами второго подъема через пиковый водогрейный котел тепловому потребителю. Пар из отбора 7 ЦНД турбины ПТ-80-130 поступает в ПНД1. Затем пар, совершивший работу в турбине, через выхлопные патрубки поступает в двухпоточный конденсатор, где он охлаждается и конденсируется, отдавая свою теплоту циркуляционной воде. Конденсатным насосом конденсат из конденсатора подается в охладитель пара из эжектора и охладитель пара концевых уплотнений турбины. Далее основной конденсат поступает в ПНД1 где он подогревается паром из 7 отбора ЦНД турбины, а конденсат греющего пара поступает в конденсатор. Затем основной конденсат проходит через группу подогревателей низкого давления ПНД2, ПНД3 и ПНД4. В этих регенеративных подогревателях применяется каскадный слив дренажа греющего пара, а между ПНД2 и ПНД3 также используют принудительный слив дренажа греющего пара дренажным насосом. В линию основного конденсата между ПНД2 и ПНД3, а также между ПНД3 и ПНД4 вводится конденсат греющего пара из сетевых подогревателей ПСГ1 и ПСГ2. Основной конденсат, пройдя группу подогревателей низкого давления, поступает в деаэратор, также в деаэратор поступает возвратный конденсат производственного отбора пара, конденсат греющего пара из ПВД1, а также пар отсосов от штоков клапанов. В деаэраторе осуществляется термическая деаэрация основного конденсата, который после деаэратора называется питательной водой [7]. 3 Рисунок 1.1. Принципиальная тепловая схема турбины ПТ-80-130 [7] 4 1.2. Расчет параметров воды и водяного пара при номинальном режиме Исходные данные: Расход пар в голову турбины Давление свежего пара Температура свежего пара Давление в конденсаторе Температура питательной воды Давление в деаэраторе Расход пара на производство Коэффициент теплофикации Отопительная тепловая нагрузка Температурный график теплосети D0 = 420 т/ч = 130,56 кг/с P0 = 12,8 МПа tо = 555 °С Pк = 7,0 кПа = 0,007 МПа tпв = 230 °С Pд = 0,7 МПа Dп = 185 т/ч = 51,39 кг/с αт = 0,6 Qт = 78,88 МВт tпс/tос = 150/70 1.3. Расчет параметров воды и водяного пара Расходы пара на сетевые подогреватели: Q т ∙ 103 Gсв = ср (t пс − t ос ) При температурном графике теплосети tпс/tос = 150/70 расход сетевой воды составит: Gсв = Qт ∙103 ср (tпс −tос ) = 78,88∙103 4,19(150−70) = 235,32 кг/с, где ср = 4,19 кДж/(кг∙°С) – изобарная теплоемкость воды; tпс = 150 °С – температура сетевой воды в прямой сети; tос = 70 °С – температура сетевой воды в обратной сети; Qт = 78,88 МВт - отопительная тепловая нагрузка. 1.4. Расчет термодинамических параметров в подогревателях По заданному давлению в конденсаторе pк = 7,0 кПа = 0,007 МПа найдем температуру и энтальпию конденсата отработавшего пара в конденсаторе по таблице [2] в состоянии насыщения: iк = 97,17 кДж/кг; t к = 23,17 °С. Прирост энтальпии в питательном насосе определяется по формуле: 5 i пн (Р вых.пн Р вх.пн ) U ср 10 3 н 16,64 0,7 0,0011 10 0,8 3 21,92 кДж / кг где Рвых.пн = 1,3·12,8 = 16,64 МПа – давление воды на выходе из питательного насоса, МПа; Рвх.