Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Расчёт теплового баланса и КПД парогенератора ТЭС

2. Расчетно-графическая часть

Список литературы

Введение

Электрическая станция - энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую. Тип электрической станции определяется, прежде всего, видом природной энергии. Наибольшее распространение получили тепловые электрические станции (ТЭС), на которых используется тепловая энергия, выделяемая при сжигании органического топлива (уголь, нефть, газ и др.). На тепловых электростанциях вырабатывается около 76% электроэнергии, производимой на нашей планете. Это обусловлено наличием органического топлива почти во всех районах нашей планеты; возможностью транспорта органического топлива с места добычи на электростанцию, размещаемую близ потребителей энергии; техническим прогрессом на тепловых электростанциях, обеспечивающим сооружение ТЭС большой мощностью; возможностью использования отработавшего тепла рабочего тела и отпуска потребителям, кроме электрической, также и тепловой энергии (с паром или горячей водой) и т.п.[2] Тепловые электрические станции, предназначенные только для производства электроэнергии, называют конденсационными электрическими станциями (КЭС). Электростанции, предназначенные для комбинированной выработки электрической энергии и отпуска пара, а также горячей воды тепловому потребителю имеют паровые турбины с промежуточными отборами пара или с противодавлением (ТЭЦ). На таких установках теплота отработавшего пара частично или даже полностью используется для теплоснабжения, вследствие чего потери теплоты с охлаждающей водой сокращаются. Однако доля энергии пара, преобразованная в электрическую, при одних и тех же начальных параметрах на установках с теплофикационными турбинами ниже, чем на установках с конденсационными турбинами. Теплоэлектростанции, на которых отработавший пар наряду с выработкой электроэнергии используется для теплоснабжения, называют теплоэлектроцентралями.

1. Расчёт теплового баланса и КПД парогенератора ТЭС

Определить расход топлива, КПД и составить тепловой баланс котельного агрегата (парогенератора). В качестве исходных данных примем:

- производительность котельного агрегата D1 = 300 т/ч;

- теплота сгорания топлива

= 15200 кДж/кг (ккал/кг) 1 кДж = 0,239 ккал;

- энергозатраты на производство 1 кг пара кДж/кг (теплоперепад)

Дi = (iп - iпв), где

iп - энтальпия пара, iпв - энтальпия питательной воды

Дi =2800 кДж/кг;

- потери теплоты с уходящими газами q2 = 7,6 %

- потери теплоты от химического недожога q3 = 0,69 %

- потери теплоты от механического недожога q4 = 3 %

- потери теплоты в окружающую среду q5 = 0,7 %

Определение расхода пара турбиной.

Определить часовой расход пара турбиной заданной мощности РН при наличии теплофикационного отбора пара Dотб регенеративного подогрева воды qпод (по структурной схеме ТЭС):

РН - номинальная мощность турбины = 25 МВт

Dотб - теплофикационный отбор пара = 80 т/ч

qпод - доля расхода пара на регенеративный подогрев питательной воды = 20,5 % энергетический электрический парогенератор

зУ - полный коэффициент полезного действия турбоагрегата с учетом тепловых, механических и электропотерь = 0,76

Кхх - коэффициент холостого хода турбины (доля расхода пара на холостой ток турбины) = 0,13

i1 - энтальпия пара на входе в турбину = 3550 кДж/кг

i2 - энтальпия пара на выходе = 2050 кДж/кг

iотб - энтальпия отбираемого пара = 2400 кДж/кг

Расчет основных параметров конденсатора турбины.

Для паровой турбины необходимо найти поверхность охлаждения конденсатора и расход охлаждающей воды

Рт - мощность турбины = 1200 кВт

dп - удельный расход пара = 5,65 кг/кВтч

m - кратность охлаждения пара в конденсаторе (килограмм воды на килограмм пара) = 55,5 кгв/кгп

tвх - температура охлаждающей воды на входе в конденсатор = 16°.

tвых - то же на выходе из конденсатора = 29 град.

tп - температура пара, поступающего в конденсатор = 34,5 град.

Св - теплоемкость воды = 4,20 кДж/кгград

К - коэффициент теплоотдачи охлаждающего контура = 3900 Вт/м 2град

Оценка технико-экономических показателей ТЭС.

Для заданных исходных данных из таблицы № 4 Приложения необходимо рассчитать основные технико-экономические показатели ТЭС (ТЭЦ):

Рн - номинальная мощность турбогенератора электростанции = 50 МВт

N - число турбогенераторов = 4; - теплота сгорания топлива = 5400 ккал/кг; зк - КПД парогенератора = 90 %

Ту - число часов использования установленной мощности электростанции = 5900 час.

