Расчёт тепловой схемы энергетического блока с конденсационной турбиной К-210-130

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Ивановский государственный энергетический університет имени В.И. Ленина»

Кафедра тепловых электрических станций

Расчёт тепловой схемы энергетического блока с конденсационной турбиной К-210-130

Проверил:

Барочкин А.Е.

Иваново 2013

Содержание

1. Задание к курсовой работе

2. Краткое описание тепловой схемы блока К-210-130

3. Построение процесса расширения пара в H-S диаграмме

3.1 Давление пара в узловых точках процесса расширения

3.2 Параметры пара в узловых точках

3.3 Определение энтальпий пара в отборах турбины

4. Баланс пара и питательной воды

4.1 Баланс пара (для всех вариантов)

4.2 Баланс питательной воды

5. Определение параметров пара, питательной воды и конденсата по элементам ПТС

5.1 Параметры пара в корпусе регенеративных подогревателей

5.2 Давления основного конденсата и питательной воды после подогревателей

5.2.1 Расчёт конденсатных и питательных насосов

5.2.2 Давления основного конденсата и питательной воды после подогревателей

5.3 Температуры основного конденсата и питательной воды после подогревателей

5.3.1 Подогреватели смешивающего типа

5.3.2 Подогреватели поверхностного типа

5.4 Энтальпия основного конденсата и питательной воды после подогревателей

5.5 Повышение энтальпии воды в питательных насосах (для всех вариантов)

6. Расход пара на подогреватели высокого давления

6.1 Описание группы ПВД

6.2 Расчёт расхода пара на П-8

6.3 Расчёт расхода пара на П-7

6.4 Расчёт расхода пара на П-6

7. Расчёт деаэратора питательной воды

7.1 Описание деаэратора питательной воды

7.2 Расчёт выпара деаэратора (для всех вариантов)

7.3 Расчёт расхода пара на деаэратор

8. Расчет подогревателей низкого давления

8.1 Описание группы ПНД

8.2 Расхода пара на П-4

8.3 Расхода пара на П-3

8.4 Расхода пара на П-2

8.5 Расхода пара на П-1

9. Определение расхода пара в конденсатор

9.1 Баланс конденсатора по пару

9.2 Баланс конденсатора по основному конденсату

9.3 Погрешность расчёта

10. Определение расхода пара на турбину

10.1 Энергетическое уравнение мощности

10.2 Баланс мощностей турбины

10.3 Погрешность расчёта

11. Расходы пара, питательной воды и основного конденсата в численном выражении

12. Определение энергетических показателей

Приложение 1

1. Задание к курсовой работе

Необходимо рассчитать тепловую схему турбоустановки (расход свежего пара на турбину, расход пара на регенеративные подогреватели, расход основного конденсата и питательной воды) и энергетические показатели работы блока в соответствии с исходными данными предложенного варианта.

пар регенеративный подогреватель турбина

Таблица 1. Перечень исходных данных для расчёта согласно варианту

Наименование	Обозначение	Единица измерения	Величина
Параметры пара:
- давление свежего пара		МПа
- температура свежего пара		°C
- температура пара после промежуточного перегрева		°C
- давление пара в конденсаторе		кПа
Внутренний относительный КПД цилиндров турбины:
- ЦВД		%
- ЦСД		%
- ЦНД		%
Подогрев основного конденсата в ОЭ и СП:
- в охладителе эжекторов		оС
- в охладителе уплотнений		оС
Недогрев регенеративных подогревателей (ПНД, ПВД)		оС
Потери пара и конденсата в паротурбинном цикле		%
Энергетические показатели блока:
- КПД котла	к	%
- расход тепла на собственные нужды	рсн	%
Давление пара в регенеративных отборах:
- первый отбор пара (на П-8)		МПа
- второй отбор пара (на П-7)		МПа
- третий отбор пара (на П-6 и П-5)		МПа
- четвёртый отбор пара (на П-4)		МПа
- пятый отбор пара (на П-3)		МПа
- шестой отбор пара (на П-2)		МПа
- седьмой отбор пара (на П-1)		МПа