пн = 0,7 МПа – давление воды на входе в питательный насос, МПа (для упрощения расчета принимается равной давлению воды в деаэраторе, а при наличии в схеме бустерного насоса ≈ 2 МПа); Uср = 0,0011 м3/кг – средний удельный объем воды в питательном насосе, определяется по [6]; ηн = 0,8 – КПД насоса, по [3]. По заданному давлению в деаэраторе Pд = 0,7 МПа находим температуру и энтальпию пара в состоянии насыщения по таблицам [2]: t нд = 165 ℃; iнд = 697 кДж/кг. Энтальпия воды после питательного насоса: iвпн = iнд + ∆iпн = 697 + 21,92 = 718,92 кДж/кг. Давление на выходе из конденсатного насоса Р кн определяется величиной давления в деаэраторе и конденсатосборника, а также гидравлическим сопротивлением всех элементов схемы от насоса до деаэратора: Р вых.кн Р д ΔР выс ΔР пнд ΔР л ΔР кур ΔР пэ 0,7 0,1 4 0,05 2 0,01 0,2 0,2 0,1 1,52 МПа, где Pд = 0,7 МПа – давление в деаэраторе; ΔР выс 0,07 0,16 МПа гидравлический подпор, соответствующий разности в высотах мест установки деаэратора и конденсатора, принимаем ∆Рвыс = 0,1 МПа; ΔР пнд сумма потерь давления в ПНД (в схеме 4 ПНД по 0,05 МПа). ΔР л гидравлическое сопротивление трубопроводов и смесителей (сопротивление каждого смесителя составляет 0,01 МПа всего их в схеме 2, всех трубопроводов - 0,2 МПа) [3].. ∆Ркур = 0,2 МПа – гидравлическое сопротивление клапана управления рециркуляцией. ΔР пэ 0,1 МПа суммарная потеря давления в ПЭО, ПЭУ и в ПС. Таким образом, давления воды после каждого подогревателя низкого давления составят: в Pпнд1 = Pкн − ∆Pпнд − 3 ∙ ∆Pтр 7 − ∆Pкур − ∆Рпэ = 1,52 − 0,05 − 3 ∙ 0,029 − 0,2 − 0,1 = 1,083 МПа, 6 в в Pпнд2 = Pпнд1 − ∆Pпнд − ∆Pтр 7 − ∆Pсм = 1,083 − 0,05 − 0,029 − 0,01 = 0,994 МПа, в в Pпнд3 = Pпнд2 − ∆Pпнд − ∆Pтр 7 − ∆Pсм = 0,994 − 0,05 − 0,029 − 0,01 = 0,905 МПа, в в Pпнд4 = Pпнд3 − ∆Pпнд − ∆Pтр 7 = 0,905 − 0,05 − 0,029 = 0,826 МПа. Температура воды на выходе из подогревателя высокого давления ПВД3 равна температуре питательной воды: t впвд3 = t впв = 230 ℃. Температура воды на входе в подогреватель высокого давления ПВД1 равна температуре на выходе из питательного насоса, которую мы определим по [2] при Рвых.пн = 16,64 МПа и iвпн = 718,92 кДж/кг: в t в.вх пвд1 = t пн = 168 ℃. Принимаем подогрев в ПВД равномерным, тогда температуры воды на выходе из подогревателей высокого давления составят: ∆t пвд = tвпвд3 −tв.вх пвд1 n = 230−168 3 = 20,67 ℃, где n = 3 – количество подогревателей высокого давления в тепловой схеме. t впвд1 = t в.вх пвд1 + ∆t пвд = 168 + 20,67 = 188,67 ℃, t впвд2 = t впвд1 + ∆t пвд = 188,67 + 20,67 = 209,33 ℃. Подогрев воды в деаэраторе составляет от 10 до 40 °С. Принимаем ∆tд = 15 °С, тогда температура конденсата после П4 составит: t впнд4 = t вд − ∆t д = 165 − 15 = 150 ℃. Температура воды на входе в подогреватель низкого давления ПНД1 больше температуры воды в конденсаторе на величину подогрева в конденсатном насосе: в t в.вх пнд1 = t к + 10 = 23,17 + 10 = 33,17 ℃. Равномерный подогрев основного конденсата в ПНД: ∆t пнд = tвп4 −tв.