Расчет принципиальной тепловой схемы блочного турбинного агрегата ТЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

КУРСОВАЯ РАБОТА

ПО РАСЧЕТУ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ БЛОЧНОГО ТУРБИННОГО АГРЕГАТА ТЭС

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

В задании на выполнение курсовой работы приводятся следующие исходные данные (в скобках указаны значения этих данных, используемые в примере расчета тепловой схемы, который приводится в данном методическом руководстве):

Номинальная мощность турбоагрегата

на клеммах электрогенератора N_э =200 МВт

Начальное давление пара Р_о =12,75 МПа

Начальная температура пара t_o =565°С

Температура промежуточного перегрева t_п.п =565°С

Конечное давление пара Р_к =0,00343 МПа

Температура питательной воды t_п.в =265°С

Давление в деаэраторе P_д =0,685 МПа

В качестве прототипа выбираем агрегат К-200-130. Принципиальная тепловая схема для теплового расчета этого агрегата приведена на рис. 1.

Турбина имеет три цилиндра: ЦВД, ЦСД, ЦНД, причем последний выполнен двухпоточным. Парораспределение свежего пара -- сопловое при наличии одновенечной регулирующей ступени. После ЦВД предусмотрен промежуточный перегрев пара. Турбина имеет семь отборов: один -- после ЦВД, два -- от ЦСД и четыре -- от ЦНД.

Нагрев питательной воды и конденсата осуществляется в семи регенеративных подогревателях: трех ПВД, четырех ПНД и в деаэраторе. Последний питается паром из самостоятельного отбора.

Привод питательного насоса -- электродвигатель.

Отвод конденсата греющего пара из подогревателей низкого давления осуществляется насосами, отводится в трубопровод питательной воды в соответствии со схемой: из подогревателей высокого давления -- последовательно в деаэратор.

Пар из уплотнений турбины направляется последовательно в ПВД2, ПВД3, деаэратор, ПНД6 и в сальниковый подогреватель.

Рисунок 1 Принципиальная тепловая схема для теплового расчета агрегата К-200-130

ПОСТРОЕНИЕ ПРОЦЕССА РАСШИРЕНИЯ ПАРА В ТУРБИНЕ В is-ДИАГРАММЕ

1. По начальным параметрам Р_о и t_o находим точку О в is-диаграмме (рис. 2) и энтальпию i_о в этой точке, h_о = 3512 кДж/кг.

2. Определяем давление перед проточной частью турбины Р_о', приняв потери давления в паровпускных органах ?Р = 0,04 Р_о из рекомендуемого диапазона ?Р = (0,03--0,05) Р_о:

?Р = 0,04 · 12,75 = 0,51 МПа;

Р_о' = Р_о -- ?Р = 12,75 -- 0,51 = 12,24 МПа.

3. Считая процесс дросселирования в паровпускных органах изоэнтальпийным, строим его в is-диаграмме отрезком горизонтали до пересечения в точке О' с изобарой Р_о' = 12,24 МПа. Затем определяем t_o' = 563°С.

4. Принимаем, что турбина имеет сопловое распределение, характерное для современных конденсационных турбин мощностью ниже 1000 МВт.

Регулирующую ступень выполняем одновенечной: располагаемый теплоперепад на ней принимаем равным h_o^р.с = 100 кДж/кг из рекомендуемого для расчета диапазона h_o^р.с = 80Ї120 кДж/кг; относительный внутренний КПД ступени принимаем равным з_оi^р.с = 0,74 из рекомендуемого для расчета диапазона з_оi^р.с = 0,68Ї0,74.

Действительный теплоперепад, срабатываемый в регулирующей ступени,

h_i^р.с = h_o^р.с · з_оi^р.с = 100 · 0,74 = 74 кДж/кг.

Для построения процесса расширения пара в регулирующей
ступени из точки 0' is-диаграммы по вертикали откладываем отрезок, равный h_o^р.с=100 кДж/кг. Точка вертикали 1_ид, в которой i_1ид=i_о-h_o^р.с=3512--100=3412 кДж/кг, определяет изобару давления за регулирующей ступенью: P_р.с = 9,2 МПа.

Откладывая из точки 0' на этой же вертикали отрезок, равный h_i^р.с = 72 кДж/кг и проводя через конец его изоэнтальпу i₁= i_о - h_i^р.с = 3512- 74 = 3438 кДж/кг до пересечения с изобарой P_р.с=9,2 МПа, получаем точку 1, соответствующую окончанию действительного (с учетом потерь) процесса расширения пара в регулирующей ступени. В точке 1

P₁ = P_р.с = 9,2 МПа, i = 3438 кДж/кг, t₁ = 520 °С.

Действительный процесс расширения пара b регулирующей ступени изображается отрезком прямой, соединяющей точки 0' и 1.

