Промышленная теплоэнергетика

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Выбор турбины и определение необходимых нагрузок

2. Принципиальная тепловая схема

3. Процесс расширения пара в турбине

4. Расчет тепловой схемы

4.1 Таблица параметров пара, конденсата и воды

4.2 Расчет подогревателя высокого давления

4.3 Расчет деаэратора

4.4 Расчет подогревателя низкого давления

4.5 Расчет подогревателя сетевой воды

4.6 Расчет расхода пара на турбину и ее электрическая мощность

5. Выбор оборудования

5.1 Энергетический котел

5.2 Пиковый водогрейный котел

5.3 Конденсатный насос

5.4 Циркуляционный насос

5.5 Сетевой насос

5.6 Питательный насос

5.7 Подогреватели высокого давления, подогреватели низкого давления, сетевые подогреватели

5.8 Деаэратор

6. Технико-экономические показатели

Заключение

Список используемой литературы

подогреватель турбина деаэратор пар

Аннотация

подогреватель турбина деаэратор пар

Скоринов С. Е. Промышленная теплоэнергетика. Э-325. Челябинск. ЮУрГУ. Страниц: 24, ил: 2. Список литературы: 5. Спецзадание: методика выполнения курсового проекта.

После анализа исходных данных была выбрана турбина Т-25-90 с барабанным котлом. После составления принципиальной тепловой схемы на h-s диаграмме был построен процесс расширения пара в турбине и определены параметры пара в начале, конце и в отборах. Составлена таблица параметров пара, конденсата и воды в основных элементах тепловой схемы.

Произведен тепловой расчет основных подогревателей в относительных долях расхода пара. Рассчитаны коэффициенты недовыработки отборного пара, удельная выработка каждого отбора и произведен проверочный расчет по мощности с отборами. Определена погрешность расчета. Выполнены расчеты показателей тепловой экономичности паротурбинной установки.

В качестве спецзадания была оформлена методика выполнения курсового проекта с основными рекомендациями по выбору оборудования.

1. Выбор турбины и определение необходимых нагрузок

Исходные данные: N^ТЭС_уст=125 МВт; Q_от=300 МВт; б_тэц=0,5; t_пр.св=160°С; t_обр.св=60 °С

Выбираем турбину Т-25-90, следовательно количество турбин - 5 шт.

Характеристика турбины:

Завод изготовитель: БМЗ

Номинальная мощность, МВт: 25

Давление свежего пара, ат: 90

Температура свежего пара, °С: 500

Число нерегулируемых отборов: 4

Температура питательной воды, °С: 211

Давление отработавшего пара, ат: 0,035

Расход охлаждающей воды, м³: 5000

Теплофикационный отбор пара:

Давление, ат: 1,2

Температура, °С: 104

Величина отбора, т/ч: 100

Расход свежего пара при номинальной нагрузке и номинальной величине теплофикационного отбора, т/ч: 135

Удельный расход пара при номинальной нагрузке и номинальной величине теплофикационного отбора, кг/кВт*ч: 5,42

Расход пара при номинальной нагрузке

(конденсационный режим), т/ч: 103

Количество тепла, забираемое из турбины на подогрев сетевой воды:

Q_псв=Q_от* б_тэц/Z_турбин

Q_псв=300*0,5/5=30 МВт

Найдем расход сетевой воды:

G_св=Q_псв*10³/C_рв(t_пр-t_об) С_рв=4,2 кДж/кг*К

G_св=30*10³/4,2(160-60)=71,428 кг/с

Тип	Отбор пара из подогревателей и деаэратора	Отбор за ступенью	Греющий пар
Т-25-90 (ВТ-25-4)			Давление, ат	Температура, °С	Количество, т/ч
	1й (ПВД №4, ПВД №3)	5 8	25,7 14,4	360 293	7,9 7,4
	2й ДП		14,4/6	293	2,3
	3й ПНД №2	12	5,5	193	9+2,4*
	4й регулируемый ПНД №1	16	1,2	104	-



2. Принципиальная тепловая схема

1 - турбина, 2 - конденсатор, 3 - конденсатный насос, 4 и 5 - подогреватели низкого давления, 6 - деаэратор, 7 - питательный насос, 8 - подогреватель высокого давления, 9 - котел, D₀,D₁,D₂,D₃ - расходы пара через соответствующие отсеки турбины, D_k - расход пара в конденсаторе, t_п.в. - температура питательной воды

3. Процесс расширения пара в турбине



4. Расчет тепловой схемы

4.1 Таблица параметров пара, конденсата и воды

Поток	Пар	Конденсат	Вода
	P,бар	T,°С	i,кДж/кг	P,бар	tнас, °С	h',кДж/кг	tв, °С	hвкДж/кг
0	90	535	3480	-	-	-	-	-
1	27	380	3190	25,65	226,03	971,7	225	945
2 ДР	11	280	3010	6	158,84	670,5	158	670
3	1,2	X3=0,99	2660	1,14	102,32	428,9	100	420
К	0,05	Xk=0,88	2270	0,0475	32,88	137,83	30	126

4.2 Расчет подогревателя высокого давления

б_пв=1,05 из уравнения теплового баланса

?_п=0,93

б₁=б_пв(h_в1-h_д)/(i₁-h'₁)* ?_п

б₁1,05(945-670)/(3190-971.7)*0.93=0.12105

4.3 Расчет деаэратора

б_пв= б₁+ б₂+ б_кд

б_кд= б_пв-б₁+ б₂

б_пв*h_д=б1*h₁'+б₂*i₂+б_кд*H_в3

б_пв*h_д= б₁*h₁'+б₂*i₂+( б_пв-б₁+ б₂)*h_в3

б₂= (б_пв*h_д- б₁*h₁'- б_пв*h_в3+ б₁*h_в3)/i₂-h_в3=[ б_пв(h_д-h_в3)- б₁(h₁'-h_в3)]/i₂-h_в3

б₂=[1,05(670-420)-0,12105(971,7-420)]/3010-420=0,07556

б_кд=1,05-0,12105-0,07556=0,85339



4.4 Расчет подогревателя низкого давления

б_кд(h_в3-h_k')= б₃(i₃-h₃')* ?_п

б₃=[ б_кд(h_в3-h_k')]/ (i₃-h₃')* ?_п

б₃=0,8534(420-137,83)/(2660-428,9)*0,93=0,11605

4.5 Расчет подогревателя сетевой воды

Q_псв=D_т(i₃-h₃')* ?_п

D_т=Q_псв*10³/(i₃-h₃')* ?_п

D_т=30 * 10³/(2660-428,9)*0,93=14,458 кг/с

4.6 Расчет расхода пара на турбину и ее электрическая мощность

Поток	бi	yi	бi *yi	?	Di	?
Размерность	-	-	-	кДж/кг	кг/с	кВт
П1	0,12105	0,7603	0,09203	290	3,6903	1016,6776
Дп	0,07556	0,61157	0,04621	470	2,3035	1028,51275
П3	0,11605	0,3223	0,0374	820	3,5378	2755,9462
Псв	0,4743	0,3223	0,1528	820	14,4594	11263,8786
К-р	0,12754	0	0	1210	6,509	7482,0955
У	1	-	0,3284		30,5	23547,11

Рассчитаем коэффициенты недовыработки отборного пара:

y₁=i₁-i_k/i₀-i_k

y₁=3190-2270/3480-2270=0,7603

y₂= i₂-i_k/i₀-i_k

y₂=3010-2270/3480-2270=0,61157

y₃= i₃-i_k/i₀-i_k

y₃=2660-2270/3480-2270=0,3223

Найдем расход свежего пара:

D₀=(N_э*10³*К_рег)/i₀-i_k + y₃*D_т

К_рег=1,25

D₀=25*10³*1,25/3480-2270 + 0,3223*14,458=30,4858 кг/с

D₀=110 т/ч

б_псв=D_т/D₀

б_псв=14,458/30,4858=0,4743

Удельная выработка отборного пара:

?₁=i₀-i₁=3480-3190=290 кДж/кг

D₁= б₁*D₀=0,12105*30,4858=3,6903 кг/с

Определим электрическую мощность, вырабатываемую паром отбора:

?₁=?₁*D₁*?_эм=290*3,6903*0,95=1016,6776 кВт

?_эм=0,95

В такой последовательности просчитываем все отборы.

Погрешность:

Д=N_э1-У?_i/N_э1*100%

Д=25000-23547,5/25000 * 100 % = 5,8 %



5. Выбор оборудования

5.1 Энергетический котел

Неблочная схема

УD_пе=(1,1)D₀*Z_турбин

УD_пе=1,1*30,4858*5=167,6719 кг/с

P_пе=Р₀*1.1=90*1,1=99 бар

Выбираю 3 котла, в том числе 1 резервный

Характеристика котла:

Котел, по ГОСТ 3619-69 Е-110-100

Маркировка: ПК-20-2

Расход пара, т/ч: Dпг=110

Давление пара, кгс/см²: Pпе=100

Температура, °С: tпе/tпром=540

Основной вид топлива: угли, природный газ

КПД расчетный, %: ? = 90

Общая масса, т: 600

Габариты:

Ширина, м: 8,1

Глубина, м: 13,7

Отметка верхней точки: 29

Примечание: один барабан.

Из справочника «Теплотехнический справочник 2 том» Юренев, Лебедев

5.2 Пиковый водогрейный котел

Qпвк=(1-бтэц)*Qот

Qпвк=(1-0,5)*300=150 МВт = 128,97 Гкал

Выбираю 1 котел

Характеристика котла:

Котел: КВ-IM-180-150

Завод изготовитель: «ПО Сибэнергомаш»

Теплопроизводительность, Гкал/ч: 180

Рабочее давление, МПа: 2,4

Температура воды, °С: t_обр=70, t_пр=100-150

Топливо: Мазут, газ

Примечание: Водогрейный, предназначен для получения горячей воды

Из справочника «ТЭС И АЭС» Григорьев, Зорин

5.3 Конденсатный насос

G_kн= б_кд*D₀=0,85339*110=93,87 т/ч

Выбираю 4 насоса, в том числе 1 резервный

Характеристика насоса:

Типоразмер: Кс32-150

Подача V, м³/ч: 30

Напор Н, м: 150

Допустимый кавитационный запас, м: 1,6

Частота вращения n, об/мин: 3000

Мощность N, кВт: 22

Кпд насоса, %: ? = 60

Завод изготовитель: Катайский насосный завод (ПО Уралгидромаш) г. Катайск, Курганская область

Из справочника «ТЭС и АЭС» Клименко, Зорин

5.4 Циркуляционный насос

G_k=б_k*D₀+D_т

G_k=[0,12754*30,4858+14,458]*3.6=66 т/ч

G_охл=Z_турбин*G_k*m

G_охл=5*66*50=16500 т/ч

Выбираю 3 насоса

Характеристика насоса:

Насос по ГОСТ 10272-77 D6300-27

Подача V, м³/ч: 6300

Напор Н,м: 27

Допустимый кавитационный запас - 10

Частота вращения n, об/мин: 730

Мощность N электродвигателя, кВт: 630

Кпд насоса, %: ? = 78

Из справочника «ТЭС и АЭС» Клименко, Зорин

5.5 Сетевой насос

G_св^тэс=Z_турбин*G_св^1турб*1,2

G_св=5*71,428*1,2*3,6=1542,84 т/ч

Выбираю 2 насоса, в том числе 1 резервный

Характеристика насоса:

Насос: СЭ800-100

Подача V, м³/ч: 800

Напор Н, м: 100

Допустимый кавитационный запас, м: 5,5

Частота вращения n, об/мин: 1500

Мощность N, кВт: 275

Кпд насоса, %: ? = 80

Цена, руб(без электродвигателя): 3650

Завод изготовитель: ПО «Ливгидромаш» г. Ливны

Из справочника «ТЭС и АЭС» Клименко, Зорин

5.6 Питательный насос

G_пв=б_пв*D₀*1.1

G_пв=1,05*1,1*3,6*30,4858=126,759 т/ч

P_нат=1,45*P₀*1,05

P_нат=1,45*90*1,05=137,025 бар

Выбираю 5 насосов, в том числе 1 резервный

Характеристика насоса:

Насос: ПЭ-500-200

Подача V, м³/ч: 580

Напор Н,м: 2030

Частота вращения n, об/мин: 2904

Тип и мощность привода - АГД, кВт: 4000

Кпд насоса, %: ? = 81,5

Завод изготовитель: ПО «Насос энергомаш» г. Сумы

Из справочника «ТЭС и АЭС» Клименко, Зорин



5.7 Подогреватели высокого давления, подогреватели низкого давления, сетевые подогреватели

Характеристика подогревателей высокого и низкого давления, а также сетевой воды занесена в таблицу.

Исходные данные	Характеристики выбранных подогревателей
Подогреватель	Gв	Dп, кг/с	Ротб, бар	tп, °С	Рв, м	Тип	tmax, °С	Н, м.вод.ст	Описание
П1	13,31 т/ч	3,69	27	380	2030	ПВ-10	104	3,6	Завод изготовитель:КТЗ
П3	93,87 т/ч	3,538	1,2	х3=0,99	150	ПН-65-4	150	-	Завод изготовитель: СЗТМ
ПСВ-1	71,428 кг/с	14,458	1,2	х3=0,99	100	ПСВ-200-3-23	70	4	Завод изготовитель: -

D_пв=б₁*D₀

D_пв=0,12105*110=13,31 т/ч

D_кд=б_кд*D₀

D_кд=0,85339*110=93,87 т/ч

G_св=71,428 кг/с

D_т=14,458 кг/с

5.8 Деаэратор

ДП > G_пв^1тур, P_п

БД > V_бд

G_пв^1тур=126,759 т/ч

P_п=6 бар

V_бд= G_пв^1тур*7/60 минут

V_бд=126,759*7/60 = 14,788

Характеристика деаэратора:

Тип деаэратора: ДСП-160

Номинальная производительность, т/ч: 160

Давление, ат: 6

Полезная емкость бака-аккумулятора, м³: 75

Количество баков, шт: 2

Из справочника «Теплотехнический справочник 1 том» Юренев, Лебедев



6. Технико-экономические показатели

1. Удельный расход пара

d0=D0*10³/ У ?

d0=30,4858*10³/23547,11=1,295 кг/кВт*ч

2. Удельный расход тепла

q0=[D0(i0-hв1)]/ У ?

q0=[30,4858(3480-945)]/23547,11=

3. КПД Брутто

?бртур=1/q0

?бртур=1/3,2831=0,3045

4. КПД термического цикла

? t=i0-ik/i0-hk'

? t=3480-2270/3480-137,83=0,362

5. Абсолютный электрический КПД

? э= ? t* ? oi* ? м* ? г

? oi=i0-ik/i0-iks

? oi=3480-2270/3480-2055=0,849

? м=0,97

? г=0,98

? э=0,849*0,362*0,97*0,98=0,2921

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта был освоен материал по дисциплине «Промышленная теплоэнергетика». Рассчитана тепловая сеть. Произведен выбор оборудования и начерчена тепловая схема ТЭС.

Относительная погрешность в расчетах на мощность турбины составила

Д= 5,8 %. То есть турбина вырабатывает мощность, примерно равную мощности по паспорту.

Плюсы использования паровых турбин.

· работа паровых турбин возможна на различных видах топлива: газообразное, жидкое, твердое

· высокая единичная мощность

· свободный выбор теплоносителя

· широкий диапазон мощностей

· внушительный ресурс паровых турбин

Минусы использования паровых турбин

· высокая инерционность паровых установок (долгое время пуска и останова)

· дороговизна паровых турбин

· низкий объем производимого электричества, в соотношении с объемом тепловой энергии

· дорогостоящий ремонт паровых турбин

· снижение экологических показателей, в случае использования тяжелых мазутов и твердого топлива

Маломощные турбины типа Т-25 можно применять на ТЭС для снабжения небольших энергопотребляющих объектов.

Список используемой литературы

1) Юренев, Лебедев «Теплотехнический справочник» 1 и 2 тома.

2) Клименко, Зорин «ТЭС и АЭС».

3) Григорьев, Зорин «ТЭС И АЭС».

4) Ривкин, Александров «Термодинамические свойства воды и водяного пара».

5) Шляхин, Бершадский «Краткий справочник по паротурбинным установкам».

Размещено на Allbest.ru

...