вх пнд1 n = 150−33,17 4 = 29,2 ℃, где n = 4 – количество подогревателей низкого давления в тепловой схеме. Тогда температуры воды после каждого подогревателя низкого давления будут равны: t впнд1 = t в.вх пнд1 + ∆t пнд = 33,17 + 29,2 = 62,37 ℃, t впнд2 = t впнд1 + ∆t пвд = 62,37 + 29,2 = 91,57 ℃, t впнд3 = t впнд2 + ∆t пвд = 91,57 + 29,2 = 120,77 ℃. 7 Принимаем потери давления в ПВД ∆Pпвд = 0,5 МПа и определим давления на выходе из каждого подогревателя высокого давления: в Pпвд1 = Pпн − ∆Pпнд = 16,64 − 0,5 = 16,14 МПа, в в Pпвд2 = Pпвд1 − ∆Pпнд = 16,14 − 0,5 = 15,64 МПа, в в Pпвд3 = Pпвд2 − ∆Pпнд = 15,64 − 0,5 = 15,14 МПа. По найденным значениям давлений и температур воды в подогревателях определяем энтальпии воды по таблицам [2]: iвпвд3 = 993 кДж/кг, iвпвд2 = 902,7 кДж/кг, iвпвд1 = 814,5 кДж/кг, iвпнд4 = 632,4 кДж/кг, iвпнд3 = 507,6 кДж/кг, iвпнд2 = 384,4 кДж/кг, iвпнд1 = 262 кДж/кг. Задаемся значениями недогрева в подогревателях θпвд = 3 °С , θпнд = 5 °С , θсп = 7 °С тогда: t нпвд3 = t впвд3 + θпвд = 230 + 3 = 233 °С, t нпвд2 = t впвд2 + θпвд = 209,33 + 3 = 212,33 °С, t нпвд1 = t впвд1 + θпвд = 188,67 + 3 = 191,67 °С, t нпнд4 = t впнд4 + θпнд = 150 + 5 = 155 °С, t нпнд3 = t впнд3 + θпнд = 120,77 + 5 = 125,77 °С, t нпнд2 = t впнд2 + θпнд = 91,57 + 5 = 96,57 °С, t нпнд1 = t впнд1 + θпнд = 62,37 + 5 = 67,37 °С. Температуры и энтальпии в состоянии насыщения находим по таблицам [2]: н Pпвд3 = 2,95 МПа, iнпвд3 = 1004,3 кДж/кг, н Pпвд2 = 2,0 МПа, iнпвд2 = 908,3 кДж/кг, н Pпвд1 = 1,3 МПа, iнпвд1 = 814,9 кДж/кг, н Pпнд4 = 0,54 МПа, iнпнд4 = 653,8 кДж/кг, н Pпнд3 = 0,24 МПа, iнпнд3 = 528,4 кДж/кг, н Pпнд2 = 0,09 МПа, iнпнд2 = 404,7 кДж/кг, н Pпнд1 = 0,028 МПа, iнпнд1 = 282 кДж/кг. При определении параметров дренажа учитывают наличие в подогревателе зоны охладителя дренажа: там, где охладитель дренажа отсутствует, температура и энтальпия дренажа равны температуре и энтальпии в состоянии насыщения, а там, где есть встроенный охладитель дренажа, то 8 считают температуру дренажа равной температуре воды на входе в подогреватель плюс 10 °С, а энтальпию определяют по таблицам [2] при давлении насыщения и температуре дренажа в этом подогревателе: др др t пвд3 = t впвд2 + 10 = 209,33 + 10 = 219,33 ℃, iпвд3 = 940,66 кДж/кг, др др др др t пвд2 = t впвд1 + 10 = 188,67 + 10 = 198,67 ℃, iпвд2 = 846,5 кДж/кг, t пвд1 = t в.вх iпвд1 = 754,4 кДж/кг. пвд1 + 10 = 168 + 10 = 178 ℃, В ПНД зона охладителя дренажа отсутствует, поэтому все параметры дренажа равны состоянию насыщения. Давление в регенеративных подогревателях меньше давления в камерах отборов на величину потерь давления из-за гидравлического сопротивления трубопроводов отбора, предохранительной и запорной арматуры. Относительная потеря в линиях отбора оценивается по формуле [3]: Pj −Pnz Pj = 11−z 100 , где z номер подогревателя по ходу питательной воды. Pj – давление в камере отбора с номером j, Pnz – давление в подогревателе с номером z. Тогда давления пара в отборах турбины при z = 7 будут равны: Pпвд3 = Pпвд2 = Pпвд1 = Pпнд4 = Pпнд3 = Pпнд2 = Pпнд1 = Pнпвд3 0,96 Pнпвд2 0,95 Pнпвд1 0,94 Pнпнд4 0,93 