Проектирование тепловой электрической станции

Вид работы:

Курсовая работа (т)
Предмет:

Физика
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

272,28 Кб
Опубликовано:

2013-10-16

Скачать курсовую работу Читать текст online Заказать курсовую
*Помощь в написании! Посмотреть все курсовые работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Проектирование тепловой электрической станции

Введение

Энергетика - сектор экономики, охватывающий сложную совокупность процессов преобразования и передачи энергии от источников природных энергетических ресурсов до приемников энергии включительно и представляет собой сложный развивающийся объект, исследование которого возможно только на основе системного подхода.

Энергетика сегодня занимает в жизни общества такое место, что не возможно оценить отказ от его благ. Вмести с тем и очень высока цена энергии: ее производство и транспорт.

Энергия является важнейшим фактором производства и жизнеобеспечения современного общества. Действительно, энергетическая составляющая на производство промышленной продукции и транспортные услуги в России превышает в настоящее время 17%, сельскохозяйственной продукции - 11%.

Топливно-энергетический (ТЭК) комплекс России - крупнейший инфраструктурный комплекс народного хозяйства. По состоянию на конец 2000 г. доля ТЭК в промышленном производстве составляла более 28%, в производственных фондах промышленности - около 38%, в экспорте более 50%, в налоговых поступлениях федерального бюджета - более 38%, в капиталовложениях - более 24%, по численности промышленно-производственного персонала - около 15%.

Устойчивое и эффективное функционирования и развитие энергетики необходимо для обеспечения большинства компонентов национальной безопасности - экономической, финансовой, внешнеэкономической, технологической и др. Электроэнергетика является важнейшим компонентом топливно-энергетического комплекса, его узловой, интегрирующей подсистемой.

1. Описание тепловой схемы и подготовка данных к расчёту

Принципиальная тепловая схема с турбиной Т-180-130 представлена на рисунке 2.1. Как видно из тепловой отпуск тепла осуществляется следующим образом: пар из двух теплофикационных, регулируемых отборов подается на две сетевые подогревательные установки включенные последовательно. Горячая вода подогревается в сетевых подогревателях и пиковом водогрейном котле.

Система регенерации состоит из четырёх подогревателей низкого давления, деаэратора и трёх подогревателей высокого давления. Слив конденсата из подогревателей высокого давления (ПВД) - каскадный в деаэратор. Слив конденсата из подогревателей низкого давления (ПНД) - каскадный в ПНД № 1 и из него дренажным насосом (ДН) в линию основного конденсата. В схеме используется котел барабанного типа, непрерывная продувка котла направляется в двухступенчатый расширитель. Для уменьшения тепловых потерь с продувочной водой используется поверхностный подогреватель химически очищенной воды (ПХОВ) из химводоочистки (ХВО). Из расширителя первой ступени (Р №1) выпар направляется в деаэратор, из расширителя второй ступени (Р № 2) - в подогреватель низкого давления № 1. Пар из уплотнений поступает в сальниковый подогреватель (ОУ), а из основных эжекторов конденсатора - в охладитель эжекторного пара (ОЭ), что способствует дополнительному обогреву основного конденсата. Восполнение потерь конденсата химочищенной осуществляется в конденсатор турбины.

По заводским данным для турбины Т-180-130:

Электрическая мощность Wэ = 180 МВт;

Начальные параметры пара:

Давление P0 = 12,75 МПа;

Температура t0 = 540 °С;

Давление в конденсаторе турбины Pк = 0,0036 Мпа;

Давление в регулируемых отборах пара:

верхнего Р от 0,06 до 0,2 МПа;

нижнего Р от 0,05 до 0,15 МПа;

Число отборов пара на регенерацию - 7;

Давление в отборах:

Pот1 = 4,21 МПа;

Pот2 = 2,77 МПа;

Pот3 = 1,29 МПа;

Pот4 = 0,672 МПа;

Pот5 = 0,264 МПа;

Pот6 = 0,2 МПа;

Pот7 = 0,15 МПа;

Расчётные значения внутреннего относительного КПД по отсекам:

; ; ;

КПД дросселирования по отсекам:

; ; ;

Электромеханический КПД hэм = 0,98.