2. Краткое описание тепловой схемы блока К-210-130

Тепловая схема блока К-210-130 представлена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная тепловая схема блока

3. Построение процесса расширения пара в H-S диаграмме

3.1 Давление пара в узловых точках процесса расширения

При построении процесса расширения пара в h-s диаграмме необходимо учитывать потери давления пара в устройствах парораспределения турбины (перепускные паропроводы, регулирующие, стопорные клапаны) вызванные процессом дросселирования (уменьшение давления пара без потери теплосодержания, т.е. с постоянной энтальпией).

Потери давления в устройствах парораспределения цилиндров принимаются по табл. 2.

Таблица 2. Потери давления в органах парораспределения турбины (для всех вариантов)

Источник потерь	Обозначение	Величина потери, %
Регулирующие и стопорные клапаны перед ЦВД		5
Паропроводы промежуточного перегрева пара		10
Регулирующие и стопорные клапаны перед ЦСД		5
Перепускные паропроводы из ЦСД в ЦНД		7

Давления пара в узловых точках процесса расширения составляют:

- на входе в ЦВД МПа;

- после промежуточного перегрева пара МПа;

- на входе в ЦСД МПа;

- на входе в ЦНД МПа.

3.2 Параметры пара в узловых точках

Энтальпия свежего пара:

h₀ = кДж/кг.

Энтальпия пара в конце адиабатного процесса расширения в ЦВД:

h_2а = кДж/кг.

Энтальпия пара в конце реального процесса расширения в ЦВД:

кДж/кг,

Энтальпия пара после промежуточного перегрева пара:

h_пп = кДж/кг.

Энтальпия пара в конце адиабатного процесса расширения в ЦСД:

h_6а = кДж/кг.

Энтальпия пара в конце реального процесса расширения в ЦСД:

кДж/кг,

Энтальпия пара в конце адиабатного процесса расширения в ЦНД:

Дж/кг.

Энтальпия пара в конце реального процесса расширения в ЦНД:

кДж/кг,

Суммарный теплоперепад в проточной части турбины составляет:

кДж/кг.

Повышение энтальпии пара в промежуточном пароперегревателе:

кДж/кг.

3.3 Определение энтальпий пара в отборах турбины

После построения процесса расширения пара в турбине необходимо определить энтальпии пара в отборах на регенеративные подогреватели (рис. 2). Для этого в h-s диаграмме находим точки пересечения построенного процесса и изобар, соответствующих давлению пара в регенеративных отборах Р_i (см. п. 1). В найденных на h-s - диаграмме точках определяем энтальпии и температуры.

В том случае, если регенеративный отбор осуществляется в зоне влажного пара (ниже линии х=1), то температуру пара в камере отбора определить не удастся, вместо неё необходимо найти степень сухости пара в этой точке.

Найденные энтальпии пара и температуры заносятся в табл. 3.

Рис. 2. Процесс расширения пара в проточной части турбины

Таблица 3. Параметры пара в отборах турбины

Номер отбора	Наименование подогревателя	Давление в камере отбора, МПа	Температура (влажность) пара в камере отбора, оС	Энтальпия пара в камере отбора, кДж/кг
1	ПВД-8	3,8	369	3144
2	ПВД-7	2,56	316	3045,3
3	ПВД-6, деаэратор	1,2	450	3368
4	ПНД-4	0,63	366	3198
5	ПНД-3	0,27	262	2992
6	ПНД-2	0,125	176	2826,9
7	ПНД-1	0,026	х = 0,998	2616

4. Баланс пара и питательной воды

4.1 Баланс пара (для всех вариантов)

Паровой баланс турбины с регенеративными отборами:

,

где - расход свежего пара на турбину; - регенеративные отборы пара; - протечки пара через уплотнения; - отборы пара на собственные нужды станции; - утечки пара в турбоустановке; - расход пара в конденсатор.