Pнпнд3 0,92 Pнпнд2 0,91 Pнпнд1 0,9 = = = = = = = 2,95 0,96 2,0 0,95 1,3 0,94 0,54 0,93 0,24 0,92 0,09 = 3,07 МПа, = 2,1 МПа, = 1,38 МПа, = 0,58 МПа, = 0,26 МПа, = 0,1 МПа, 0,91 0,028 0,9 = 0,031 МПа. 1.5. Построение процесса расширения пара в проточной части турбины Для определения температуры и энтальпий паров в камерах отборов необходимо построить процесс расширения пара в турбине на i,s – диаграмме (рис.1.2). При P0 = 12,8 МПа и t0 = 555 °С находим i0 = 3434кДж/кг. 9 Потеря давления свежего пара в стопорном и регулирующем клапанах и тракте паров пуска при полностью открытых клапанов составляет 5%. Поэтому давление пара перед первой ступенью турбины равно: P′0 = 0,95·12,8 = 12,16 МПа. Энтальпия пара при этом не меняется i′0 = i0 = 3434 кДж/кг, а температура немного падает, находим ее по i,s – диаграмме t′0 = 552,32 °С. По изоэнтропе из точки 0′ определяем располагаемое тепловыделение остальных ступеней турбины до Pк = 0,07 МПа. Pпвд3 = 3,07 МПа; i′пвд3 = 3100 кДж/кг, тогда tпвд3 = 371 °С, iпвд3 = i0 − (i0 − i′пвд3 ) ∙ ηцвд oi = 3434 − (3434 − 3100) ∙ 0,81 = 3163,5 кДж/кг. Pпвд2 = 2,1 МПа; i′пвд2 = 3010 кДж/кг, тогда tпвд2 = 307,7 °С, iпвд2 = iпвд3 − (iпвд3 − i′пвд2 ) ∙ ηцвд oi = 3163,5 − (3163,5 − 3010) ∙ 0,81 = 3039,2 кДж/кг. Pпвд1 = 1,38 МПа; i′пвд1 = 2940 кДж/кг, тогда tпвд1 = 263 °С, iпвд1 = iпвд2 − (iпвд2 − i′пвд1 ) ∙ ηцвд oi = 3039,2 − (3039,2 − 2940) ∙ 0,81 = 2958,8 кДж/кг. При переходе из ЦВД в ЦСД также учитываем потерю давления пара в количестве 5%: P′пвд1 = 1,38·0,95 = 1,31 МПа. Pпнд4 = 0,58 МПа; i′пнд4 = 2780 кДж/кг, тогда tпнд4 = 191,8 °С, iпнд4 = iпнд3 − (iпнд3 − i′пнд4 ) ∙ ηцснд = 2958,8 − (2958,8 − 2780) ∙ 0,7 = oi 2833,6 кДж/кг. Pпнд3 = 0,26 МПа; i′пнд3 = 2690 кДж/кг, тогда tпнд3 = 135,4 °С, iпнд3 = iпнд4 − (iпнд4 − i′пнд3 ) ∙ ηцснд = 2833,6 − (2833,6 − 2690) ∙ 0,7 = oi 2733 кДж/кг. Pпнд2 = 0,1 МПа; i′пнд2 = 2570 кДж/кг, тогда tпнд2 = 99,6 °С, iпнд2 = iпнд3 − (iпнд3 − i′пнд2 ) ∙ ηцснд = 2733 − (2733 − 2570) ∙ 0,7 = oi 2618,9 кДж/кг. Pпнд1 = 0,031 МПа; i′пнд1 = 2450 кДж/кг, тогда хпнд1 = 0,92, iпнд1 = iпнд2 − (iпнд2 − i′пнд1 ) ∙ ηцснд = 2618,9 − (2618,9 − 2450) ∙ 0,7 = oi 2500,7 кДж/кг. iпнд1 = iк = 2500,7 кДж/кг. Pк = 0,007 МПа; i′к = 2180 кДж/кг, тогда хк = 0,86 .Сетевые подогреватели находятся на одном отборе с подогревателями низкого давления П2 и П1, следовательно, Pпс2 = Pпнд3 = 0,26 МПа , Pпс1 = Pпнд2 = 0,1 МПа . 10 Давление пара в состоянии насыщения меньше давления пара в сетевом н н подогревателе на величину потерь Pпс2 = 0,23 МПа, Pпс1 = 0,087 МПа, по которым находим температуру и энтальпию в состоянии насыщения t нпс2 = 124,7 ℃; iнпс2 = 523,7 кДж/кг; t нпс1 = 95,8 ℃; iнпс1 = 401,3 кДж/кг. Температуру воды в сетевом подогревателе найдем с учетом ранее принятого недогрева: t впс2 = t нпс2 − θсп = 124,7 − 7 = 117,7 °С; t впс1 = t нпс1 − θсп = 95,8 − 7 = 88,8 °С. в При Pпс1 = 0,7 МПа и t впс1 = 88,8 ℃ находим энтальпию воды сетевого подогревателя по таблицам [2]: iвпс1 = 372,5 кДж/кг. в При Pпсг2 = 0,6 МПа и t впсг2 = 117,7 ℃ находим энтальпию воды сетевого подогревателя по таблицам [2]: iвпсг2 = 494,3 кДж/кг. Параметры дренажа сетевого подогревателя совпадают с параметрами насыщения СП, так как нет охладителя дренажа. Все найденные значения заносим в сводную таблицу термодинамических параметров пара и воды (таблица 1.1). 