Расчет годовой экономии Донецкого угля при использовании теплоэнергетических установок с различными способами повышения экономичности процессов преобразования теплоты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по дисциплине

«Энергоснабжение»

Тема работы:

«Расчет годовой экономии Донецкого угля при использовании теплоэнергетических установок с различными способами повышения экономичности процессов преобразования теплоты»

Введение

Теплоэнергетические системы - это источники теплоты; тепломассообменное оборудование; тепломеханическое оборудование; тепловые сети; системы потребления теплоты; вспомогательное оборудование основных и вспомогательных систем.

Теплоэнергетические системы предназначены для выработки теплоты и передачи ее с теплоносителями (вода, пар и др.) либо напрямую к потребителям, либо в промежуточные системы; для передачи тепла от одного теплоносителя к другому; для реализации процессов массообмена между средами; для прокачки теплоносителей через оборудование и системы трубопроводов и т.п.

Цель курсовой работы является расчет годовой экономии Донецкого угля при использовании теплоэнергетических установок с различными способами повышения экономичности процессов преобразования теплоты, а именно циклом Ренкина, с использованием пароперегревателя и регенеративного цикла.

1. Теоретическая часть

1.1 Тепловые электростанции (ТЭС)

Тепловая электростанция (ТЭС) - электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Первые ТЭС появились в конце 19 в. и получили преимущественное распространение. В середине 70-х гг. 20 в. ТЭС - основной вид электрических станций. Доля вырабатываемой ими электроэнергии составляла: в России и США свыше 80% (1975), в мире около 76% (1973).

Около 75% всей электроэнергии России производится на тепловых электростанциях. Большинство городов России снабжаются именно ТЭС. Часто в городах используются ТЭЦ - теплоэлектроцентрали, производящие не только электроэнергию, но и тепло в виде горячей воды. Такая система является довольно-таки непрактичной т.к. в отличие от электрокабеля надежность теплотрасс чрезвычайно низка на больших расстояниях, эффективность централизованного теплоснабжения сильно снижается, вследствие уменьшения температуры теплоносителя. Подсчитано, что при протяженности теплотрасс более 20 км (типичная ситуация для большинства городов) установка электрического бойлера в отдельно стоящем доме становится экономически выгодна.

На тепловых электростанциях преобразуется химическая энергия топлива сначала в механическую, а затем в электрическую.

Топливом для такой электростанции могут служить уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут. Тепловые электрические станции подразделяют на конденсационные (КЭС), предназначенные для выработки только электрической энергии, и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), производящие кроме электрической тепловую энергию в виде горячей воды и пара. Крупные КЭС районного значения получили название государственных районных электростанций (ГРЭС).

Коэффициент полезного действия ТЭЦ достигает 60-70%.

Такие станции строят обычно вблизи потребителей - промышленных предприятий или жилых массивов. Чаще всего они работают на привозном топливе.

Принципиальная схема ТЭС

1 - регенеративный подогреватель;

2 - паровой котел;

3 - пароперегреватель;

4 - турбина;

5 - электрический генератор;

6 - конденсатор;

7 - конденсатный насос;

8 - питательный насос.

Топливо в топку котла 2. В качестве топлива используется уголь, торф, газ, горючие сланцы или мазут. Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль. За счёт тепла, образующегося в результате сжигания топлива, вода в паровом котле нагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар поступает по паропроводу в паровую турбину 4. Назначение которой превращать тепловую энергию пара в механическую энергию.

Все движущиеся части турбины жёстко связаны с валом и вращаются вместе с ним. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору следующим образом. Пар высокого давления и температуры, имеющий большую внутреннюю энергию, из котла поступает в сопла (каналы) турбины. Струя пара с высокой скоростью, чаще выше звуковой, непрерывно вытекает из сопел и поступает на рабочие лопатки турбины, укрепленные на диске, жёстко связанном с валом. При этом механическая энергия потока пара превращается в механическую энергию ротора турбины, а точнее говоря, в механическую энергию ротора турбогенератора, так как валы турбины и электрического генератора 5 соединены между собой. В электрическом генераторе механическая энергия преобразуется в электрическую энергию.

