Расчет принципиальной тепловой схемы ТЭЦ с турбиной Т-25-90/5

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет

им. Ю.А. Гагарина

Кафедра «Теплоэнергетика»

Курсовая работа

на тему:

«Расчет принципиальной тепловой схемы ТЭЦ с турбиной Т-25-90/5»

Выполнил: студент гр. ПТЭ- 41

Кульбачук П.В.

Проверил: д.т.н. проф.

Николаев Ю.Е.

Саратов 2014

Реферат

Расчетно-пояснительная записка содержит 33 листов, 17 рисунков, 3 таблицы, 7 источников литературы.

КОТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ, ГЕНЕРАТОР, КОНДЕНСАТОР, СЕТЕВОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ, ДЕАЭРАТОР, ПОДОГРЕВАТЕЛЬ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ, ПАРОВОЙ КОТЕЛ, ТЭЦ, ГЕНЕРАТОВ, СПВ,СПН

Объектом исследования является турбина Т-25-90/5, находящаяся в городе Самара.

Цель работы: расчет принципиальной тепловой схемы ТЭЦ, построение графиков нагрузок, выбор основного оборудования для данной тепловой схемы, расчет процесса расширения пара в турбине и определение технико-экономических показателей.

В результате выполнения задания были получены следующие данные:

кВт=23,8мпа

Расчет пара в голову турбины

В результате расчёта техника - экономических показателей определили, количество теплоты отпускаемое потребителям кВт.

Количество теплоты идущее на выработку электроэнергии

Q_э = кВт.

Расход топлива на выработку электроэнергии В_э= кг у.т ./с.

Расход топлива на выработку тепловой энергии В_т = кг у.т ./с.

Удельный расход топлива на выработку электроэнергии

кг у.т./кВт^.ч.

Удельный расход топлива на выработку тепловой энергии

кг у.т./ГДж.

Введение

На ТЭЦ основная комбинированная выработка электрической энергии производится на базе тепла, отдаваемого из теплофикационных отборов тепловым потребителям.

Теплофикация является наиболее рациональным методом использования топливных ресурсов страны для теплоэнергоснабжения.

Теплофикация существенно улучшает использование топлива на тепловых электростанциях, вследствие, объединения процесса выработки электрической энергии с получением тепла для централизованного теплоснабжения благодаря правильной организации режима теплопотребления и значительному сокращению расхода топлива по сравнению с раздельной выработкой тепловой энергии в котельных и электрической, на конденсационных электростанциях.

Удовлетворение потребности в тепловой энергии крупных промышленных узлов и жилых массивов предусматривается от мощных промышленно - строительных ТЭЦ и котельных на органическом топливе. Сооружение крупных ТЭЦ и централизованное теплоснабжение потребителей позволяет получить значительную экономию топлива от теплофикации в энергосистеме, сократить вредные выбросы в окружающую среду, получить высокие технико-экономические показатели. На современных теплоэлектроцентралях устанавливают мощные паровые котлы 320-670 т/ч на высокие параметры пара и турбоустановки с производственными и теплофикационным отборами типа Т и ПТ электрической мощностью 25-185 МВт. Для тепловых схем современных ТЭЦ характерна развитая система регенеративного подогрева питательной воды, ступенчатый подогрев сетевой воды, использование вентиляционного потока пара для нагрева сетевой и технической воды. Отмеченные особенности развития современных ТЭЦ позволяют получить низкие удельные расходы топлива и себестоимости на производство электроэнергии и теплоты.

I. Расчет тепловых нагрузок и построение графиков

Исходные данные

Qm	Qom	Qв	Qгвс	Nэ	tпс/tос	ТС	Топл.
40 мвт	70%	12%	18%	25 мвт	140/600C	ЗТС	Газ

Построение графиков нагрузок

График продолжительности теплофикационной нагрузки.

График коммунально-бытовой тепловой нагрузки показывает изменение нагрузки от максимального до минимального значения в течение года.

Для построения графика используем следующие данные.

1. Длительность стояния наружных температур для г. Самара (таблица №1), берём из приложения №3 [2];

Таблица №1 Продолжительность стояния температур наружного воздуха

Температура наружного воздуха, °С	-45	-40	-30	-27	-20	-15	-10	-5	0	8
Число часов ф	-	-	-	468	828	1360	2110	3000	4050	5650

2. Принимаем:

? температуру начала и конца отопительного периода °С;

? температуру внутри здания °С;

? температуру воздуха расчетную для проектирования отопления °С (для г.Самара определяем по приложению №1 [2]);

? температуру воздуха расчетную для проектирования вентиляции °С (для г. Самара определяем по приложению №1 [2]).