11 Таблица 1.1. Термодинамические свойства воды и водяного пара в номинальном режиме Точка проце сса Подог ревате ли Параметры пара в отборе Параметры насыщения в подогревателе Недогр ев воды Параметры воды на выходе из подогревателя Параметры дренажа Ротб tотб Рн tн Рв tв МПа °C °C МПа °C iв кДж кг tДР °C iн кДж кг θ МПа iотб кДж кг °C iДР кДж кг 0 0 12,8 555 3434 - - - - - - - - - 0′ 0′ 12,16 552,32 3434 - - - - - - - - - 1 ПВД3 3,07 371 3163,5 2,95 233 1004,3 3 15,14 230 993 219,33 940,66 2 ПВД2 2,1 307,7 3039,2 2,0 212,33 908,3 3 15,64 209,33 902,7 198,67 846,5 3 ПВД1 1,38 263 2958,8 1,3 191,67 814,9 3 16,14 188,67 814,5 178 754,4 Д Д 1,38 263 2958,8 0,7 165 697 0 0,7 165 697 - - 4 ПНД4 0,58 191,8 2833,6 0,54 155 653,8 5 0,826 150 632,4 155 653,8 5 ПНД3 0,26 135,4 2733 0,24 125,77 528,4 5 0,905 120,77 507,6 125,77 528,4 5′ ПС2 0,26 135,4 2733 0,23 124,7 523,7 7 0,6 117,7 494,3 124,7 523,7 6 ПНД2 0,1 99,6 2618,9 0,09 96,57 404,7 5 0,994 91,57 384,4 96,57 404,7 6′ ПС1 0,1 99,6 2618,9 0,087 95,8 401,3 7 0,7 88,8 372,5 95,8 401,3 7 ПНД1 0,031 х=0,92 2500,7 0,028 67,37 282 5 1,083 62,37 262 67,37 282 К К 0,007 х=0,86 2500,7 - - - - 0,007 23,17 97,17 - - 12 i, кДж/ кг 3900 3800 МП а 3700 =12 ,8 3600 0 Р0 t 0 =555 C 3500 i0 =3434 кДж/ кг МП а 3400 =3 ,07 3300 0 Р1 t 1=371 C 3200 i1=3163,5 кДж/ кг I i1=3098,23 кДж/ кг 3100 Р2 =2,1 МПа I i2 =3025,2 кДж/ кг t 3 =263 I C i3 =2958,8 кДж/ кг а МП 0 t 4 =191,8 C =0 ,58 МП а i4 =2833,6 кДж/ кг кДж/ кг 0 t 5 =135,4 C i5 =2733 кДж/ кг =0 ,2 6 i6 =2618,9 кДж/ кг кДж/ кг х=1 МП а I i6 =2688,23 5 2600 I i5 =2710,23 4 2700 Р кДж/ кг ,38 =1 3 0 Р 2800 I i4 =2802,33 Р 2900 i3 =2935,33 кДж/ кг МП а 3000 0 t 2 =307,7 C i2 =3039,2 кДж/ кг i7 =iК =2500,7 кДж/ кг х=0,9 2 х=0,8 6 Р 7 =0 ,0 31 2400 МП а Р 6 =0 ,1 2500 2300 Р 07 0,0 = К а МП 2200 2100 2000 1900 1800 S, кДж/ кгK 1700 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 Рисунок 1.2 h,s-диаграмма расширения пара в паровой турбине ПТ-80-130 при номинальном режиме 1.6. Расчёт расходов пара и конденсата в элементах тепловой схемы 1.6.1. Сетевые подогреватели ПС2 Dпс2 , iпс2 Gсв , iвпс2 Gсв , iвпс1 др Dпс2 , iпс2 Составим тепловой баланс для верхнего сетевого подогревателя: др Dпс2 ∙ iпс2 + Gсв ∙ iвпс1 = Dпс2 ∙ iпс2 + Gсв ∙ iвпс2 , отсюда Dпс2 = Gсв (iвпс2 −iвпс1 ) др iпс2−iпс2 = 235,32∙(494,3−372,5) 2733−523,7 = 7,78 кг/с. ПС1 Dпс1 , iпс1 Gсв , iвпс1 Gсв , iвос др Dпс1 , iпс1 Составим тепловой баланс для нижнего сетевого подогревателя: др Dпс1 ∙ iпс1 + Gсв ∙ iос = Dпс1 ∙ iпс1 + Gсв ∙ iвпс1 , отсюда Dпс1 = Dпс1 = Gсв (iвпс1 −iос ) др iпс1−iпс1 , 235,32∙(372,5−293,7) 2618,9−401,3 = 5 кг/с, где iос = 293,7 кДж/кг при Pcн = 0,8 МПа и tос = 70 °С. 14 1.6.2. Регенеративные подогреватели