5. Давление за ЦВД определяется в результате решения вариационной технико-экономической задачи. В расчете принимаем

P'_пп = Р_о = · 12,75 = 2,13МПа.

6. Строим изоэнтропный процесс расширения пара в ЦВД. Опуская вертикаль из точки 1 до пересечения с изобарой P'_пп = 2,13 МПа в точке 2_ид, находим i_2ид = 3008 кДж/кг и располагаемый теплоперепад в ЦВД:

h_o^ЦВД = i₁ - i_2ид = 3438 - 3008 = 430 кДж/кг.

7. Задаемся величиной относительного внутреннего КПД ЦВД
з_оi^ЦВД = 0,82 из рекомендуемого диапазона з_оi^ЦВД = 0,80 - 0,83 и определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦВД:

h_i^ЦВД = h_o^ЦВД з_оi^ЦВД = 430 · 0,82 = 352,6 кДж/кг.

Рисунок 2 Процесс расширения пара в турбине и трубоприводе в is-диаграмме

8. В is-диаграмме находим точку 2, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦВД, как точку пересечения изоэнтальпы i₂= i₁ - h_i^ЦВД = 3438 - 352,6 = 3085,4 КДж/кг с изобарой давления за ЦВД P'_пп = 2,13 МПа.

Действительный процесс расширения пара в ЦВД изобразится отрезком прямой, соединяющей точки 1 и 2. Температура пара

9. Определяем давление P''_пп на входе в ЦСД, приняв потери давления в системе промежуточного перегрева равными 10%:

P''_пп = 0,9P'_пп = 0,9 · 2,13 = 1,92 МПа.

По давлению P''_пп = 1,92 МПа и заданной температуре промперегрева t_п.п = 565°С определяем на is-диаграмме точку 3, соответствующую состоянию пара перед ЦСД. В точке 3 h₃ = 3618кДж/кг.

Давление на входе в проточную часть ЦСД Р_вх^ЦСД определяется как разность давления P''_пп на входе в ЦСД и потерь давления ?Р_вх^ЦСД в дроссельно-отсечных клапанах перед ЦСД, которые принимаются равными ?Р_вх^ЦСД = 0,02 P''_пп из рекомендуемого диапазона ?Р_вх^ЦСД = (0,02--0,03)P''_пп =0,02 ·1,92=0,0384Мпа.

Точка 3', соответствующая состоянию пара на входе в проточную часть ЦСД, определяется пересечением изоэнтальпы i₃ = 3618 кДж/кг с изобарой Р_вх^ЦСД = 1,92 - 0,0384 = 1,88 МПа, t₃ = 564°С.

Выбираем давление на выходе из ЦСД Р₄, равное давлению Р_пер.тр на входе в перепускные трубы из ЦСД в ЦНД: Р₄ = Р_пер.тр = 0,23 МПа из рекомендуемого диапазона Р_пер.тр = 0,20Ї0,25 МПа.

Строим из точки 3' изоэнтропный процесс расширения пара в ЦСД и находим конечную точку 4_ид этого процесса как точку пересечения вертикали из точки 3' с изобарой Р₄ = 0,23 МПа. В точке 4_ид i_4ид = 2970 кДж/кг.

Определяем располагаемый теплоперепад в ЦСД

h₀^ЦСД = i₃ - i_4ид = 3618 - 2970 = 648 кДж/кг.

16. Задавшись относительным внутренним КПД ЦСД з_оi^ЦСД = 0,9 из рекомендованного диапазона з_оi^ЦСД = 0,9 - 0,92, определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦСД:

h_i^ЦСД = h₀^ЦСД з_оi^ЦСД = 648· 0.90= 583 кДж/кг.

17. Находим в is-диаграмме точку 4, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦСД, как точку пересечения изоэнтальпы i₄ = i₃ - h_i^ЦСД = 3618 - 583 = 3035 кДж/кг с изобарой P₄ = 0,23 МПа.

Строим действительный процесс расширения пара в ЦСД, соединяя отрезком прямой линии точки 3' и 4. Температура пара в точке 4

Процесс расширения пара в ЦНД определяем исходя из того, что давление на входе в ЦНД равно давлению на выходе из ЦСД: P₄ = 0,23 МПа, а давление на выходе из ЦНД равно давлению в конденсаторе P_к = 0,00343 МПа.

Определяем в is-диаграмме точку 5_ид, соответствующую окончанию идеального процесса расширения пара в ЦНД, как точку пересечения изоэнтропы, проходящей через точку 4, с изобарой P_к = 0,00343 МПа. В этой точке i_5ид = 2320 кДж/кг.