Qт - отпуск тепла внешним потребителям (1 Гкал = 109 Кал) = 2,7*106 Гкал/год; Сн - доля расхода энергии на собственные нужды = 9,3 %

Dп - годовой расход пара = 6,2*106 т/год

И - испарительная способность топлива (кг пара на кг топлива) = 8,6 кг/кг

2. Расчетно-графическая часть

Расчет теплового баланса парогенератора ТЭС.

1. Определим суммарные потери теплоты в парогенераторе, % по формуле:

= (q2 + q3 + q4 + q5)

= (7,6+0,69+3+0,7) = 11,99 %

2. Определяем долю полезноиспользуемой теплоты % по формуле:

q1 = (100 - )

q1 = 100 - 11,99= 88,01 %

3. Составим тепловой баланс парогенератора на 1 кг топлива, определим полезно используемую теплоту (кДж/кг):

Q1 =

Q1 = = 13377,52 кДж/кг

Определим часть теплотворной способности топлива и теряемой с уходящими газами; кДж/кг:

Q2 =

Q2 = = 1152,2 кДж/кг

Определим часть теплотворной способности топлива, теряемой с химическим недожогом:

Q3 =

Q3 = = 104,88 кДж/кг

Определим часть теплотворной способности топлива, теряемой с механическим недожогом:

Q4 =

Q4 = = 456 кДж/кг

Определим часть теплотворной способности топлива, теряемой в связи с отдачей теплоты в окружающую среду:

Q5 =

Q5 = = 106,4 кДж/кг

По полученным данным составляем диаграмму теплобаланса

4. Определим КПД парогенератора по формуле:

зк =

зк = = 88,01 %

5. Найдем часовой расход парогенератора, т/ч по формуле:

Вчас =

Вчас = = 0,628 т/ч

Результаты расчета в табличной форме:

Q1 кДж	зк %	Вчас т/ч	%
13377,52	88,01	0,628	11,99

Согласно моим данным и проведенным расчетам сделаю вывод: что данный парогенератор является эффективным в использовании, т.к. потери теплоты составляют не более 12% . А соотношение полезно-используемой теплоты к часовому расходу топлива экономически допустимым для ТЭС.

Определение расхода пара турбиной.

1. Найдем теплоперепад в рабочем цикле турбины, кДж/кг по формуле:

Дht = (i1 - i2)

Дht = (3550-2050) = 1500 кДж/кг

2. Найдем теплоперепад для отбора пара кДж/кг по формуле:

Дhотб = (i1 - iотб)

Дhотб = (3550-2400) = 1150 кДж/кг

3. Определяем удельный расход пара турбиной, кг/кВтч (1 кВт = 1 кДж/с)

dп =

dп = = 3,158 кг/кВтч

4. Определим расход пара на холостой ход турбины, кг/ч

Dхх = Кхх * dп * Рн

Dхх = 0,13*3,158*25= 10,263 кг/ч

5. Рассчитаем расход пара на выработку электроэнергии, кг/ч

Dэ = (1 - Кхх) * dп * Рн

Dэ = (1 - 0,13) * 3,158 * 25 = 68,686 кг/ч

6. Определим коэффициент недоиспользования пара в связи с теплофикационным отбором:

У = 1 -

У = 1 - = 0,767

7. Определим расход пара на теплофикационные нужды, кг/ч:

Dтеп = У*Dотб

Dтеп = 0,767*80= 61,36 кг/ч

8. Вычислим полный расход пара турбиной (с учетом теплофикации и регенеративного подогрева), кг/ч

DТ = 1 - * (Dxx + Dэ + Dтеп)

DТ = 1 + * (10,263+68,686+61,36) = 169,072 кг/ч

Результаты расчета представим в табличной форме:

Рн, МВт	dп, кг/кВтч	Dхх, т/ч	Dэ, т/ч	Dтеп, т/ч	DТ, т/ч
25	3,158	0,01	0,069	0,061	0,169

Согласно моим данным и проведенным расчетам сделаю вывод: что турбина является средней эффективности по использованию теплоты для производства электроэнергии и на теплофикационные нужды, т.к. используется всего 77% теплоты от полного расхода пара турбиной (из них 41% для производства электроэнергии). Но если учесть, что из оставшихся 23% потерь теплоты только 6% используется на холостой ход турбины, а остальные задействованы для регенеративного подогрева. То данную турбину можно использовать в производстве электроэнергии.

Расчет основных параметров конденсатора турбины.