Принимаем: =0, =0, =0.

Получаем упрощенное выражение для расчёта :

.

4.2 Баланс питательной воды

Расход питательной воды на котёл определяется из уравнения:

,

где - расход добавочной воды.

Поток питательной воды необходимо дополнить таким количеством добавочной воды , которое восполнит потери пара и конденсата (в том числе с продувочной водой) в паротурбинном цикле станции (см. п. 1).

Расчёт расхода добавочной воды:

.

Общее выражение для расчёта расхода питательной воды:

.

5. Определение параметров пара, питательной воды и конденсата по элементам ПТС

5.1 Параметры пара в корпусе регенеративных подогревателей

Давление в камерах отборов турбины выше, чем давление пара перед подогревателями. Это связано с потерей давления в паропроводах на трение и местные сопротивления. Потери давления в паропроводах принимаются по данным табл. 4.

Таблица 4. Потери давления пара в паропроводах (для всех вариантов)

№ отбора	Наименование подогревателя	Величина потерь давления
I отбор	П-8	3%
II отбор	П-7	4%
III отбор	П-6, деаэратор	5%
IV отбор	П-4	6%
V отбор	П-3	7%
VI отбор	П-2	8%
VII отбор	П-1	9%

Определяем давления пара в корпусе каждого регенеративного подогревателя по известным давлениям в отборах турбины и потерям в паропроводах :

П-8 МПа;

П-7 МПа;

П-6 МПа;

П-5 МПа (для всех вариантов);

П-4 МПа;

П-3 МПа;

П-2 МПа;

П-1 МПа.

По найденным давлениям пара находим параметры насыщения (температуру и энтальпию) в корпусе регенеративных подогревателей и конденсатора, которые соответствуют параметрам сливаемого из подогревателей конденсата:

П-8 ^оС кДж/кг;

П-7 ^оСкДж/кг;

П-6 ^оС кДж/кг;

П-5 ^оС кДж/кг;

П-4 ^оС кДж/кг;

П-3 ^оС кДж/кг;

П-2 ^оС кДж/кг;

П-1 ^оС кДж/кг;

конденсатор °С кДж/кг.

5.2 Давления основного конденсата и питательной воды после подогревателей

Для определения давления основного конденсата и питательной воды за подогревателями вначале необходимо найти давления на нагнетании конденсатных и питательных насосов.

В рассматриваемой схеме установлены две группы конденсатных насосов и одна группа питательных насосов (см. рис. 1):

- КЭН I с насосами типа КсВ 500-85 (подача 500 т/ч, напор 85 м.в.ст);

- КЭН II с насосами типа КсВ 320-160 (подача 320 т/ч, напор 160 м.в.ст);

- ПЭН с насосами типа ПЭ 380-185 (подача 380 т/ч, напор 2030 м.в.ст).

5.2.1 Расчёт конденсатных и питательных насосов

Напор насосов определяется по формуле, м.в.ст:

,

где - давление воды на выходе из насоса (нагнетание); - давление воды на входе в насос (всас).

Давление на всасе насоса определяется по формуле:

=,

где - давление столба жидкости перед насосом (для всех вариантов у КЭН I _ 4 м.в.ст, у КЭН II - 5 м.в.ст, у ПЭН - 21 м.в.ст); - давление в корпусе подогревателя из которого вода попадает в насос (в конденсаторе для всех вариантов , в П-2 , в деаэраторе для всех вариантов ).

Определяем давление на всасе конденсатных насосов:

КЭН I (для всех вариантов);

КЭН IIПа;

ПЭН (для всех вариантов).

Определяем давление на нагнетании конденсатных насосов:

КЭН I (для всех вариантов);

КЭН II МПа;

ПЭН (для всех вариантов).

5.2.2 Давления основного конденсата и питательной воды после подогревателей

Давления основного конденсата и питательной воды после подогревателей определяются по найденным давлениям на нагнетании конденсатных и питательных насосов, а также гидравлическим сопротивлениям подогревателей (см. табл. 5).