Потери давления пара в промперегреве ∆Рпп = 9,5%

Расход продувочной воды aпрод = 1,5%;

Расход пара на собственные нужды машинного отделения ;

Расход пара на собственные котельного цеха ;

Внутристанционные потери конденсата ;

Температура химически очищенной воды tхов = 30 °С;

Нагрев воды в сальниковом и эжекторном подогревателях Dtэж + Dtсп = 15 °C;

КПД подогревателей поверхностного типа .

Недогрев воды до температуры насыщения в ПВД qПВД = 2 °С.

Недогрев воды до температуры насыщения в ПНД qПНД = 4 °С.

Температурный график сети для г. Красноярска принимаем 150/70

Рисунок 1 - Принципиальная тепловая схема турбины Т-180-130

2. Расчет установки по подогреву сетевой воды

Рисунок 2 - Схема двухступенчатого подогрева сетевой воды

Расход сетевой воды, кг/с:

Тепловая нагрузка пиковых водогрейных котлов, МВт:

Коэффициент теплофикации:

Температура сетевой воды после верхнего сетевого подогревателя, °С:

Температура сетевой воды после нижнего сетевого подогревателя, °С:

Температура насыщения конденсирующего пара верхнего сетевого подогревателя, °С:

Энтальпия насыщения конденсирующего пара верхнего сетевого подогревателя, кД/кг °С:

Давление пара в корпусе верхнего сетевого подогревателя, МПа:

Давление пара в шестом отборе турбины с учетом потери давления в трубопроводе 5 %, МПа:

Температура насыщения конденсирующего пара нижнего сетевого подогревателя, °С:

Энтальпия насыщения конденсирующего пара нижнего сетевого подогревателя, кД/кг °С:

Давление пара в корпусе нижнего сетевого подогревателя, МПа:

Давление пара в седьмом отборе турбины с учетом потери давления в трубопроводе 5 %, МПа:

Расход пара на верхний сетевой подогреватель (из уравнения теплового баланса), кг/с:

Расход пара на нижний сетевой подогреватель (из уравнения теплового баланса), кг/с:

3. Построение процесса расширения пара на i-s диаграмме

Из характеристик турбины имеем:

Начальные параметры пара:

Давление P0 = 12,75 МПа;

Температура t0 = 540 °С;

Находим на i-s диаграмме (рис. 3.1) точку А0. С учётом дросселирования пара в регулирующих органах ЦВД параметры пара изменятся, МПа:

Теоретический процесс расширения пара от давления до давления , соответствующего давлению за ЦВД, изображается линией A0B0. При действительном процессе расширения энтальпию пара в точке “В” можно определить, кД/кг:

где = 3014,476 кД/кг - энтальпия пара в конце теоретического процесса расширения; = 3447,754 кД/кг - энтальпия острого; = 0,845 внутренний относительный коэффициент полезного действия цилиндра высокого давления. Точку “С “ определим с учетом потери давления в промперегреве ∆Рпп = 9,5%, МПа:

= × ∆Рпп× = 2,77×(1-0,095)×0,95 = 2,38

где = 0,95 потери от дросселирования в цилиндре среднего давления.

Энтальпия в точке “Д”, кДж/кг:

где = 3550,65 кД/кг - энтальпия пара за промежуточным перегревом; = 2908,867 кД/кг - теоретическая энтальпия пара за цилиндром среднего давления; = 0,882 внутренний относительный коэффициент полезного действия цилиндра среднего давления.

Потеря давления от дросселирования пара в цилиндре низкого давления, точка “Д¢”, МПа :

= × = 0,17764×0,97 = 0,17231

где = 0,97 потери от дросселирования в цилиндре низкого давления.