3. Максимальные и минимальные нагрузки для горячего водоснабжения, вентиляции и отопления, МВт:

а) горячее водоснабжение:

МВт;

б) вентиляция:

, МВт

в) отопление:

МВт;

г) минимальная теплофикационная нагрузка, МВт:

;

МВт.

4. Коэффициент теплофикации ТЭЦ :

принимаем .

5. Расчетная тепловая нагрузка отборов турбины:

.

МВт.

График тепловой сети

II. Выбор основного оборудования

Турбинная установка Т-25-90-5:

? Номинальная электрическая мощность 25 МВт;

? Расход пара в голову турбины 337,5 т/ч. ;

? Начальные параметры пара 535°С Р₀=9 МПа ;

? Температура питательной воды °С

? Давление пара в конденсаторе Р_к=0,005 МПа.

Таблица №2

Отборы	N	мПа	оС	т/ч
1	ПВД №5	9	2,72	395	3,65+2,5*
2	ПВД №4	13	1,68	340	7,6
3	Деаэратор	16	1,176	300	1,3+1,5*
4	ПНД №3	19	0,42	205	7,5
5	Регулируемый ПНД №2	22	0,12	104	1,3
6	ПНД №1	23	отключен	1,5*

Выбор энергетического котла

Котельный агрегат Е-160-9,8-540ГМ (БКЗ-160-100ГМ-4)

Паропроизводительность т/ч;

? давление перегретого пара МПа;

? температура перегретого пара °С;

? температура питательной воды

? топливо: газ;

? кпд котельного агрегата (топливо газ);

? количество котлов: 2 шт

Выбор пикового водогрейного котла.

Требуемая мощность: N=20 МВт,

Выбран котел КВ-ГМ- 20 с техническими характеристиками:

теплопроизводительность N = 20 Гкал/ч = 23,26МВт

температура воды на входе t_BX = 70 °С;

температура воды на выходе t_ВbIX =150 °С;

расход воды через котел D_B = 247 т/ч;

КПД (при работе на мазуте) з_KA = 93% ;

количество котлов: 2 (1-резервный)

III. Составление и описание принципиальной схемы ТЭЦ

На рисунке 4 изображена принципиальная схема паротурбинной установки с турбиной Т-25-90/5.

Условные обозначения, используемые на схеме:

К - котельный агрегат;

ЧВД - часть высокого давления;

ЧНД - часть низкого давления;

ПНД - подогреватель низкого давления;

ПВД - подогреватель высокого давления;

СП - сетевой подогреватель;

Г - генератор;

К - конденсатор;

КН - конденсатный насос;

ДПВ - деаэратор питательной воды;

ДДВ - деаэратор добавочной воды;

ПН - питательный насос;

ПВК - пиковый водогрейный котел;

ТП - тепловой потребитель;

СН - сетевой насос;

РНП - расширитель непрерывной продувки;

ХВО - химводоочистка;

ПХОВ - подогреватель химически очищенной воды;

ППН - подпиточный насос;

Д_ут - потери пара, связанные с утечками;

Д_уп - потери пара из уплотнений;

Д_эж - потери эжектора;

Д_пр - продувочная вода из котельного агрегата.



Рисунок. Принципиальная тепловая схема

Процесс расширения пара в турбине в h-s диаграмме

Перед началом построения процесса в h-s диаграмме необходимо предварительно оценить значения внутренних относительных к.п.д., для турбины с начальными параметрами P₀=9 МПа, t₀=535 °С, они равны: , .

Определим параметры в точках 0 и 0':

Р₀ =9 МПа,

t₀=535 °С,

h₀=3475 кДж/кг,

Р_0'=Р₀-ДР₀,

ДР₀=3ч5% Р₀ ? потери давления в клапанах регулируемых отборов,

ДР₀=0,05•9=0,45 МПа,

Р_0'=9-0,36=8,55 МПа,

t_0'=532 єC.