Таблица 5. Гидравлические потери давления в подогревателях (для всех вариантов)

Наименование подогревателя	Обозначение	Размерность	Величина потерь
ОЭ		МПа	0,05
ОУ		МПа	0,05
ПНД		МПа	0,10
ПВД		МПа	0,50

Находим давления основного конденсата и питательной воды:

за ОЭ МПа;

за П-1 МПа;

за ОУ МПа;

за П-2 МПа;

за П-3 МПа;

за П-4 МПа;

за П-5 МПа (для всех вариантов);

за П-6 МПа;

за П-7 МПа;

за П-8 МПа.

5.3 Температуры основного конденсата и питательной воды после подогревателей

5.3.1 Подогреватели смешивающего типа

Температуры основного конденсата и питательной воды за подогревателями смешивающего типа:

за П-2 ^оС;

за П-5^оС.

5.3.2 Подогреватели поверхностного типа

Определяем температуры основного конденсата и питательной воды за подогревателями:

за ОЭ С;

за П-1 С;

за ОУ С;

за П-3 С;

за П-4 С;

за П-6 С;

за П-7 С;

за П-8 С.

5.4 Энтальпия основного конденсата и питательной воды после подогревателей

Энтальпия основного конденсата и питательной воды за каждым подогревателем определяется по таблице III [2] по известным температуре и давлению воды:

за ОЭ МПа ^oC кДж/кг;

за П-1 МПа ^oC кДж/кг;

за ОУ МПа ^oC кДж/кг;

за П-2 МПа ^oC кДж/кг;

за П-3 МПа ^oC кДж/кг;

за П-4 МПа ^oC кДж/кг;

за П-5 МПа ^oC кДж/кг (для всех вариантов);

за П-6 МПа ^oC кДж/кг;

за П-7 МПа ^oC кДж/кг;

за П-8 МПа ^oC кДж/кг.

5.5 Повышение энтальпии воды в питательных насосах (для всех вариантов)

При перекачивании воды питательным насосом часть механической энергии вращения лопастей насоса переходит в потенциальную энергию перекачиваемой воды, т.е. вода нагревается.

В конденсатных насосах основной конденсат также нагревается, но незначительно, поэтому в расчёте подогрев воды в КЭН I, II не учитывается.

Повышение энтальпии в питательных насосах определяется по формуле, кДж/кг:

,

где м.в.ст; - средний удельный объём воды в насосах; - КПД насосов.

Средний удельный объём воды в питательных насосах определяется по таблице III [2], м³/кг:

,

где - среднее давление воды в насосе; - температура воды на входе в насос.

Определяем средний удельный объём воды в питательных насосах:

МПа;

^oC;

м³/кг.

Находим повышение энтальпии в питательных насосах:

кДж/кг

Энтальпия питательной воды за ПЭН с учетом подогрева воды в питательных насосах составит:

кДж/кг.

6. Расход пара на подогреватели высокого давления

6.1 Описание группы ПВД

Расчётная схема группы ПВД и необходимые для расчёта величины показаны на рис. 3.

Рис. 3. Расчётная схема группы ПВД

6.2 Расчёт расхода пара на П-8

Составляем уравнение теплового баланса:

;

.

6.3 Расчёт расхода пара на П-7

Составляем уравнение теплового баланса:

;

;

.

6.4 Расчёт расхода пара на П-6

Составляем уравнение теплового баланса:

;

;

.

Суммарный расход конденсата греющего пара трех ПВД составляет:

.

7. Расчёт деаэратора питательной воды

7.1 Описание деаэратора питательной воды

Расчёт расхода пара на деаэратор производится из уравнений теплового и материального баланса. Расчётная схема деаэратора показана на рис. 4.

Рис. 4. Расчётная схема деаэратора

7.2 Расчёт выпара деаэратора (для всех вариантов)

Величину выпара принимаем равной 2 кг на тонну деаэрированной воды для всех вариантов:

.