После паровой турбины водяной пар, имея уже низкое давление и температуру, поступает в конденсатор 6. Здесь пар с помощью охлаждающей воды, прокачиваемой по расположенным внутри конденсатора трубкам, превращается в воду, которая конденсатным насосом 7 через регенеративные подогреватели 1, с помощью питательного насоса 8 подаётся в котельную установку.

1.2 Пар как рабочее тело в системах энергоснабжения

В технике широко применяются пары различных веществ (вода, аммиак и т.д.), но наибольшее распространение имеет водяной пар, использующийся для работы паровых турбин и т.д.

Превращение жидкости в пар представляет собой переход из одного состояния в другое при этом есть скачкообразное изменение физических свойств вещества. Обратный кипению процесс превращения пара в жидкость называется конденсацией. В этих переходах существует однозначная связь между давлением и температурой.

1.3 Цикл Ренкина

1 - котел;

2 - пароперенагреватель;

3 - турбина;

4 - электрогенератор;

5 - конденсатор;

6 - водяной насос

Подготовка пара осуществляется в паровом котле 1 и пароперенагревателе 2 (процесс 4-1), затем происходит адиабатное расширение пара в паровой турбине 3 (процесс 1-2). Отработавший пар в турбине конденсируется в конденсаторе 5 (процесс 2-3).

Участок 3-4 соответствует подогреву конденсата в котле с соответствующим повышением давления.

Пунктиром обозначается повышение эффективности цикла Ренкина.

Особенностью цикла Ренкина является то, что в конденсаторе в следствие резкого уменьшения объема пара при превращении его в воду образуется низкое давление, что позволяет в турбинах осуществлять глубокое расширение рабочего тела.









Исходные данные для выполнения работы:

Цикл Ренкина

p₁ = 15 МПа - давление пара на выходе из котла;

t₁ = 400 ⁰C - температура пара на выходе из котла;

- энтальпия пара на выходе из котла;

- энтропия пара на выходе из котла;

Значения S₁ и i₁ взяты из таблицы №3 «Термические свойства воды и перегретого пара» в соответствии с Р₁ и t₁

p₂ = 0,0005 МПа = 5 кПа - давление пара на выходе из турбины;

- энтальпия воды на выходе из турбины;

- энтальпия пара на выходе из турбины;

- энтропия воды на выходе из турбины;

- энтропия пара на выходе из турбины;

Значения S и i взяты из таблицы №2 «Термические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по давлению)» соответствии с Р

- степень сухости пара

- работа, совершаемая паром

- удельный расход пара

- удельный расход теплоты

- КПД цикла

- теплота сгорания топлива (каменного угля)

- удельный расход топлива

- годовая выработка энергии

- годовое потребление топлива (без учета потерь)

- годовое потребление топлива (с учетом потерь)

Цикл с промежуточным перегревом пара

p₁ = 15 МПа - давление пара на выходе из котла;

t₁ = 400 ⁰C - температура пара на выходе из котла;

- энтальпия пара на выходе из котла;

- энтропия пара на выходе из котла;

p_пп1 =14 МПа - давление первого перегрева;

t_пп1 = 380 ⁰C - температура первого перегрева;

- энтальпия первого перегрева;

- энтропия первого перегрева;

p_пп2 =12 МПа - давление второго перегрева;

t_пп2 = 360 ⁰C - температура второго перегрева;

- энтальпия второго перегрева;

- энтропия второго перегрева;

p_пп3 =10 МПа - давление третьего перегрева;

t_пп3 = 340 ⁰C - температура третьего перегрева;

- энтальпия третьего перегрева;

- энтропия третьего перегрева;

Значения S и i взяты из таблицы №3 «Термические свойства воды и перегретого пара» в соответствии с Р и t

- энтальпия после первого перегрева;

- энтальпия после второго перегрева;

- энтальпия после третьего перегрева;

Значения i взяты из таблицы №1 «Термические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения» в соответствии с S', S», S'»

p₂ = 0,0005 МПа = 5 кПа - давление пара на выходе из турбины;

- энтальпия воды на выходе из турбины;

- энтальпия пара на выходе из турбины;

- энтропия воды на выходе из турбины;

- энтропия пара на выходе из турбины;

Значения S и i взяты из таблицы №2 «Термические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по давлению)» соответствии с Р

- степень сухости пара после последнего перегрева

- работа, совершаемая паром

- удельный расход пара

q₀ - удельный расход теплоты

- КПД цикла

- теплота сгорания топлива

- удельный расход топлива

- годовая выработка энергии

- годовое потребление топлива (без учета потерь)

- годовое потребление топлива (с учетом потерь).

Цикл с регенерацией пара

p₁ = 15 МПа - давление пара на выходе из котла;

t₁ = 400 ⁰C - температура пара на выходе из котла;

- энтальпия пара на выходе из котла;

- энтропия пара на выходе из котла;

Значения S и i взяты из таблицы №3 «Термические свойства воды и перегретого пара» в соответствии с Р и t

p_рег1 =2,7 МПа =2,7*10⁶ Па - давление пара при первом отборе;

- энтальпия воды при первом отборе;

- энтальпия пара при первом отборе;

- энтропия воды при первом отборе;

- энтропия пара при первом отборе;

p_рег2 =0,6 МПа =6*10⁵ Па - давление пара при первом отборе;

- энтальпия воды при втором отборе;

- энтальпия пара при втором отборе;

- энтропия воды при втором отборе;

- энтропия пара при втором отборе;

Значения S и i взяты из таблицы №2 «Термические свойства воды и водяного пара в состоянии насыщения (по давлению)» в соответствии с Р

- степень сухости пара при первом отборе

Т.к.

- степень сухости пара при втором отборе

Т.к.

- работа, совершаемая паром

- удельный расход пара

- удельный расход теплоты

- КПД цикла

- теплота сгорания топлива

- удельный расход топлива

- годовая выработка энергии

 - годовое потребление топлива (без учета потерь)

- годовое потребление топлива (с учетом потерь)

Выводы

ренкин пар электростанция теплота

В данной курсовой работе были рассчитаны расходы пара, теплоты, топлива для работы электростанции мощностью 500 Мвт при различных циклах использования водяного пара. В таблице, указанной ниже приведено их сравнение:

Параметры	Цикл Ренкина	Цикл с ПП	Регенеративный цикл
	1184,63	1523,45	934,73
	3,0389	2,363	3,851
	8630,045	3140,83	7688,87
	0,417	0,485	0,4682
	2,0363·106	1,7512·106	1,814·106
	2,789·106	2,399·106	2,485·106

По данным таблицы можно сравнить параметры цикла Ренкина, цикла с перегревом пара и регенеративного цикла.

Можно подвести черту и сделать вывод, что при использовании этих циклов с заданными параметрами, наибольшая экономия топлива достигается при использовании цикла с перегревом пара.

Список литературы

Баланчевадзе В.И., Барановский А.И. и др.; Под ред. А.Ф. Дьякова. Энергетика сегодня и завтра. - М.: Энергоатомиздат, 1990.

Источники энергии. Факты, проблемы, решения. - М.: Наука и техника, 1997.

Энергетические ресурсы мира, Под ред. П.С. Непорожнего, В.И. Попкова. - М.: Энергоатомиздат, 1995.

Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции, М. 1976.

Теплотехника, Под ред. А.П. Баскакова. - М.: Энергоиздат, 1982.

С.Л. Ривкин, А.А. Александров Термодинамические свойства воды и водяного пара - М.: Энергоатомиздат, 1984.

Размещено на Allbest.ru