высокого давления ПВД – 3 Dпвд3 , iпвд3 Dпв , iвпвд3 Dпв , iвпвд2 др Dпвд3 , iпвд3 Dпв = Dо = 130,56 кг/с. Принимаем, что расход дренажа из подогревателя равен расходу др греющего пара Dп = Dп . Уравнение теплового баланса: др др Dпвд3 ∙ iпвд3 − Dпвд3 ∙ iпвд3 = Dпв (iвпвд3 − iвпвд2 ), Dпв (iвпвд3 − iвпвд2 ) 130,56 ∙ (993 − 902,7) Dпвд3 = = = 5,3 кг/с. др 3163,5 − 940,66 iпвд3 − iпвд3 ПВД – 2 Dпвд2 , iпвд2 Dпв , iвпвд2 Dпв , iвпвд1 др др Dпвд3 , iпвд3 Dпвд3 + Dпвд2 , iпвд2 Составим уравнение теплового баланса: др др Dпвд2 ∙ iпвд2 + Dпв ∙ iвпвд1 + Dпвд3 ∙ iпвд3 = (Dпвд3 + Dпвд2 )iпвд2 + Dпв ∙ iвпвд2 , отсюда др Dпвд2 = Dпвд2 = др Dпв (iвпвд2 −iвпвд1 )+Dпвд3 ∙(iпвд2 −iпвд3 ) , др iпвд2 −iпвд2 130,56∙(902,7−814,5)+5,3(846,5−940,66) 3039,2−846,5 15 = 5,02 кг/с. ПВД – 1 Dпвд1 , iпвд1 Dпв , iвпвд1 Dпв , iвпн др др Dпвд3 + Dпвд2 , iпвд2 Dпвд3 + Dпвд2 + Dпвд1 , iпвд1 Составим уравнение теплового баланса: др Dпвд1 ∙ iпвд1 + Dпв ∙ iвпн + (Dпвд3 + Dпвд2 ) ∙ iпвд2 = (Dпвд3 + Dпвд2 + др Dпвд1 )iпвд1 + Dпв ∙ iвпвд1 , отсюда др Dпвд1 = Dпвд1 = др Dпв (iвпвд1 −iвпн )+(Dпвд3 +Dпвд2 )∙(iпвд1 −iпвд2 ) , др iпвд1 −iпвд1 130,56∙(814,5−718,92)+(5,3+5,02)(754,4−846,5) 2958,8−754,4 = 6,23 кг/с. 1.6.3. Деаэратор др Dпвд3 +Dпвд2 + Dпвд1 , iпвд1 Dок , iвпнд4 Dд , iд Д Dпв , iвд Для деаэратора необходимо составить два уравнения: материального и теплового баланса. Составим материальный баланс: Dд + Dок + Dпвд3 + Dпвд2 + Dпвд1 = Dпв , Dд = 130,56 − 5,3 − 5,02 − 6,23 − Dок , Dд = 114,01 − Dок . Составим тепловой баланс деаэратора: др Dд ∙ iд + Dок ∙ iвпнд4 + (Dпвд3 + Dпвд2 + Dпвд1 )iпвд1 = Dпв ∙ iвд , (114,01 − Dок ) ∙ 2958,8 + Dок ∙ 632,4 + (5,3 + 5,02 + 6,23) ∙ 754,4 = 16 = 130,56 ∙ 697, Dок = 111,25 кг/с. Тогда Dд = 114,01 − Dок = 114,01 − 111,25 = 2,76 кг/с. 1.6.4. Регенеративные подогреватели низкого давления ПНД – 4 Dпнд4 , iпнд4 Dок , iвпнд4 Dок , iвсм др Dпнд4 , iпнд4 Составим уравнение теплового баланса: др Dпнд4 ∙ iпнд4 + Dок ∙ iвсм1 = Dпнд4 ∙ iпнд4 + Dок ∙ iвпнд4 . ПНД – 3 Составим уравнения материального и теплового балансов для смесителя см1: Материальный баланс для смесителя см1: Dок = Dок1 + Dпс2 , Dок1 = Dок − Dпс2 , Dок1 = 111,25 − 7,78 = 103,47 кг/с. Тепловой баланс для смесителя см1: др Dок ∙ iвсм1 = Dок1 ∙ iвпнд3 + Dпс2 ∙ iпс2 , iвсм1 др = Dок1 ∙iвпнд3 +Dпс2 ∙iпс2 Dок = 103,47∙507,6+7,78∙523,7 111,25 = 508,73 кг/с. Подставим найденные значения в уравнение (1): Dпнд4 ∙ 2833,6 + 111,25 ∙ 507,6 = Dпнд4 ∙ 653,8 + 111,25 ∙ 632,4, 17 Dпнд4 = 6,37 кг/с. Составим уравнение теплового баланса для ПНД-3: др др Dпнд3 ∙ iпнд3 + Dок1 ∙ iвсм2 + Dпнд4 ∙ iпнд4 = (Dпнд4 + Dпнд3 )iпнд3 + Dок1 ∙ iвпнд3 , Dпнд3 ∙ 2733 + 103,47 ∙ iвсм2 + 6,37 ∙ 653,8 = (6,37 + Dпнд3 )528,4 + 103,47 ∙ 507,6, 2204,6 ∙ Dпнд3 = 51722,574 − 103,47 ∙ iвсм2 , Dпнд3 = 23,46 − 0,0469 ∙ iвсм2 . ПНД – 2 Составим уравнения материального и теплового балансов для смесителя см2: Материальный баланс для смесителя см2: Dок1 = Dок2 + Dпс1 +(Dпнд4 + Dпнд3 + Dпнд2 ), Dок2 = Dок1 − Dпс1 −(Dпнд4 + Dпнд3 + Dпнд2 ), Dок2 = 103,47 − 