Энтальпия а точке “Е”, кДж/кг:

где = 2908,867 кД/кг - энтальпия пара перед цилиндром низкого давления; = 2293,407 кД/кг - теоретическая энтальпия пара за цилиндром низкого давления при давлении в конденсаторе Рк = 0,0036 МПа; = 0,876 внутренний относительный коэффициент полезного действия цилиндра низкого давления. Используя значения давления в отборах находим на i-s диаграмме энтальпию пара в этих отборах.

Рис. 3 - Процесс расширения пара

4. Определение параметров по элементам схемы

Подогреватель высокого давления (ПВД7). Давление пара в отборе 4,21 МПа. Принимая потерю давления 5 %, находим давление пара у подогревателя, МПа:

Температура насыщения греющего пара, °С:

tн = 250,36

Энтальпия конденсата греющего пара, кДж/кг:

hн = 1087,426

Температура питательной воды за подогревателем с учётом недогрева, °С:

tпв = tн - q = 250,36 - 2 = 248,36

Энтальпия питательной воды, кДж/кг:

hпв = tпв·Св = 248,36·4,186 = 1039,63

Энтальпия греющего пара, кДж/кг:

iотб = 3173,73

Использованный теплоперепад на турбине, кДж/кг:

h = i0 - iотб = 3447,75 - 3173,73 = 274,02

Также рассматриваем параметры по другим элементам схемы. Результаты сводим в таблицу 5.1

Таблица 1- параметры элементов тепловой схемы

Наименование величины	ПВД7	ПВД6	ПВД5	Деаэратор	ПНД4	ПНД3	ПНД2	СП2	ПНД1	СП1	Конденсатор
Давление отборного пара, МПа	4,21	2,77	1,29	1,29	0,672	0,264	0,178	0,178	0,089	0,089	0,0036
Энтальпия пара, кДж/кг	3173,7	3081,6	3373,8	3200	2998,1	2909	2909	2827	2827	2449,305
Давление пара у подогревателя, МПа	4	2,63	1,225	0,7	0,638	0,251	0,169	0,169	0,085	0,085	0,0036
Температура насыщения греющего пара, °С	250,36	226,67	188,89	164,95	161,25	127,5	115	115	95	95	27,15
Энтальпия конденсата греющего пара, кДж/кг	1087,4	974,62	802,66	697,14	681	536	482,5	482,5	397,7	397,7	113,84
Температура воды за подогревателем, °С	248,36	224,67	186,89	164,95	157,25	123,5	111	110	91	90	27,15
Энтальпия воды за подогревателем, кДж/кг	1039,6	940,47	782,32	697,14	658,25	517	464,64	460,5	381	376,7	113,84
Использованный теплоперепад, кДж/кг	274,02	366,12	542,9	716,77	918,65	1008	1008	1090	1090	1467,465

5. Определение предварительного расхода пара на турбину

Коэффициент недоиспользования мощности отопительных отборов:

для первого отбора:

для второго отбора:

Принимая коэффициент регенерации Kр = 1,196 расход пара на турбину составит, кг/с:

где Hi = 1467,465 кДж/кг - теплоперепад срабатываемый турбиной, hэм = 0,98 - электромеханический КПД.

6. Баланс пара и конденсата

Расход пара на эжектор принят 0,5 % от расхода пара на турбину, кг/с:

Dэж = 0,005×Dт = 0,005×185,448 = 0,927

Расход пара на уплотнение турбины, кг/с:

Dупл = 0,01×Dт = 0,01×185,448 = 1,854

Утечки пара и конденсата, кг/с:

Dут = ×Dт = ×185,448 = 2,04

Расход пара на собственные нужды, кг/с:

Dсн = ×Dт = ×185,448 = 4,451

Расход перегретого пара, кг/с:

Dпе = Dт + Dэж + Dупл + Dут + Dсн = 185,448 + 0,927 + 1,854 + 2,04 + 4,451 = 194,21

Расход продувочной воды, кг/с:

Gпр = × Dпе = ×194,21 = 2,921

Расход питательной воды с учетом продувки, кг/с:

7. Расчёт сепараторов непрерывной продувки

Рис. 4 - Схема расширителей непрерывной продувки

Из уравнений материального и теплового баланса для первой ступени расширителя найдём количество вторичного пара, кг/с:

где hпр = 1649,67 кДж/кг - энтальпия воды в барабане парогенератора при Рб = 16 МПа; = 697,14 кДж/кг - энтальпия продувочной воды, сливаемой из первой ступени расширителя; = 2065,61 кДж/кг - теплота парообразования при давлении Рд = 0,7 МПа.

Расход продувочной воды в расширитель второй ступени, кг/с:

Из уравнений материального и теплового баланса для второй ступени расширителя найдём количество вторичного пара, кг/с:

где = 697,14 кДж/кг - энтальпия продувочной воды поступающая из первой ступени расширителя; = 403,67 кДж/кг - энтальпия продувочной воды, сливаемой из второй ступени расширителя; = 2266,1 кДж/кг - теплота парообразования при давлении РПНД1 = 0,089 МПа.

Количество воды, сливаемой в техническую канализацию, кг/с:

Количество химически очищенной воды, подаваемой в конденсатор, кг/с:

Из уравнения подогревателя ПХОВ найдём температуру химически очищенной воды на выходе из подогревателя, °С:

где = 96,34 °С - температура продувочной воды расширителя второй ступени, = 60 °С - температура продувочной воды сливаемая в тех. канализацию после подогревателя химически очищенной воды.

баланс пар сепаратор вода

8. Расчёт регенеративной схемы (ПВД)

Уравнение теплового баланса для ПВД-7:

Расход пара на ПВД-7, кг/с:

Уравнение теплового баланса для ПВД-6:

Расход пара на ПВД-2, кг/с:

Уравнение теплового баланса для ПВД-5:

Расход пара на ПВД-5, кг/с:

где энтальпию питательной воды на входе в ПВД-5 определим с учётом нагрева её в питательном насосе, кДж/кг:

где -перепад давления питательной воды в питательном нососе, МПа; = 0,00108 м3/кг - удельный объем питательной воды; = 0,75 - КПД насоса.

9. Расчёт деаэратора

Уравнения материального баланса:

Уравнения теплового баланса:

Решив систему уравнений получим, кг/с:

10. Расчёт регенеративной схемы (ПНД)

Уравнение теплового баланса для ПНД-4:

Расход пара на ПНД-4, кг/с:

Уравнение теплового и материального баланса для ПНД-3 и ТС-1:

где = Dвс + Dнс = 52,95 + 51,704 = 104,654 кг/с - расход конденсата греющего пара после нижнего сетевого подогревателя.

Решив данную систему получим:

= 7,148 кг/с;

= 62,93 кг/с;

= 422,837 кДж/г;

Уравнение теплового и материального баланса для ПНД-2, ТС-2 и ПНД-1:

где °С - температура основного конденсата перед ПНД-1; = 27,15 °С - температура насыщения после конденсатора; = 15 °С - нагрев основного конденсата в охладителе эжекторов и охладителе уплотнений;

Решив данную систему получим:

= 1,694 кг/с;

= 2,737 кг/с;

= 41,56 кг/с;

=386,672 кДж/г;

Расхода пара в конденсатор, кг/с:

Проверка баланса пара в турбине:

= 185,448 - (9,583 + 14,502 + 3,256 + 1,368 + 9,6 + 7,178 + 1,694 + 2,737 + 52,95 + 51,704) =30,917

полностью совпадает с ранее найденным значением.

Проверка по мощности:

= [9,583·274,02 + 14,502·366,12 + (3,256 + 1,368)·542,9 + 9,6·716,77 + 7,178·918,65 + (1,694 + 52,95)·1008 + (2,737 + 51,704)·1090 + 30,917·1467,465]×0,98

= 180003,36

Погрешность расчета составляет: