Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Расчет тепловой парогазовой установки

1. Расчёт процесса расширения пара в паровой турбине в H-S-диаграмме

тепловой парогенератор теплоэлектростанция клемма

Пересечение Р_ne =13,5 МПа и t_ne =510 ^єС имеет энтальпию: h _ne = 3460 кДж/кг

Пересечение Р₁ = 0,15 МПа перпендикуляра от точки 0 имеет энтальпию:

h _а1 = 2790 кДж/кг

Находим теплоперепады от Р_ne до Р_1а:

H_{1 а}= h_ne - h_1а=3460 - 2770 =690 кДж/кг

Действительный теплоперепад равен:

H_{1 д} = з _{oi ЧВД}Ч H_{1 а} =690Ч0,7=483 кДж/кг

Действительная энтальпия пара в отборе при давлении Р₁=0,15 МПа равна:

h_{1 д}= h _ne-H_{1 д}=3460 - 483 = 2977 кДж/кг

Находим теплоперепады от Р_ne до Р _2а:

H_{2 а}= h_ne - h_2а=3460 - 3030 =430 кДж/кг

Действительный теплоперепад равен:

H_{2 д} = з _{oi ЧНД}Ч H_{2 а} =430Ч0,65=279,5 кДж/кг

Действительная энтальпия при расширении пара в ЧНД при давлении Р₂=0,6 МПа равна:

h _{2 д}= h _ne-H_{2 д}=3460 - 279,5 = 3180,5 кДж/кг

Находим теплоперепады от Р_ne до Р _3а:

H_{3 а}= h_ne - h_3а=3460 - 3260 =200 кДж/кг

Действительный теплоперепад равен:

H_{3 д} = з _{oi ЧНД}Ч H_{3 а} =200Ч0,65=130 кДж/кг

Действительная энтальпия при расширении пара в ЧНД равна:

h _{3 д}= h _ne-H_{3 д}=3460 - 130 = 3330 кДж/кг

Потери давления в регулировочных клапанах теплофикационного отбора составляют 20%:

ДР= Р₁Ч0,2

ДР=0,15Ч0,2=0,03 МПа

Р_1ЧНД= Р₁ - ДР

Р_1ЧНД=0,015 - 0,03=0,12 МПа

Потеря давления происходит в процессе дросселирования пара при постоянной энтальпии, поэтому из точки Р₁ с энтальпией h₁ проводим горизоталь до пересечения с изобарой Р_1ЧНД. Из точки пересечений проводим вертикаль до изобары Р_к и находим h_к:

Находим теплоперепады от Р_ne до Р _ка:

H_{к а}= h_ne - h_ка=3460 - 2210 =1250 кДж/кг

Действительный теплоперепад равен:

H_{к д} = з _{oi ЧВД}Ч H_{к а} =1250Ч0,7=875 кДж/кг

Действительная энтальпия при давлении Р_к=0,0035 МПа равна:

h _{к д}= h _ne-H_{к д}=3460 - 875 = 2585 кДж/кг

Составим сводную таблицу параметров пара в основных точках процесса:

Точки по H-S диаграмме	Р, МПа	tєС	h, кДж/кг
h ne	13,5	510	3460
h 3 д	2	415	3330
h 2 д	0,6	300	3180,5
h 2 д	0,15	255	2977
h кд	0,0035	75	2585

2. Расчёт тепловой схемы паровой части ТЭС

Составляем уравнения теплового баланса для каждого подогревателя. Предлагается рассмотреть элементы тепловой схемы в следующей последовательности: П1, П2, ГП-2, СП, ГП-1. При составлении уравнения теплового баланса для П1 и П3 принять недогрев питательной воды регенераторного подогревателя равным 3 - 5^єС. Уравнения тепловых балансов составляются с подстановкой пара и воды в долях относительно D_ne:

Доля воды после конденсатора: б_к=D_к/ D_ne

Доля пара отборов: б₁=b₁/ D_ne; б₂= D₂/ D_ne; б₃= D₃/ D_ne

Доля питательной воды после деаэратора: б _q= D_q/ D_ne=1

Доля пара на сетевой подогреватель: б cn=Dq/ Dne

П-1 - регенеративный подогреватель питательной воды. Принимаем недогрев питательной воды 3^єС.

