145798 (Тепловой расчет блока электростанции)

Министерство образования

Российской Федерации

Ивановский государственный энергетический университет

Кафедра тепловых электрических станций

РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БЛОКА КОНДЕНСАЦИОННОЙ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Методические указания к выполнению курсовой работы

по курсу “Общая энергетика”

для студентов дневного и заочного обучения

электроэнергетического факультета

Иваново 2001

Составители: А.В.МОШКАРИН

Е.В. БАРОЧКИН

М.Ю. ЗОРИН

Редактор: Г.Г.ОРЛОВ

Настоящие методические указания служат для закрепления знаний студентами по курсу “Общая энергетика” и связаны с выполнением курсовой работы, заключающейся в расчете тепловой схемы энергетического блока конденсационной электростанции (КЭС).

Методические указания предназначены для студентов электроэнергетического факультета дневной и заочной форм обучения.

Методические указания утверждены цикловой методической комиссией ТЭФ.

Рецензент.

Кафедра “Атомных электрические станции” Ивановского государственного энергетического университета .

Рекомендации по выполнению курсовой работы

и исходные данные для выбора и расчета тепловой схемы

конденсационного блока

Студент выполняет курсовую работу для своих исходных данных. Они устанавливаются по данным табл. П I.I и П I.2 соответственно по последней и предпоследней цифрам шифра (личного номера) студента-заочника (см. приложение I). Работы, выполненные не по своему варианту, не рассматриваются.

При выполнении курсовой работы необходимо соблюдать следующие условия:

- расчеты сопровождать кратким пояснительным текстом, в котором указывать, какая величина взята из исходных данных, справочника, норм;

- вычисления проводить в единицах системы СИ, используя соответствующие таблицы и h-s – диаграмму.

Принципы выбора элементов системы регенерации, расчета регенеративных подогревателей в тепловой схеме, а также определения энергетических показателей турбоустановки и блока в целом изложены в [ I ]. Там же изложены и некоторые справочные данные. Поэтому перед началом выполнения расчетов студенту будет полезно ознакомиться с указанной литературой .

Выполненная курсовая работа высылается в деканат в сроки обусловленные учебным планом. Оформление в рукописи на листках размером 210х300 мм (по ГОСТ).

Задание, на основании данных таблиц П 1.1 и П 1.2 (приложение 1), приводится перед расчетом тепловой схемы турбоустановки.

После выполнения расчетов составляется краткое описание турбоустановки и дается реферат.

Примеры выполнения титульного листа, реферата и описания турбоустановки даны в приложении 2 (на трех листах) методических указаний.

Расчет тепловой схемы и определение

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 = 70 МВт.

2. Начальные параметры и конечное давление в цикле: р₀ = 60 бар,

t₀ = 450С,

р_к = 0.05 бар.

1. Основные характеристики условного процесса турбины в hs - диаграмме:

а) потеря давления в органах регулирования турбины: р_р1 = 4%, следова-

тельно р’₀ = (1-р_р1 ) р₀ = (1-0,04 ) р₀ = 0,96р₀,

б) внутренний относительный КПД турбины _оi = 0,85.

1. 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.

2. Утечки цикла D_ут = 1,5% от расхода пара на турбину ; подогрев воды в эжекторном и сальниковым подогревателях t_эп = 4 С и t_сп = 4 С.

3. Потери давления в паропроводах от камер отборов до поверхностных подогревателей принять р₅= 4%, р₄=5%, р₂= 7%, р₁= 8%.

4. Поверхностные подогреватели без охладителей пара и охладителей конденсата; слив конденсата каскадный; недогрев воды в подогревателях

 t_нед = 4 C.

1. При расчете энергетических показателей блока принять:

- КПД котла _К = 91 %,

- удельный расход электроэнергии на собственные нужды – р_сн = 8 %.

1.Составление тепловой схемы

T

рk,tпс,hпс

Г

t0,р0,h0

D4

П-5

D_пв, t_пв

р_в5=90 бар

D₅. (р₅=4%)

Dпр

р_в4=95 бар

(р4=5%)

Dk

П-4

р_пн=100 бар

выпар (Dвып)

р_д=6.0 бар

П-3

р_в2 =9.0 бар

П-2 D₂ (р₂=7%)

р_сп =10 бар

р_в1 =10,5 бар

СП

D₁, (р₁=8 %)

П-1

Схема показана на рис.1.

По ходу воды в ней 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 .

2. Распределение подогревов питательной воды по

регенеративным подогревателям

2.1 Давление пара в регенеративных отборах

При начальных параметрах р₀= 60 бар, t₀ = 450 С по таблице III [ 2 ] определяем энтальпию пара: h₀ = 3302,6 кДж / кг, а по табл. II температуру насыщения пара при начальном давлении р₀=60 бар : t₀^н= 274,1 С (t₀^н  274С ) и при конечном давлении р_к = 0,05 бар, t_к = 32,8 С (t_к  33 С).