Энтальпию выпара для всех вариантов принимаем по параметрам насыщения в корпусе деаэратора (МПа):

кДж/кг.

7.3 Расчёт расхода пара на деаэратор

Материальный баланс деаэратора:

;

;

.

Тепловой баланс деаэратора:

;

;

;

;

.

8. Расчет подогревателей низкого давления

8.1 Описание группы ПНД

Расчётная схема подогревателей низкого давления показана на рис. 5.

Рис. 5. Расчётная схема подогревателей низкого давления

8.2 Расхода пара на П-4

Составляем уравнение теплового баланса:

,

где (см. п. 7.3).

Определяем расход греющего пара на П-4:

8.3 Расхода пара на П-3

Составляем уравнение теплового баланса:

.

Определяем расход греющего пара на П-3:

8.4 Расхода пара на П-2

П-2 является подогревателем смешивающего типа, поэтому для его расчета необходимо записать уравнения теплового и материального балансов:

материальный баланс

;

тепловой баланс

Определяем расход греющего пара на П-2:

.

8.5 Расхода пара на П-1

Составляем уравнение теплового баланса:

,

Определяем расход греющего пара на П-1:

9. Определение расхода пара в конденсатор

9.1 Баланс конденсатора по пару

Согласно расчетной тепловой схеме, представленной на рис. 1, и выполненным расчетам по определению расходов пара на регенеративные подогреватели, расходы пара в отборы турбины равны:

первый отбор

второй отбор

третий отбор

четвёртый отбор

пятый отбор

шестой отбор

седьмой отбор

Всего

В конденсатор со стороны турбины поступает количество пара, равное (см. п. 4.1):

,

9.2 Баланс конденсатора по основному конденсату

Определяем расход пара в конденсатор по балансу основного конденсата:

9.3 Погрешность расчёта

Определяем погрешность расчёта:

Поскольку погрешность составляет менее 1 %, то расчёт выполнен правильно.

10. Определение расхода пара на турбину

10.1 Энергетическое уравнение мощности

Расход свежего пара на турбину определяем из уравнения мощности, кг/с:

,

где d_э - удельный расход пара на энерговыработку; у_i - коэффициенты недовыработки мощности паром в регенеративных отборах турбины, - расходы пара в регенеративные отборы турбины.

Удельный расход пара на энерговыработку определяется по формуле:

кг/МДж,

где - суммарный теплоперепад в проточной части турбины (см. п. 3.2); - механический КПД турбины (для всех вариантов 0,996); - КПД генератора (для всех вариантов, 0,988).

Производим подсчет коэффициентов недовыработки мощности:

первый отбор

второй отбор

третий отбор

четвёртый отбор

пятый отбор

шестой отбор

седьмой отбор

Определяем произведение y_iD_i для каждого отбора пара:

первый отбор;

второй отбор;

третий отбор;

четвёртый отбор;

пятый отбор;

шестой отбор;

седьмой отбор;

Всего

Подставляем найденные значения в уравнение мощности:

кг/с или т/ч.

10.2 Баланс мощностей турбины

Подсчитываем, какую мощность выработал пар, отбираемый на регенерацию, в турбине. Полученное значение суммируем с мощностью, выработанной конденсационным потоком пара (поток пара, проходящий через всю турбину в конденсатор) в турбине.

, МВт,

где - срабатываемый теплоперепад пара в турбине до отбора на регенерацию.

Мощность пара, выработанная в турбине паром, кВт:

первый отбор

второй отбор

третий отбор

четвёртый отбор

пятый отбор

шестой отбор

седьмой отбор

конденсатор

.

Всего

Определяем расход пара на турбину:

кг/с.

10.3 Погрешность расчёта

Невязка расчёта составляет:

Если погрешность составляет меньше 1 %, то расчёт выполнен правильно.

11. Расходы пара, питательной воды и основного конденсата в численном выражении

По известному определяем расходы пара на подогреватели системы регенерации турбины (табл. 6), а также основные потоки питательной воды и конденсата (табл. 7).