P₃= 1,2 МПа

Определяем параметры теплофикационных отборов:

°С;

? температура насыщения в сетевом подогревателе:

,

где ? недогрев до температуры насыщения (принимаем °С)

°С. Давление теплофикационного отбора равно давлению насыщения при температуре насыщения

,МПа

Определяем параметры теплофикационного отбора за регулируемыми клапанами:

= P_Т-?P_Т, МПа

?P_Т=(0,2-0,3) P_Т - потери теплофикационного отбора в регулируемых органах, Мпа,

?P_Т = 0,2·0,125=0,025 Мпа,

P^I_Т =0,125-0,025=0,1 Мпа,

Р_к=0,005 Мпа,

h₀=3475,466 кДж/кг

h_1S=2500 кДж/кг

Построим таблицу параметров потоков в характерных точках схемы.

Таблица №3

N	Пар	Конденсат	Вода
	Р,мПа	t,oC	h,кДж/кг	Р,мПа	t,oC	h,кДж/кг	Р,мПа	t,oC	h,кДж/кг
0	8,825	535	3480
1	2,6	395	3222	2,6	227	976	11,3	225	969,3
2	1,6	340	3119	1,6	223	876	11,3	221	950,9
3	1,14	300	3043	1,14	188	801	11,3	186	794,7
ДПВ	0,60	225	2990	0,6	158,84	670,4	0,6	158,84	632,8
4	0,411	205	2864	0,411	148	600,8	1,0	143	606,7
5	0,125	105	2700	0,125	105	440,26	1,0	100	424
6	отключен
КР	0,035	86	2650	0,035	86	360	0,035	86	360

Построим процесс на h-s диаграмме (рисунок 5).

5 отбор регулируемый.

1) Пар

Р_п=0,125 Мпа

T_п=105 ^оС выбираем по «краткий справочник по паротурбинным установкам»

h_п=2700 кДж/кг по справочнику воды и водяного пара.

2) Конденсат

Р_к=0,125 Мпа принимаем по справочнику

T_к=105 ^оС выбираем по справочнику воды и водяного пара

h_к=440,26 кДж/кг по справочнику воды и водяного пара

3) Вода

Р_в=1 Мпа после ДПВ принимаем от 0.8 до 1 мпа

^оС

h_в=424кДж/кг по справочнику воды и водяного пара.

рисунок. Построим процесс на h-s диаграмме

IV. Расчет тепловой схемы ТЭЦ

Определение расхода пара в голову турбины

,

где к_рег? коэффициент регенерации, для заданной турбины принимаем равным 1,1;

? соответственно коэффициенты сетевых отборов.

? электрическая мощность ТЭЦ, кВт;

? соответственно энтальпии пара на входе и выходе из турбины, кДж/кг;

- механический КПД и КПД генератора соответственно

Коэффициенты недовыработки регулируемых отборов равны:

Расходы пара на сетевой подогреватель Д_Т рассчитываются по выражениям:

где Д_Т ? расход отборного пара в сетевой подогреватель, кг/с;

? расчётная тепловая нагрузка ТЭЦ, МВт;

?соответственно энтальпия пара и конденсата седьмого отбора, идущего на теплофикационные нужды, кДж/кг;

? коэффициент потерь, принимаем равным 0,99.

.

2. Расчет расходов пара на утечки, уплотнения

Расходы пара на утечки, уплотнения, эжектор определяются из соотношений:

D_ут = 0,01 D_о, D_эж = 0,005 D_о, D_уп = 0,02 D_о,

где D_ут ? расход пара на утечки, кг/с;

D_уп ? расход пара, поступающего из уплотнений, кг/с;

D_эж ? расход пара на эжекторы, кг/с.

На рисунке 6 показана схема утечек пара и направления потоков продувочной и питательной воды.

Рисунок 6. Схема утечек.

D_ут = 0,01· 32= 0.32кг/с,

D_эж = 0,005· 32=0.16кг/с,

D_уп = 0,02· 32=0.64кг/с.

Выработка перегретого пара котлом вычисляется по формуле:

кг/с.

Количество продувочной и питательной воды:

кг/с,

кг/с.

3. Расчёт расширителя непрерывной продувки (РНП)

Расчет расширителя непрерывной продувки производится путем решения системы уравнений:

,

где h_б, h_с, - энтальпия кипящей воды из барабана котла, сухого пара и кипящей воды при давлении в расширителе, кДж/кг;

? расход кипящей воды, кг/с;

? расход сепарируемого пара, кг/с.

На рисунке 7 приведена схема РНП.

Рисунок 7. Схема РНП

Давление в барабане котла

P_б=(1,1ч1,15)·P_ПЕ=1,1·9=10 МПа.

h_б = 1432,3 кДж/кг.

При давлении в расширителе 0,5 МПа h_с = 2756,4 кДж/кг,

= 670,7 кДж/кг.

Преобразовывая систему уравнений (18), получаем:

,

.

кг/с.

кг/с.

4. Расчёт химически очищенной воды (ХОВ) и подогревателя химически очищенной воды (ПХОВ)

Количество химически очищенной воды из цеха ХВО:

где - потери воды в тепловых сетях, кг/с;

? доля возврата конденсата с промышленного предприятия, из задания принимаем её равной 0,85.

Рисунок 8. Схема ПХОВ

Потери воды в тепловых сетях определяются соотношением:

.

кг/с.

кг/с.

5.Расчет охладителя ОХ

Уравнения теплового баланса:

,

где ? температура дренажа;

? температура воды при входе ОХ

?С.

?С.

6.Расчет деаэратора добавочной воды

Деаэратор - теплообменник смешивающего типа, поэтому для его расчёта следует составить и решить два уравнения - материального и теплового балансов.

Уравнение материального баланса:

,

где ? расход конденсата после атмосферного деаэратора, кг/с;

? расход пара из пятого отбора в атмосферный деаэратор, кг/с;

? расход возвращаемого с предприятия конденсата, кг/с.

Уравнение теплового баланса:

,

где ? энтальпия конденсата после атмосферного деаэратора,

равная энтальпии кипящей воды при давлении в атмосферном деаэраторе

(0,12 МПа) , кДж/кг;

? энтальпия пара пятого отбора, кДж/кг;

? энтальпия возвращаемого с предприятия конденсата, равная произведению теплоёмкости воды на температуру конденсата (принимаем =85 °С) , кДж/кг.

кДж/кг.

Рисунок 9. Схема атмосферного деаэратора

Решая совместно уравнения материального и теплового балансов, получаем:

.

кг/с.

7. Расчёт регенерации питательной воды

а) Расчёт ПВД№1

Расчёт подогревателей ведём, используя уравнение теплового баланса.

Целью расчёта является определение расходов отборного пара на регенерацию.

Рисунок 10. Схема ПВД№1

Уравнение теплового баланса для ПВД1:

,

где ? расход пара соответствующего отбора в первый подогреватель, кг/с;

? энтальпия пара первого отбора, кДж/кг;

? энтальпия конденсата при давлении в первом отборе, кДж/кг;

? соответственно энтальпии питательной воды после первого и второго подогревателей, кДж/кг.

.

кг/с.

б) Расчёт ПВД№2

Рисунок 11. Схема ПВД№2

Уравнение теплового баланса для ПВД№2:

,

где ? расход пара соответствующего отбора во второй

подогреватель, кг/с;

? энтальпия пара второго отбора, кДж/кг;

? энтальпия конденсата при давлении во втором отборе, кДж/кг;

? энтальпия питательной воды после третьего подогревателя, кДж/кг.

.

кг/с.

8. Расчёт деаэратора питательной воды

Рисунок 13. Схема деаэратора питательной воды

Уравнение материального баланса:

, кг/с

где ? расход пара из третьего отбора в деаэратор питательной воды, кг/с;

? расход конденсата атмосферного деаэратора в деаэратор питательной воды, кг/с;

? расход питательной воды до деаэратора, кг/с.

Уравнение теплового баланса:

, кг/с

где ? расход питательной воды до деаэратор питательной воды, кг/с;

? энтальпия питательной воды после четвёртого подогревателя, кДж/кг.

Решая совместно уравнения материального и теплового балансов, получаем:

,кг/с

,кг/с
,кг/с

9. Расчёт ПНД

а)ПНД№4

Рисунок 14. Схема ПНД№4

Уравнение теплового баланса для ПНД4:

,

где ? расход пара соответствующего отбора в четвёртый

подогреватель, кг/с;

? энтальпия пара четвёртого отбора, кДж/кг;

? энтальпия конденсата при давлении в четвёртом отборе, кДж/кг;

? энтальпия питательной воды после пятого подогревателя, кДж/кг.

.

кг/с.

б) Расчёт ПНД 5

Рисунок 15. Схема ПНД5

Уравнение теплового баланса для ПНД5:

, кг/с

где ? расход пара соответствующего отбора в пятый подогреватель, кг/с;

? энтальпия конденсата при давлении в пятом отборе, кДж/кг;

? энтальпия питательной воды после шестого подогревателя, кДж/кг.