5 − 6,37 − 23,46 + 0,0469 ∙ iвсм2 − Dпнд2 , Dок2 = 68,64 + 0,0469 ∙ iвсм2 − Dпнд2 . Тепловой баланс для смесителя см2: др др Dок1 ∙ iвсм2 = Dок2 ∙ iвпнд2 + Dпс1 ∙ iпс1 +(Dпнд4 + Dпнд3 + Dпнд2 )iпнд2 , 103,47 ∙ iвсм2 = (68,64 + 0,0469 ∙ iвсм2 − Dпнд2 ) ∙ 384,4 + 5 ∙ 401,3 + (6,37 + 23,46 − 0,0469 ∙ iвсм2 + Dпнд2 ) ∙ 404,7, 20,3 ∙ Dпнд2 = 104,42 ∙ iвсм2 − 40463,917, Dпнд2 = 5,14 ∙ iвсм2 − 1993,3. Подставим значение Dпнд2 в уравнение: Dок2 = 68,64 + 0,0469 ∙ iвсм2 − 5,14 ∙ iвсм2 + 1993,3, 18 Dок2 = 2061,94 − 5,0931 ∙ iвсм2 . Составим уравнение теплового баланса для ПНД-2: др Dок2 ∙ iвпнд2 + (Dпнд4 + Dпнд3 +Dпнд2 ) ∙ iпнд2 = Dпнд2 ∙ iпнд2 + Dок2 ∙ iвпнд1 + др (Dпнд4 + Dпнд3 ) ∙ iпнд3 , (2061,94 − 5,0931iвсм2 ) ∙ 384,4 + (6,37 + 23,46 − 0,0469iвсм2 + 5,14 ∙ iвсм2 − 1993,3) ∙ 404,7 = (5,14 ∙ iвсм2 − 1993,3) ∙ 2618,9 + (2061,94 − 5,0931 ∙ iвсм2 ) ∙ 262 + (6,37 + 23,46 − 0,0469 ∙ iвсм2 ) ∙ 528,4, iвсм2 = 388,57 кДж/кг. Тогда: Dпнд3 = 23,46 − 0,0469 ∙ iвсм2 = 23,46 − 0,0469 ∙ 388,57 = 5,24 кг/с. Dпнд2 = 5,14 ∙ iвсм2 − 1993,3 = 5,14 ∙ 388,57 − 1993,3 = 3,95 кг/с. Dок2 = 2061,94 − 5,0931 ∙ iвсм2 = 2061,94 − 5,0931 ∙ 388,57 = 82,91 кг/с. ПНД – 1 Составим уравнение теплового баланса для ПНД1: др Dок2 ∙ iвпнд + Dпнд1 ∙ iпнд1 = Dпнд1 ∙ iпнд1 + Dок2 ∙ iвкн , Dпнд1 = Dпнд1 = Dок2 (iвпнд1 −iвкн ) др iпнд1 −iпнд1 , 82,91∙(262−140,35) 2500,7−282 , Dпнд1 = 4,55 кг/с, где iвкн = 140,35 кДж/кг – энтальпия конденсата на выходе из конденсатного насоса при Рвых.кн = 1,52 МПа, tвкн =tк +10 = 23,17+10=33,17 ºС. Материальный баланс конденсатора: по пару: Dпк = D0 − (∑ Dпвд + Dд + ∑ Dпнд + Dпс2 + Dпс1 + Dп ) Dпк = 130,56 − (5,3 + 5,02 + 6,23 + 2,76 + 6,37 + 5,24 + 3,95 + 4,55 + 7,78 + 5 + 51,39) = 26,97 кг/с; по воде: Dвк = Dок − Dп − (∑ Dпнд + Dпс2 + Dпс1 ) 19 Dвк = 111,25 − 51,39 − (6,37 + 5,24 + 3,95 + 4,55 + 7,78 + 5) = 26,97 кг/с. Балансы совпадают, значит расходы найдены верно. 1.7. Расчет электрической мощности турбины Внутренняя мощность турбины: WTJ =∑Djотс∙∆ij, где Djотс – расход пара через отсек турбины с номером j. ∆ij – теплоперепад, срабатывающий в отсеке с номером j Результаты расчетов сводим в таблицу 1.2. Таблица 1.2. Расчёт мощностей отсеков турбины Ступени отсеков 0-1 1-2 2-3 D0 D0 − Dпвд3 D0 − Dпвд3 − Dпвд2 130,56 125,26 120,24 270,5 124,3 80,4 Внутренняя мощность отсека WTJ , МВт 35,316 15,57 9,667 3-4 D0 - Dпвд3 – Dпвд2 – Dпвд1 –Dд –Dп D0 – Dпвд3 – Dпвд2 – Dпвд1 –Dд –Dп – Dпнд4 D0 - Dпвд3 – Dпвд2 – Dпвд1 –Dд –Dп – Dпнд4 – Dпнд3– Dпс2 D0- Dпвд3 – Dпвд2 – Dпвд1 –Dд –Dп – Dпнд4 – Dпнд3– Dпс2 – Dпнд2 – Dпс1 D0 - Dпвд3 – Dпвд2 – Dпвд1 –Dд –Dп – Dпнд4 – Dпнд3– Dпс2 – Dпнд2 – Dпс1 – Dпнд1 59,86 125,2 7,494 53,49 100,6 5,381 40,47 114,1 4,618 31,52 118,2 3,726 26,97 0 0 4-5 5-6 6-7 7-К Расходы пара через отсек Формулы Величина Djотс,кг/с 20 Теплоперепад отсека ∆ij, кДж/кг Суммарная мощность всех отсеков турбины составит: Wт = 35,316+15,57+9,667+7,494+5,381+4,618+3,726+6,055= 87,827 МВт. С учетом потерь, электрическая мощность на клеммах генератора равна: Nэ = Wт∙ηэм = 