Располагаемый теплоперепад в ЦНД:

h₀^ЦНД = i₄ - i_5ид = 3035 - 2320 = 715 кДж/кг.

Задаемся относительным внутренним КПД ЦНД з_оi^ЦНД=0,78 из рекомендуемого диапазона з_оi^ЦНД=0,75Ї0,80 и определяем действительный теплоперепад, срабатываемый в ЦНД:

h_i^ЦНД = h₀^ЦНД • з_оi^ЦНД = 715 0,78 = 558 кДж/кг.

22. Находим в is-диаграмме точку 5, соответствующую окончанию действительного процесса расширения в ЦНД, как точку пересечения изоэнтальпы i₅ = i₄ - h_i^ЦНД = 3035 - 558 = 2477 кДж/кг с изобарой P_к = 0,00343 МПа. Степень сухости в этой точке х₅ = 0,971. Температура

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ В ОТБОРАХ И ПОДОГРЕВАТЕЛЯХ

Так как регенеративные подогреватели высокого давления обязательно поверхностного типа, имеем 3 ПВД.

Подогреватели низкого давления могут быть как смесительные, так и поверхностные, и поэтому принимаем, что ПНД являются поверхностного типа, принимаем их число 4, и потому у нас всего 7 подогревателей и один деаэратор, который является подогревателем смесительного типа.

Деаэратор повышенного давления, по заданию , располагаем за ПНД.

Принципиальная схема представлена ниже:

По условию задачи температура питательной воды должна быть

Так как давление в деаэраторе 6,85 бар, температура насыщения при этом

Деаэратор является подогревателем смесительного типа, где питательная вода нагревается смешением с паром отбора на деаэратор.

Таким образом, разделяем диапазон температур до деаэратора , на число подогревателей.

Распределение температуры питательной воды на выходе подогревателей низкого давления следующее:

- На выходе из подогревателя ПНД7: , энтальпия питательной воды при этом

- На выходе из подогревателя ПНД6: , энтальпия питательной воды при этом

- На выходе из подогревателя ПНД5: , энтальпия питательной воды при этом

- На выходе из подогревателя ПНД4: , энтальпия питательной воды при этом

- На выходе из деаэратора: , энтальпия питательной воды при этом

Распределение температур для ПВД

Распределение температуры питательной воды на выходе из подогревателей высокого давления следующее:

- На выходе из подогревателя ПBД3 - , энтальпия питательной воды при этом

- На выходе из подогревателя ПВД2 - , энтальпия питательной воды при этом

- На выходе из подогревателя ПВД1 - , энтальпия питательной воды при этом

Для решения задачи применим is- диаграмму (рис. 3).

Для обеспечения работы подогревателей поверхностного типа температура пара отбора должна быть на 510⁰С выше конечной температуры нагреваемой питательной воды. Поэтому подбираем точки отбора пара по температурам пара отбора.

Так как не задано иное, принимаем, что первый отбор производим на выходе из ЦВД, параметры пара для первого отбора:

Температура 330⁰C, ,

Так как в прототипе производится отбор от ЦСД, принимаем три точки отбора от ЦСД:

- для второго отбора ,

- отбор на деаэратор ,

- для третьего отбора (пар на выходе из ЦСД) ,

- для четвертого отбора , ,

- для пятого отбора , ,

- для шестого отбора , ,

- для седьмого отбора , ,

Рисунок 3 is- диаграмма для расчета задачи

Рассчитываем доли отбора

Доля первого отбора:

Доля второго отбора:

Доля третьего отбора:

Где - энтальпия воды от деаэратора с учетом ее нагрева за счет теплоты конденсата от первого и второго отбора в соответствии с принципиальной схемой, в которой показано соединение ПВД:

Доля отбора на деаэратор:

Где - энтальпия воды от ПНД4 с учетом ее нагрева за счет теплоты конденсата от первого и второго отбора и третьего отбора в соответствии с принципиальной схемой, в которой показано соединение ПВД:

Доля четвертого отбора:

Доля пятого отбора:

Доля шестого отбора:

Доля седьмого отбора:

- Удельная подведенная теплота:

- Удельная отведенная теплота:

- Термический КПД:

- Внутренний абсолютный КПД:

- КПД ПТУ:

Принимаем электрический КПД генератора равным 0,98, механический КПД .

- Мощность турбины:

- КПД ПТУ:

- Определяем расход пара на турбину по формуле:

- Удельный расход пара на выработку электроэнергии:

- Удельный расход теплоты:

тепловой агрегат пар турбина

Где КПД котлоагрегата (принимаем).

- Теплотворная способность условного топлива:

- Удельный расход топлива на выработку электроэнергии:

- Годовая выработка электроэнергии:

Где Т - время работы установки в году (часы).

- Годовой расход топлива:

Размещено на Allbest.ru