1. Определим расход пара турбиной, кг/ч:

Dт = dп * Рт

Dт = 5,65*1200 = 6780 кг/ч

2. Найдем расход охлаждающей воды, кг/ч

DВ = DТ * m

DВ = 6780*55,5 = 376290 кг/ч

3. Определим температурный перепад охлаждающей воды, град.

Дфв = фвых - фвх

Дфв = 29-16 = 13 град

4. Найдем отдаваемое количество тепла в конденсаторе, кДж/ч:

QК = СВ*DВ* Дфв

QК = 4,18*376290*13 = 20447598,6 кДж/ч

5. Определить температурный напор в конденсаторе, град:

Дфнап = фh - град

Дфнап = 34,5 - = 9 град

6. Найдем температуру конденсата на выходе из конденсатора, град

фк = фп - Дфнап

фк = 34,5-9 = 25,5 град

7. Определим необходимую поверхность охлаждающих труб в конденсаторе, м ²:

S =

S = = 175,3 м ²

Результаты расчета представим в виде таблицы

Dт, кг/ч	Dв, кг/ч	Dв/Dт	Qк, кДж/ч	Дфв, град	Дфнап, град	S, м 2
6780	376290	55,5	20447598,6	13	9	175,3

Согласно моим данным и проведенным расчетам сделаю вывод: что влияние перепадов температурных параметров не большое, а площадь габаритных размеров по соотношению к площади нынешних предприятий ТЭС не велико. Но по соотношению площади и не большой разницы перепадов температур воды на входе и выходе конденсатора, данный процесс охлаждения является эффективным.

Оценка технико-экономических показателей ТЭС.

1. Определим годовую выработку энергии ТЭС, кВтч

ЭГод = Рк*N*Ту

Эг = 50*4*5900 = 1180*103 кВтч

2. Определим годовой расход натурального топлива на теплоснабжение внешних потребителей, т/год:

ВQ =

ВQ = = 5,55 т/год

3. Определим годовой расход натурального топлива на ТЭЦ в целом, т/год:

Вг =

Вг = = 744186,05 т/год

4. Определим расход топлива на выработку электроэнергии, т/год:

Вэ = Вг -BQ

Вэ = 744186,05-5,55 = 744180,05 т/г

Следует обратить внимание на долю расхода топлива для выработки электроэнергии по отношению к общему расходу по ТЭС.

5. Определим удельный расход топлива на выработку 1 кВтч электроэнергии, кг/кВтч:

Вэ =

Вэ = = 0,63 кг/кВтч

6. Определим КПД ТЭС по выработке электроэнергии с учетом расхода на собственные нужды:

зэ = ,

где 860 - тепловой коэффициент, 1 кВтч=860ккал

зэ = = 0,23 (23 %)

7. Определим КПД ТЭС по теплу:

зQ =

зQ = = 90,1 %

Определим общий КПД ТЭЦ:

з =

з = = 0,253 (25,3 %)

Эг, МВтч	ВQ, т/град	Вэ, т/град	Вг, т/град	Вэ, кг/кВтч	зэ %	зQ %	з%
1,18	5,55	744180,05	744186,05	0,63	23	90,1	25,3

Согласно моим данным и проведенным расчетам сделаю вывод: что

КПД по производству теплоты больше чем КПД по производству электроэнергии. Это связано с потерями при преобразовании тепловой энергии пара в электрическую, за счет вращение турбинных лопастей. Необходимо также учитывать, что вышеназванные параметры напрямую зависят от качества топлива, правильности его подготовки и режимов работы ТЭС.

Список литературы

1. Гиршфельд Б.Я., Кароль Л.А. Общий курс электростанции - М.: Энергия, 1976

2. Фоков К.И. Разработка структурной схемы и расчет основных элементов тепловой электрической станции: Методические указания на выполнение курсовой работы и рабочая программа по дисциплине "Общая энергетика". - Хабаровск, Изд. ДВГУПС, 2000

3. Энергетика сегодня и завтра / Под ред. А.Ф. Дякова - М.: Энергоатомиздат, 1990

4. Л.С. Стерман и др. "Тепловые и атомные электростанции", Москва, Энергоатомиздат, 1982г.

5. В.Я. Рыжкин "Тепловые электрические станции", Москва, Энергоатомиздат, 1987г.

6. Д.П. Елизаров "Теплоэнергетические установки электростанций", Москва, Энергоиздат, 1982г.

7. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин "Электрооборудование станций и подстанций", Москва, Энергоатомиздат, 1987г.

8. Б.Н. Неклепаев "Электрическая часть электростанций и подстанций", Москва, Энергоатомиздат, 1986г.

Размещено на Allbest.ru