Р₁=0,15 МПа

t₁=255^єС

h_1д=2977 кДж/кг

Р_к=0,0035 МПа

t_нк=111,84 кДж/кг

t_к=75^єС

t_H1=467,08 кДж/кг

t_H1ґ=111,35 ^єС

Р₂=0,6 МПа

h₁Ѕ= t_H1 - 3^єСЧ4,19 =467,08 - 3Ч4,19 =454,51 кДж/кг

Составим уравнение теплового баланса:

б₁h_1д+ б_к t_нк =б_к h₁Ѕ+ б₁t_H1

б₁(h_1д - t_H1) = б_к (h₁Ѕ - t_нк)

б₁(2977 - 467,08) = б_к (454,51 - 111,84)

б₁Ч 2509,92 = б_кЧ342,67

б₁= б_кЧ0,136

П - 2 деаэратор

Р₂= 0,6 МПа

h_2д=3030 кДж/кг

t₂=300^єС

t_H2= 670,5 кДж/кг

t_H1= 467,08 кДж/кг

t_H3=908,6 Дж/кг

t_сп=t_H1ґ+30^єС =111,35+30=141,35^єС

Составим уравнение теплового баланса:

1Ч t_H2= б_к h₁Ѕ+ б_спh_гп2+ б₁ t_H1+ б₂h_2д+ б₃ t_H3

670,5= б_кЧ454,51 +б_спЧ596,8+ б₁Ч467,08+ б₂Ч3030 + б₃Ч908,6

Для деаэратора П2 кроме уравнения теплового баланса составляем

уравнение материального баланса:

б _к+ б ₁ +б ₂ +б₃ +б _сп=1

П-3 - регенеративный подогреватель питательной воды. Принимаем недогрев питательной воды 3^єС.

Р_ne=13,5 МПа

h_ne=3460 кДж/кг

Р₃=2 МПа

t_H3=908,6 кДж/кг

t₃=415^єС

h_д3= h_3а =3260 кДж/кг

t_H2=670,5 кДж/кг

D_ne=170 кг/с

h₃Ѕ= t_H3 - 3^єСЧ4,19 =908,6 - 3Ч4,19 =896,03 кДж/кг

Составим уравнение теплового баланса:

б₃h_д3+ б_д t_н2 =б₃ t_H3 + б_д h₃Ѕ

б₃(h_д3 - t_H3) = б_д (h₃Ѕ - t_н2)

б₃(3260 - 908,6) =1Ч(896,03 - 670,5)

б₃= 0,096

Доля пара отбора б₃= 0,096:

б₃= D₃/ D_ne

Абсолютное значение отбора D₃:

0,096=D₃/170

D₃= б₃ЧD_ne=0,096Ч170=16,32 кг/с

Сетевой подогреватель

Р₁=0,15 МПа

h_1д=2977 кДж/кг

h_кд=2585 кДж/кг

h₁Ѕ=454,51 кДж/кг

t_H1=467,08 кДж/кг

D_ne=170 кг/с

Q_т=180 МВт

Q_т= D_спЧ (h_1д - t_H1)

D_сп= Q_т/h_1д - t_H1=180000/2977 - 467,08 =71,71

Доля пара на сетевой подогреватель:

б_сп= D_сп/ D_ne

б_сп= 71,71/170=0,422

Абсолютное значение отбора D_сп:

D_сп= б_спЧ D_ne

D_сп= 0,422Ч170=71,74 кг/с

Составим систему уравнений из двух уравнений теплового баланса для П1 и П2, а также уравнение материального баланса для П2:

б₁= б_кЧ0,136

1Ч t_H2= б_к h₁Ѕ+ б_спh_гп2+ б₁ t_H1+ б₂h_2д+ б₃ t_H3

б _к+ б ₁ +б ₂ +б₃ +б _сп=1

б₃= 0,096

б_сп= 0,422

б _к+ б _кЧ0,136+б ₂+0,096+0,422=1

1,136Чб _к=0,482-б ₂1,136Чб _к

б ₂=0,482-1,136Чб _к

670,5= б _кЧ454,51+0,422Ч596,8+ б _кЧ0,136Ч467,08+ б ₂Ч3030+0,096Ч908,6

331,42=518,03Чб _к+ б ₂Ч3030

331,42=518,03Чб _к+ (0,482 - 1,136 Ч б _к) Ч3030

1129,04=2924,05Ч б _к

б_к= 0,386

б₁=0,386Ч0,136

б₁=0,052

б ₂=0,482-1,136Ч0,386

б ₂=0,482-0,438

б ₂=0,044

Проверка: 0,386+0,052+0,044+0,096+0,422=1

Абсолютное значение отбора D₁:

D₁= б₁Ч D_ne

D₁= 0,052Ч170=8,84 кг/с

Абсолютное значение отбора D₂:

D₂= б₂Ч D_ne

D₂= 0,044Ч170=7,48 кг/с

Абсолютное значение отбора D_к:

D_к= б_кЧ D_ne

D_к= 0,386Ч170=65,62 кг/с

Определяем мощность турбины:

N_э=з _мЧз _гЧ[D_кЧ(h_ne-h_кд)+D_зЧ(h_ne-h_зд)+(D₁+D_сп)Ч(h_ne-h_1д)+D₂Ч(h_ne-h_2д)], МВт

Принять произведение з _мЧ з _г равным 0,99.

N_э= 0,99Ч[65,62Ч(3430-2585)+16,32Ч(3430-3330)+(8,84+71,74)Ч(3430-2977)+ +7,48Ч(3430-3180,5)]=99,54, МВт

3. Расчёт газовой части

Определяем давление и температуру воздуха за компрессором:

Р_вк=рЧР_нв

Р_вк =6,7Ч0,1=0,67 Мпа

Т_вк=Т_нвЧр^к-1/кЧз

Т_вк =(273+5) Ч6,7^{(1,4-1)/1,4Ч0,885}=511,5 К

где Р_нв и Т_нв - давление и температура наружного воздуха, а К - показатель адиабаты: К=1,4

Внутреннюю мощность компрессора определяем по формуле:

N^в_к= С_рЧ(t_вк - t_нв) ЧG_в/з^а_к

N^в_к =1Ч(238,5 - 5) Ч185/0,885=48,81 МВт

где G_в - расход воздуха через компрессор

С_р - теплоёмкость воздуха, 1к Дж/кгК

Принимаем аэродинамическое сопротивление ГП-1 и ГП-2 ДР_эк равным

0,008 МПа, потери давления по газовому тракту от компрессора до газовой турбины ДР = 0,03 МПа.

Определяем степень расширения газов в турбине по формуле:

U= Р_вк - ДР/ Р_нв + ДР_эк

U =0,67 - 0,03/0,1+0,008=5,93

Задаёмся расходом газообразного топлива.

Определяем расход воздуха через газовую турбину:

G_гт = G_в + В

G_гт =185+10=195 кг/с

где В-расход топлива, кг/с. Принимаем В=10 кг/с

Коэффициент избытка воздуха находим по формуле:

б _гт = G_в/ j_вЧV₀ЧВ

б _гт =185/1Ч10Ч10=1,85

где V₀ - теоретический необходимый объём воздуха для сжигания 10 кг топлива, м³/кг;

j_в - удельная масса воздуха, 1 кг/м³

Принимаем предварительно температуру газов за турбиной. По средней температуре газов в турбине определяем показатель адиабаты расширения газов в турбине и теплоёмкости, используя графики (рис. 2 и 3 методического пособия)

Принимаем предварительно температуру газов за турбиной:

Т_тг=676 К

Температура газов перед турбиной: Т_тг1=725+273=998 К

Средняя температура газов в турбине: Т_ср=998+676/2=837 К

Определяем показатель адиабаты расширения газов в турбине: К=1,312

Определяем теплоёмкость: С_р=1,19 кДж/кгЧК

Уточняем температуру газов после турбины:

Т_гт2=Т_гт1 - Т_гт1Ч(1 - 1/ р^к-1/к) з^а_гт

Т_гт2=998-998Ч(1-1/6,7Ч(1,312 1)/1,312)Ч0,885=678 К

Разница с предварительно заданным значением составляет 678 - 676=2К, что допустимо, следовательно, можно принять полученное значение для дальнейших расчетов

Определяем мощность на валу газовой турбины:

N^в_гт=С_рЧG_гтЧ(Т_гт1-Т_гт2)Чз^м_гт/з^а_гт

N^в_гт =[1,19Ч195Ч(998-676)/0,875]Ч0.995=84,97Мвт

где з^м_гт - механический КПД, равный 0,995

Электрическая мощность газовой турбины равна:

N_изб=(N_гт - N_к) Чз_гт

N_изб =(84,97 - 48,81) Ч 0,995=35,98 МВт

Определяем расход тепла на выработку электроэнергии ГТ:

Q_гт= 860Ч(N^в_гт - N^в_к)

Q_гт = 860Ч(84,97 - 48,81)=31,1 МВт

Коэффициент избытка воздуха перед экономайзером ГП-1:

б _эк= G_в/ j_вЧV₀ЧВ

Теплосодержание теоретически необходимого воздуха:

J_хв= V₀ЧСЧТ_хв

J_хв =10Ч10Ч278=27800 кДж/с

Теплосодержание газов перед газовым подогревателем ГП-1:

J_гп1= С_рЧG_гтЧ Т_тг2

J_гп1=195Ч1,19Ч676=156866 кДж/с

Теплосодержание воды перед ГП-1:

Jґ_гп1= D_neЧ hЅ₃

Jґ_гп1=170Ч896,03=152325,1 кДж/с

Теплосодержание газов после ГП-1, учитывая что они охлаждаются на 40 ?С:

ТЅ_тг1= Т_тг2 - 40 ?= 678 - 40 = 638К

JЅ_гп1= С_рЧG_гтЧ ТЅ_тг1=195Ч1,19Ч638=148048 кДж/с

ГП-1 - газовый подогреватель питательной воды (экономайзер)

Р_ne=13,5 МПа

Jґ_гп1=156866 кДж/с

hЅ₃=896,03 кДж/с

JЅ_гп1=148048 кДж/кг

D_ne=170 кг/с

Составим уравнение теплового баланса:

Jґ_гп1+ D_neЧ hЅ₃= JЅ_гп1+ D_neЧ h Ѕ_гп1

hґ_пв= Jґ_гп1 - D_neЧ hЅ₃ - JЅ_гп1

hґ_пв=156866+170Ч896,03 -148048=947,9 кДж/кг

ГП-2 - газовый подогреватель питательной воды (экономайзер)

hґ_гп2=596,8 кДж/с

hЅ₁=454,51 кДж/с

JЅ_гп1=148048 кДж/кг

D_сп=71,74 кг/с

G_гт=195 кг/с

Составим уравнение теплового баланса:

JЅ_гп1+ D_спЧ hЅ₁= G_гтЧ hґ_гп2 + D_neЧ h Ѕ_гп1

hґ_пв= JЅ_гп1+ D_спЧ hЅ₁ - D_спЧ hґ_гп2 / G_гт

hґ_пв=(148048+71,74Ч454,51 -71,74Ч596,8)/195=706,87 кДж/кг

Найдем С_Р при температуре ТЅ_тг1= 638К

С_Р=1,127 кДж/кгЧК

Т_ух.г.= hґ_ух.г./ С_Р

Т_ух.г.= 706,87/1,129=626,1 К

Найдем С_Р при Т_ух.г.= 626,1 К

С_Р=1,127 кДж/кгЧК

J_ух.г.= G_гтЧ С_РЧ Т_ух.г

J_ух.г.= 195Ч1,127Ч626,1=137594,86 кДж/кг

Принимаем потери от химического недожога q₃=0,3%, потери с механическим недожогом q₄ = 0%, (т.к. сжигается газообразное топливо), потери от наружного охлаждения котла через обмуровку q₅ = 0,5%.

Потери тепла с уходящими газами равны:

q₂ = J_ух - б _гтЧ J_хв/Q^н_р

q₂ =(137594,86 - 1,85 Ч27800)/41900=2,06%

Определяем КПД ВПГ:

з _впг= 100 - (q₂ + q₃ + q₅)=100 - (2,06+0,3+0,5)=97,14%

Расход топлива:

В=D_neЧ(h _ne- h _nв)+Q_гт/з _впгЧQ^н_р=170Ч(3430-896,03)+31100/0,971Ч41900

В=9,74 кг/с

Сравниваем полученное значение с ранее принятым в расчёте.

10 - 9,74=0,26%

Ч=0,26Ч100/10=2,6%

4. КПД установки брутто

з ^бр_пгу= N^э_гт + N^э_пт / ВЧQ^н_р - Q_т

з ^бр_пгу =35980+8967/9,74Ч31100 - 180000

з ^бр_п=0,72

Газотурбинные установки

Преимущества:

- высокий КПД

- мало воды

- быстрый пуск (маневренность)

Недостатки:

- топливо (газ и дизельное специальное топливо)

- низкий КПД при сниженной нагрузке.

Размещено на Allbest.ru

...