Расчет принципиальной тепловой схемы ТЭЦ с турбиной Т25-90

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

Министерство образования Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет им.Гагарина Ю.А

Кафедра: «Теплоэнергетика»

Курсовая работа

на тему:

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

Выполнила:

студентка группы ПТЭ-42

Жмукова А.Т

Проверил:

проф. каф ТЭ Николаев Ю.Е

Саратов 2014г.



Реферат

Пояснительная записка содержит 29 страниц, 2 рисунка, 3 таблицы, 5 использованных источников литературы , 1 приложение.

ТУРБИНА, ТЕПЛОВАЯ СЕТЬ, ТЕПЛОФИКАЦИОННАЯ НАГРУЗКА, ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ НАГРУЗКА, ГРАФИКИ НАГРУЗКИ, КОТЕЛЬНЫЙ АГРЕГАТ, СЕТЕВОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ

Объектом исследования является турбина Т-25-90, находящаяся в городе Казань.

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 произведенных расчетов получены следующие значения:

- удельный расход топлива на выработку электрической энергии

- удельный расход топлива на выработку тепловой энергии

- КПД ТЭЦ по производству электроэнергии:



Содержание

Введение

1. Построение графиков нагрузок

2. Выбор основного оборудования

3. Составление принципиальной тепловой схемы

4. Процесс расширения пара в турбине в h-Sдиаграмме

4.1 Построение процесса расширения пара в турбине

4.2 Определение параметров пара, питательной воды и конденсата в характерных узлах расчетной тепловой схемы

5. Расчет сетевого подогревателя

6. Расчет расхода пара и питательной воды

7. Расчет расширителя непрерывной продувки

8. Расчет расхода хим. очищенной воды и подогревателя ХОВ

9. Расчет деаэратора добавочной воды

10. Расчет подогревателей высокого давления

11. Расчет деаэратора питательной воды

12. Расчет подогревателей низкого давления

13. Расход пара в конденсатор

14. Уточнение процесса расширения пара в ЧНД турбины

15. Составление энергетического баланса

16. Расчет технико-экономических показателей

Заключение

Список использованных источников



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.

1. Построение графиков нагрузок

Для дальнейшего расчета тепловой схемы ТЭЦ необходимо для турбин типа Т построить следующие графики:

температурный график тепловой сети

график продолжительности теплофикационной нагрузки.

Температурный график тепловой сети показывает зависимость температуры сетевой воды от наружной температуры воздуха. Этот график строится на основе следующих данных:

температура сетевой воды в прямом трубопроводе tnp = 125 °С;

температура сетевой воды в обратном трубопроводе t0B= 65°С;

температура внутри помещения tBH = +18 °С [1];

температура горячей воды tгв= 60 °с [1];

температура на выходе из сетевого подогревателя tT:

tT = аТЭЦ(tnp--tоб)+tоб, (1.1)

tT =0,5 (125-65)+65 = 95°С

где аТЭЦ- коэффициент теплофикации, равный 0.5 [5]

Температурный график тепловой сети представлен в приложении 1

График продолжительности теплофикационной нагрузки показывает изменение нагрузки от максимальных значений до минимальных значений в течение года. Этот график строится на основе следующих данных:

продолжительность отопительного периода п = 218сут[1];

температура начала и конца отопительного периода tот= +8°С[1];

температура внутри здания tBH=+18°С[1];

температура расчетная для проектирования отопления tpH0= -30 °С[1];

температура расчетная для проектирования вентиляции tpHB= -18°С[1];

- длительность стояния наружных температур в течение года для г.Казань приведена в таблице №1 :

Таблица №1: Длительность стояния наружных температур

Температура наружного воздуха, °С	-25	-20	-15	-10	-5	0	+8
Число часов	117	328	790	1520	2480	3800	5230

- расчетная нагрузка для горячего водоснабжения (ГВС) Qгв:

(1.2)

- расчетная нагрузка для вентиляции QB :

. (1.3)

- расчетная нагрузка для отопления QOT:

. (1.4)

- минимальная нагрузка для горячего водоснабжения (ГВС)Qгв:

, (1.5)

- минимальная нагрузка для вентиляции Qв:



(1.6)

- минимальная нагрузка для отопления Qот:

(1.7)

- пиковая тепловая нагрузка, покрываемая котлами Qпик:

Qпик= (1-бтэц)=0,570=35 МВт (1.8)

-минимальная теплофикационная нагрузка :

, (1.9)

График продолжительности теплофикационной нагрузки представлен в приложении 1



2. Выбор основного оборудования

Выбор основного оборудования осуществляется на основе "Норм технологического проектирования тепловых электростанций".

Выбор турбины:

Выбрана турбина Т-25-90 с основными техническими характеристиками:

номинальная электрическая мощность N = 25000 кВт;

давление свежего пара Р0 = 9МПа;

температура свежего пара t0= 535 °С;

расход свежего пара D0= 130т/ч=36,11кг/с;

температура питательной воды tnв = 218 °С

Выбор котельного агрегата[4]:

Для ТЭЦ производительность и число котлов выбираем таким образом, чтобы при аварии одного из котлов, остальные, включая ПВК, смогли обеспечить паром турбину при максимальном расходе теплоты на технологические нужды и среднюю за отопительный сезон тепловую нагрузку. Резервный котел должен быть по производительности не меньше самого крупного котла ТЭЦ.

Выбран котел Е-160-1.4-250 ГМ- барабанный, с естественной циркуляцией, со следующими техническими характеристиками:

паропроизводительность Dn= 160т/ч;

давление Рп= 9,8МПа;

температура tn= 540 °С;

температура питательной воды tm=215 °С ;

КПД (при работе на мазуте) зKA = 93%

количество котлов:1

Выбор пикового водогрейного котла :

Требуемая мощность: Q=35 МВт,

Выбран котел КВ-ГМ- 40 с техническими характеристиками:

теплопроизводительностьQ= 40МВт

температура воды на входе tBX= 70°С;

температура воды на выходе tВbIX=150°С;

расход воды через котел DB= 430т/ч;

КПД (при работе на газе) зKA = 93% ;

количество котлов:1



3. Составление принципиальной тепловой схемы

Описание принципиальной тепловой схемы

Принципиальная тепловая схема ТЭЦ с турбиной Т-25-90 приведена в приложении 2

Условные обозначения, используемые на схеме:

ПК -- паровой котел;

ПВК - пиковый водогрейный котел;

ЧВД - часть высокого давления

ЧНД - часть низкого давления;

Р-- расширитель;

ПНД - подогреватель низкого давления;

ПВД - подогреватель высокого давления;

СП - сетевой подогреватель;

К - конденсатор;

ЭЖ - охладитель эжектора;

ДПВ - деаэратор питательной воды;

ДДВ-деаэратор добавочной воды;

Qт- тепловой потребитель;

СН - сетевой насос;

ПН - питательный насос;

КН - конденсатный насос;

ППН - подпиточный насос;

ХОВ - химически очищенная вода;

ЭГ - электрогенератор

Вырабатываемый пар из котельного агрегата (КА) поступает в голову турбины, где происходит расширение от начальных параметров (Р0=9 МПа, t0 = 535 °С), до давления в конденсаторе (Рк = 0,005МПа). Расширяясь, пар совершает работу, которая преобразуется в электрическую энергию с помощью электрогенератора (Г).

Пар на ПВД, деаэратор питательной воды отбирается из части высокого давления (ЧВД).

Из 3-го отбора часть пара поступает на деаэратор питательной воды.

Из 5-го теплофикационного отборачасть пара отводится на сетевой подогреватель (СП), где происходит подогрев воды. Конденсат из сетевого подогревателя подается с помощью конденсационного насоса (КН) в точку смешения между ПНД-3 и ПНД-4. При низких температурах окружающего воздуха сетевая вода дополнительно подогревается до нужной температуры в пиковом водогрейном котле (ПВК). Сетевая вода с заданными параметрами поступает к тепловому потребителю (ТП). Циркуляцию сетевой воды обеспечивает сетевой насос (СН).

Для восполнения потерь воды и пара следствие утечек в схеме предусмотрена химическая очистка воды (ХОВ). Химически очищенная вода, пройдя через подогреватель ХОВ, поступает в деаэратор добавочной воды.

Отработанный в турбине пар поступает в конденсатор, где конденсируется циркуляционной водой. Затем конденсат поступает в подогреватели низкого давления (ПНД) и далее в деаэратор питательной воды, после которого с помощью питательного насоса (ПН) проходит через подогреватели высокого давления (ПВД), где нагревается до температуры питательной воды и поступает в паровой котел (ПК).

Для предотвращения загрязнения поверхностей нагрева котла в схеме предусмотрен расширитель непрерывной продувки, в котором происходит сепарация пара, в результате чего сепарируемый пар попадает в деаэратор питательной воды, а шламовая вода, пройдя через ПХОВ, сбрасывается в канализационную систему.



4. Процесс расширения пара в турбине в h-Sдиаграмме

4.1 Построение процесса расширения пара в турбине

Производится с учетом оценки значений внутреннего относительного КПД турбины, внутренних потерь от дросселирования пара в запорных органах и проточной части турбины.

а) потери в клапанах острого пара:

б) потери в клапанах перепуска из камеры регулируемых отборов при полном их открытии:

Давления пара отборов турбины приведены в таблице № 2.

Таблица № 2: Давления пара отборов турбины

№ отбора	Давление пара, МПа
1 (ПВД)	2,72
2 (ПВД)	1,68
3 (деаэратор)	1,17
ДПВ	0,6
4 (ПНД)	0,42
5 (ПНД), регулируемый	0,12

Перед началом построения процесса в h-s диаграмме необходимо задаться значениями внутренних относительных КПД для турбины с начальными параметрами Р0 = 9МПа, t0=535 °С := 0,85,=0,3 (с последующим уточнением). Необходимо рассчитать внутренние потери от дросселирования пара в запорных органах и в проточной части турбины

Зададимся потерями давления на входе в ЧВД турбины:

Тогда, реальное давление на входе в турбину:

(4.1)

Процесс потери давления в паропроводе - изоэнтальпный (дросселирование), строится пересечением энтальпии (по h-s диаграмме точка 0 при и t0) с изобарой и определяется температура в точке 0'. Строим теоретический процесс адиабатного расширения пара в ЧВД до пересечения с изобарой . Теоретическая энтальпия в конце процесса расширения , тогда

= 855,1кДЖ/кг

Рассчитаем энтальпию теплофикационного отбора:

hт = h0 - = 3476 - 855,1 = 2620,9 кДж/кг

hт - 2220=2620,9 - 2245 = 375,9 кДж/кг

= 375,9

Энтальпия в конденсаторе:

hкр=hт-2620,9-112,77=2508,13



4.2 Определение параметров пара, питательной воды и конденсата в характерных узлах расчетной тепловой схемы

Давление пара в конденсаторе принято 0,005 (МПа)

С учетом исходных данных и принятых значений КПД частей турбины строим процесс расширения пара в турбине в hs-диаграмме, процесс расширение пара в турбине приведен в приложение 1.

Давление нерегулируемых отборов приведены в таблице 2. Нанеся изобары на процесс расширения в hs - диаграмме определяют температуры, энтальпии пара в характерных точках.

Параметры конденсата определяются по давлениям отборов в турбине с помощью [4].

Давление воды в ПВД оценивают:

Давление в ПНД оценивают:

Температуры воды на выходе из ПВД и ПНД определяют по выражению:

(4.2)

где конечный температурный напор в ПВД и ПНД

По давлениям и температурам с помощью [4] определяются энтальпии воды.

На основе вышеизложенного составляем таблицу 3 параметров в характерных точках.



Таблица № 3. Параметры потоков в характерных точках системы

№ точ	Пар	Конденсат	Вода
	р, Мпа	t, C	H, кДж/кг	p, Мпа	t, C	h, кДж/кг	p, Мпа	t, C	h, кДж/кг
0	9	535	3476	-	-	-	-	-	-
1	2,72	382	3200	2,72	228,5	983,1	11,7	223	946,4
2	1,68	326	3096	1,68	203,7	869,3	11,7	201,7	865,5
3	1,17	293	3032	1,17	186,8	793,4	11,7	184,8	790,6
ДПВ	0,6	285,56	3032	0,6	158,9	670,5	0,6	158,9	670,5
4	0,42	189,6	2836	0,42	145,4	612,3	1	141,4	598,2
5	0,1	99,61	2620,9	0,1	96,7	419,06	1	92,7	410
К	0,005	33	2508,13	0,005	33	137,8	0,005	33	137,8

Давление теплофикационных отборов определяется по температуре конденсирующегося пара в сетевых подогревателях с учетом температурного напора между сетевой водой и конденсирующимся паром.

P5=Ps(95+6)=0,1МПа



5. Расчет сетевого подогревателя

h5от

Размещено на http://www.allbest.ru/

1

hк,5

Расходы пара на сетевой подогреватель:

, (5.1)

где ; .



6. Расчет расхода пара и питательной воды

Для определения расхода пара в голову турбины рассчитаны коэффициенты недовыработки регулируемых отборов:

, (5.2)

Определяем расход пара в голову турбины:

, (5.3)

где - коэффициент регенерации.

Расходы пара на утечки, уплотнения, эжектор:

Выработка перегретого пара котлом:

Количество продувочной и питательной воды:

, (5.4)

, (5.5)

где - коэффициент продувки котла.



7. Расчет расширителя непрерывной продувки

Расчет расширителя непрерывной продувки производится путем решения системы уравнений:

, (7.1)

где - энтальпия кипящей воды на выходе из барабана котла, при давлении в барабане котла

Pпе=P0+1=10Мпа, (7.2)

;

; - энтальпии сухого пара и кипящей воды при давлении в расширителе .

Из решения системы уравнений имеем: ; . пар турбина тепловой схема



8. Расчет расхода хим. очищенной воды и подогревателя ХОВ

Потери воды в тепловых сетях:

где - теплоемкость воды.

Количество хим. очищенной воды из цеха ХВО:

, (8.1)

(35)

Составим тепловой баланс для охладителя:

, (8.2)

Нагрев воды в подогревателе ХОВ:



, (8.3)

где - температура возвращенного конденсата.



9. Расчет деаэратора добавочной воды

Составим тепловой баланс для ДДВ:

, (9.1)

Находим из уравнения :

, (9.2)

, (9.3)



10. Расчет подогревателей высокого давления

Расходы пара в ПВД при каскадном сливе конденсата определяются по уравнению:

, (10.1)

ПВД 1:

Составим тепловой баланс для ПВД 1:

, (10.2)

, (10.3)

.

ПВД 2:

Тепловой баланс для ПВД 2:

, (10.4)

vср=f(; tдпв)=0,00113 м3/кг, (10.5)

пн= , (10.6)

пн==15,678 кДж/кг,

hпн=hдпв+пн=670,5+15,678=686,179 кДж/кг,

, (10.7)

,



11. Расчет деаэратора питательной воды

Составим систему теплового и материального балансов

, (11.1)

Решая эту систему уравнений получим, что ,



12. Расчет подогревателей низкого давления

ПНД 3:

Тепловой баланс ПНД 3

, (12.1)

, (12.2)

.

Рассчитаем энтальпию точки смешения, составив тепловой баланс для нее:

, (12.3)

, (12.4)

.

ПНД 4:

Тепловой баланс для ПНД 4:

, (12.5)

, (12.6)

.



13. Расход пара в конденсатор

, (13.1)

,

.



14. Уточнение процесса расширения пара в ЧНД турбины

Определяется давление пара в точке 6а при открытой регулирующей диафрагме

, (14.1)

Относительный расход пара в ЧНД определяется по выражению:

Dкр,0=14 кг/c

, (14.2)

где ;

Давление пара в точке 5б после регулирующей диафрагмы на рассматриваемом режиме рассчитывается по формуле:

, (14.4)

Внутренний относительный КПД ЧНД в зависимости от на рассматриваемом режиме определяется по диаграмме (рис.6) [1]: . С учетом найденного КПД ЧНД необходимо сделать пересчет:

h2s=2320 кДж/кг

H0 ЧНД=h5h2s=2620,9 2320=300,9 кДж/кг

Hi чнд=Н0чнд 0,4=120,36 кДж/кг

hкр'=h5 Hi чнд=2620,9120,36=2500,54 кДж/кг



15. Составление энергетического баланса

Электрическая мощность турбины:

, (15.1)

, (15.2)

, (15.3)

, (15.4)

(67) , (15.5)

, (15.6)

, (15.7)

,

. (15.8)



16. Расчет технико-экономических показателей

Определение коэффициентов ценности теплоты регулируемых отборов:

, (16.1)

hкр*=2300 кДЖ/кг

= 0,272

, (16.2)

Расход теплоты на производство электрической и тепловой энергии:

, (16.3)

Увеличение расхода теплоты при комбинированном производстве тепловой и электрической энергий:

, (16.4)

Коэффициент, учитывающий долю расхода топлива на производство электроэнергии:

, (16.5)

Расход топлива энергетическим котлом:



, (16.6)

Расход топлива пиковым водогрейным котлом:

, (16.7)

Расходы топлива на производство электрической и тепловой энергий:

, (16.8)

. (16.9)

Коэффициент полезного действия ТЭЦ по производству электроэнергии и удельные расходы топлива на выработку обоих энергоносителей определяются по выражениям:

, (16.10)

где - доля расхода электроэнергии на собственные нужды

,

,

,



Заключение

В ходе выполнения курсовой работы была рассчитана принципиальная тепловая схема ТЭЦ с турбиной Т-25-90. Построены график тепловых нагрузок, 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:

Расход пара в голову турбины: ;

Электрическая мощность турбины: ;

Удельные расходы топлива: ; .



Список использованных источников

[1] Методические указания: Источники и системы теплоснабжения предприятий - Саратов, 2011 г.

[2] Бойко Е.А. Тепловые электрические станции/ Бойко Е.А. Баженов К.В и др. -Красноярск, 2006

[3] Соколов Е.Я Теплофикация и тепловые сети -М: МЭИ, 2001

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

[5] Шляхин П.Н. Краткий справочник по паротурбинным установкам/ Шляхин П.Н. Бершадский М.Л. -М: Энергия, 1970

Размещено на Allbest.ru