Таблица 6. Расходы пара на подогреватели и из отборов турбины

Наименование потока пара	Обозначение	Метод определения	Расход пара
			кг/с	т/ч
Первый отбор
Второй отбор
Третий отбор		+
Четвёртый отбор
Пятый отбор
Шестой отбор
Седьмой отбор
Промежуточный перегрев

Таблица 7. Основные потоки питательной воды и конденсата

Наименование потока	Обозначение	Расход питательной воды и конденсата
		кг/с	т/ч
Расход добавочной воды цикла котлов
Расход питательной воды
Расход основного конденсата через КЭН-I
Расход основного конденсата через КЭН-II

12. Определение энергетических показателей

1. Расход тепла на турбоустановку, ГДж/ч:

,

где - энтальпия питательной воды на входе в котёл; - энтальпия добавочной воды цикла котлов (для всех вариантов принять равной 100 кДж/кг).

ГДж/ч.

2. Удельный расход теплоты на турбоустановку:

, кДж/кВт ч,

где - номинальная мощность турбины (для всех вариантов принять равной 210 МВт).

3. Абсолютный электрический КПД турбоустановки:

( %).

4. Тепловая нагрузка парового котла, ГДж/ч:

.

ГДж/ч.

5. КПД транспорта теплоты:

 ( %).

6. Количество теплоты топлива, сожжённого паровым котлом:

ГДж/ч,

где - КПД парового котла (см. п. 1).

7. КПД энергоблока (электростанции) брутто:

( %).

8. КПД энергоблока нетто:

( %),

где - расход тепла на собственные нужды (см. п. 1).

9. Удельный расход условного топлива нетто:

г/кВт ч.

Приложение 1

Таблица П1.1 Исходные данные для расчёта

Первая цифра шифра	Параметры свежего пара	Внутренний относительный КПД цилиндров турбины	Недогрев регенеративных подогревателей	Потери пара и конденсата в паротурбинном цикле	Подогрев конденсата в подогревателях
	давление	температура	ЦВД	ЦСД	ЦНД			ОЭ	ОУ
	МПа	оС	%	%	%	оС	%	оС	оС
1	12,0	530	90	80	85	4	1,0	1	2
2	12,2	535	89	81	84	5	1,5	2	2
3	12,4	540	88	82	83	6	2,0	2	3
4	12,6	545	87	83	82	7	2,5	1	3
5	12,8	550	86	84	81	8	3,0	1	1
6	13,0	530	85	85	80	4	1,0	3	1
7	13,2	535	84	86	79	5	1,5	3	2
8	13,4	540	83	87	78	6	2,0	2	2
9	13,6	545	82	88	77	7	2,5	2	3
10	13,8	550	81	89	76	8	3,0	1	3

Таблица П1.2 Исходные данные для расчёта

Вторая цифра шифра	Температура пара после промежуточного перегрева пара	Давление пара в конденсаторе	Энергетические показатели блока	Давление пара в регенеративных отборах
			КПД котла	расход тепла на СН
	оС	кПа	к %	рсн %	МПа	МПа	МПа	МПа	МПа	МПа	МПа
1	530	3,0	95,0	2,0	4,15	2,80	1,51	0,59	0,30	0,135	0,028
2	535	3,5	94,0	2,5	4,00	2,70	1,47	0,57	0,28	0,130	0,027
3	540	4,0	93,0	3,5	3,85	2,60	1,42	0,54	0,27	0,125	0,026
4	545	4,5	92,0	4,0	3,70	2,50	1,37	0,52	0,26	0,120	0,025
5	550	5,0	91,0	4,5	3,55	2,40	1,33	0,49	0,25	0,115	0,024
6	530	5,5	90,0	5,0	3,40	2,30	1,28	0,47	0,24	0,110	0,023
7	535	6,0	89,0	5,5	3,25	2,20	1,23	0,44	0,23	0,105	0,022

Размещено на Allbest.ru

...