87,827∙0,98 = 86 МВт. Мощность с учетом собственных нужд 3% составит: Nэотп = 0,97∙Nэ = 0,97·86 = 83,5 МВт. 1.8. Расчет энергетических показателей турбоустановки Полный расход теплоты на турбоустановку: Q ту = D0 (i0 – iвпв ), Q ту = 130,56 ∙ (3434 − 993,41) ∙ 10−3 = 318,643 МВт, где iвпв = 993,41 кДж/кг – энтальпия питательной воды при Рпв = 16,64 МПа и tпв = 230 ºС. Расход теплоты на турбоустановку по производству электроэнергии: Qэту = Q ту − Q т − Q по = 318,643 − 78,88 − 134,78 = 104,983 МВт, где Q по = Dпр (iппр − iкпр ) = 51,39 ∙ (2958,8 − 336,11) = 134780,04 кВт = 134,78 МВт; iкпр = 336,11 кДж/кг – энтальпия обратного конденсата, находим по [2] при температуре обратного конденсата 80 ºС. Тепловая нагрузка котла: Q к = 1,05D0 (iк – iвп1 ) = 1,05 ∙ 130,56 ∙ (3512,1 − 993,41) ∙ 10−3 = 345,34 МВт. КПД турбоустановки по выработке электроэнергии: Nэ 86 = = 0,82 = 82%. Qэту 104,983 Удельный расход теплоты турбоустановки на выработку электроэнергии 1 1 qэту = э = = 1,22. ηту 0,82 КПД трубопроводов или транспорта тепла: Q ту 318,643 ηтр = = = 0,923 = 92,3 %. Qк 345,34 КПД ТЭЦ по производству электроэнергии: ηЭс = ηЭту ∙ ηт ∙ ηк = 0,82 ∙ 0,923 ∙ 0,92 = 0,7. Удельный расход условного топлива на производство электроэнергии: 123 123 bэу = Э = = 175,71 г. у. т/(кВт ∙ ч). ηс 0,7 ηэту = 21 КПД ТЭЦ по производству и отпуску тепла на отопление: ηТс = ηт ∙ ηтр ∙ ηк = 0,98 ∙ 0,923 ∙ 0,92 = 0,83. Удельный расход условного топлива на производство и отпуск тепла: 34,1 34,1 bту = Т = = 41,08 кг/ГДж. ηс 0,83 Вывод: произведен расчет тепловой схемы турбоустановки ПТ-80-130 на номинальном режиме и определены его основные техникоэкономические показатели. Мощность с учетом собственных нужд 3% составила 83,5 МВт., КПД турбоустановки по выработке электроэнергии равен 82%. 22 Список использованной литературы: 1. Низамова А. Ш. Технология централизованного производства электрической энергии и теплоты. Часть 2 (7 семестр): Учеб. пособие / Под ред. Н. Г. Шагиева. – Казань: Каз. гос. энерг. ун-т, 2009. – 122с. 2. Ривкин С.А., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара/ справочник. М.:Энергоатомиздат, 1984. 3. Низамова А. Ш. Технология централизованного производства электрической энергии и теплоты. Часть 1 (6 семестр): Учеб. пособие / Под ред. Н. Г. Шагиева. – Казань: Каз. гос. энерг. ун-т, 2005. – 120 с. 4. Тепловые и атомные электрические станции: учебник для вузов/ под ред. В.М. Лавыгина, А.С. Седлова, С.В. Цанева. -3-е изд., стер. – М.: изд-во МЭИ, 2009. - 466 с. 5. Тепловые электрические станции: учебник для вузов. / В. Д. Буров, Е.В. Дорохов, Д.П. Елизаров и др.; под ред. В.М. Лавыгина, А.С. Седлова, С.В. Цанева. -2-е изд., перераб. и доп.. – М.: изд-во МЭИ, 2007. - 464 с. 6. Вилданов Р.Р., Тутубалина В.П., Бускин Р.В. Программа, методические указания и контрольные задания. «Технология производства электрической энергии и теплоты». 2-е изд. Казань: Казан. гос. энерг. университет, 2011. – 39 с. 7. Рыжкин В. Я. Тепловые электрические станции. - М.: Энергия, 1987. - 321 с. 23