.

кг/с.

10. Материальный баланс турбины

Поток конденсата до деаэратора питательной воды

,

11. Энергетический баланс

Расчётная электрическая мощность турбины:

, кВт

где h_j - энтальпия пара в j-м отборе, кДж/кг;

D_j - суммарный расход пара в j-й отбор, кг/с.

Относительная погрешность расчета

_,

где - заданная электрическая мощность, МВт.

,

Погрешность составила 4,8 % от заданной электрической мощности, расчетная электрическая мощность не превышает максимальную для данной турбины.

12. Уточнение процесса расширения пара в ЧНД

, МПа - соответствует давлению открытой диафрагмы.

, кг/с - расход пара при полностью открытой регулирующей диафрагмы.

- для турбины Т-25-90

Внутренний относительный КПД ЧНД турбины

Уточненные значения энтальпий в характерных точках:

Уточненное значение мощности в ЧНД

Относительная погрешность расчета

 _,

где - заданная электрическая мощность, МВт.

,

Можно допустить

V. Расчёт технико-экономических показателей

1. Количество теплоты выработанной с перегретым паром

2. Расход теплоты на выработку электрической мощности:

3. Коэффициент ценности теплоты промышленного и теплофикационного отборов

где: ? коэффициент, зависящий от начальных параметров пара (при

Р₀=9 МПа => = 0,3).

? энтальпия пара конца процесса расширения при условном отсутствии отпуска теплоты внешним потребителям, кДж/кг;

определяется из hS- диаграммы путем продолжения процесса расширения до давления в конденсаторе



4.Определение увеличения расхода тепла в голову турбины при номинальных регулируемых отборов

5. Коэффициент расхода топлива на электрическую энергию

6.Расход топлива энергетического котла

где ? низшая теплота сгорания условного топлива, равна 29330 кДж/кг;

? К.П.Д. котельного агрегата на каменном угле.

7.Расход топлива на пикового водогрейного котла

8.Расход топлива на производство электроэнергии и тепловой энергии энергетического котла

9.Расход топлива на теплоту

10. Электрический КПД ТЭЦ

где ? доля расхода электроэнергии на собственные нужды ТЭЦ, для

газо-мазутных ТЭЦ принимаем равным 0,06.

11. Удельный расход на выработку электроэнергии

кг у.т./кВт^.ч.

12.Удельный расход топлива на выработку теплоты

кг у.т./ГДж

Заключение

В ходе выполнения контрольного задания была рассчитана принципиальная тепловая схема ТЭЦ с теплофикационной турбиной Т-25-90/5. Построены график тепловых нагрузок и теплофикационный график сети, а также процесс расширения пара в турбине. По итогам расчета тепловой схемы составлены тепловой и энергетический балансы. Определены технико-экономические показатели, такие как КПД и удельные расходы топлива на производство тепловой и электроэнергии.

В результате выполнения задания были получены следующие данные:

кВт=23,8мпа

Расчет пара в голову турбины

В результате расчёта техника - экономических показателей определили, количество теплоты отпускаемое потребителям кВт.

количество теплоты идущее на выработку электроэнергии

Q_э = кВт.

Расход топлива на выработку электроэнергии В_э= кг у.т ./с.

Расход топлива на выработку тепловой энергии В_т = кг у.т ./с.

Удельный расход топлива на выработку электроэнергии

кг у.т./кВт^.ч.

Удельный расход топлива на выработку тепловой энергии

кг у.т./ГДж.

Список используемых источников

1. Андрющенко А.И., Аминов Р.З., Хлебалин Ю.М. Теплофикационные установки и их использование. -М.: Высшая школа, 1989.

- 256 с.

2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети. - М.: Энергоиздат, 1982. - 360 с.

3. Сафонов А.П. Сборник задач по теплофикации и тепловым сетям. - М.: Энергоатомиздат, 1085. - 232 с.

4. Шляхин П.И., Бершадский М.Л. Краткий справочник по паротурбинным установкам -М.: Госэнергоиздат, 1970. - 216 с.

5. Бененсон Е.И., Иоффе Л.С. Теплофикационные паровые турбины. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - 272 с.

6. Промышленные тепловые электростанции. /Под ред. Е.Я.Соколова. - М.: Энергия, 1979. - 296 с.

7. Ривкин С.Л., Алекссандров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 80 с.

Размещено на Allbest.ru

...