Один из способов распределения величины подогрева воды между регенеративными подогревателями основан на равенстве подогрева ее в подогревателях от температуры в конденсаторе (в данном примере 33 С) до температуры насыщения в цикле (при р₀=60 бар температура насыщения t^н = =274,1 С). При этом одним из подогревателей считается водяной экономайзер парового котла. Кроме регенеративных подогревателей в тепловых схемах ТЭС предусматриваются эжекторные и сальниковые подогреватели. При равномерном распределении подогрева воды по регенеративным подогревателям и при t_эп = 3 С и t_сп = 5 С величина подогрева питательной воды в каждом подогревателе определяется из следующей зависимости: .

В этом случае температура питательной воды за каждым подогревателем:

за ЭП t_эп = t_к + t_эп = 32,8 + 4 = 36,8 С;

за П-I t₁ = t_эп + t_под = 36,8 + 38,88 = 75,68 С;

за СП t_сп = t₁ + t_сп = 75,68 + 4 = 79,68 С;

за П-2 t₂ = t_сп + t_под = 79,68 + 38,88 = 118,56 С;

за П-3 t₃ = t₂ + t_под =118,56 + 38,88 = 157,44 С;

за П-4 t₄ = t₃ + t_под =157,44 + 38,88 = 196,32 С;

за П-5 t₅ = t₄ + t_под = 196,32+ 38,88 = 235,2 С.

Примечание. Правильность определения температур за подогревателями рекомендуется проверить. Должно иметь место равенство

t₅ +  t_под  t₀^н.

В данном случае t₅ +  t_под = 235,2 + 38,88 = 274,08  274,1 С.

2.2. Выбираем место установки деаэратора и давление в нем.

При заданном числе регенеративных подогревателе m = 5 в качестве деаэратора должен быть назначен подогреватель П-3. При t₃ = 157,44С давление в нем составит:

р_д = р_нас  5,74 бар.

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.

Примечание. При выборе места установки деаэратора и давления пара в нем следует руководствоваться правилом: число регенеративных подогревателей высокого давления (ПВД) не должно быть больше числа подогревателей низкого давления (ПНД), поскольку ПВД, трубная система которых находиться под давлением питательных насосов, значительно дороже, чем ПНД. Поэтому, например, при m = 6 следует принимать три ПНД и два ПВД, а при m = 7 - три ПНД и три ПВД.

2.3. Устанавливаем давление в отборах

на регенеративные подогреватели.

а) Поверхностные подогреватели.

Давление пара поступающего в подогреватели этого типа определяется из условия нагрева питательной воды до определенных ранее температур при заданном недогреве воды

 t_нед = 4 C.

Величина недогрева воды показывает значение необходимого температурного напора для передачи теплоты от конденсирующегося в подогревателе пара к нагреваемой воде.

Для подогревателя П-5 определяем температуру насыщения пара, поступающего в подогреватель:

t_н5 = t₅ +  t_нед = 235,2 + 4 = 239,2 C.

Тогда давление пара, поступающего в подогреватель, определенное по таблице I [2] при температуре 239,2 ^оС будет: р₅ = 32,92 бар, и аналогично для остальных регенеративных подогревателей поверхностного типа :

для П-4 t_н4 = t₄ +  t_нед = 196,32 + 4 = 200,32 C, р₄ = 15,58 бар;

для П-2 t_н2 = t₂ +  t_нед = 118,56 + 4 = 122,56 C, р₂ = 2,12 бар;

для П-1 t_н1 = t₁ +  t_нед = 75,68 + 4 = 79,68 C, р₁ = 0,47 бар.

Давление в камерах отбросов турбины должно быть выше, чем давление пара перед подогревателями; учитывается потеря в паропроводах (на трение и местные сопротивления). При заданных потерях, которые приведены в задании (см. табл. П 1.2) р₅ = 4%, р₄ = 5%, р₂ = 7%, р₁ = 8% имеем :

б) Деаэратор.

Давление в камере отбора на деаэратор Д-6 принимается р₃^ко = р_д^ко = 9 бар (для всех вариантов) из условия его работы с неизменным давлением 6 бар без перехода на отбор вышестоящего подогревателя до нагрузки 70 % от номинальной.

Известно, что с достаточной точностью можно считать, что при недогрузках давления в камерах нерегулируемых отборов изменяются пропорционально расходам пара через соответствующие ступени и, следовательно, пропорционально нагрузкам на турбину, т.е.

.

Поэтому с учетом потери давления в паропроводе от камеры отборов до деаэратора р₃ = 5 % в данном случае имеем :

3. Построение условного процесса расширения пара

в турбине hs - диаграмме

Схема условного процесса расширения пара в турбине для настоящего случае дана на рис.2а Теоретический процесс расширения –( а-в ) и действительный – (а - а*- с*) .

При принятых начальных параметрах р₀ = 60 бар и t₀ = 450С по таблице III [ Л.2 ] имеем энтальпию и энтропию в начале процесса расширения:

h₀ = 3302,6 кДж / кг, S₀ = 6,7214 кДж / ( кг * К ).