Расчёт тепловой схемы ТЭЦ с турбинами ПТ135/165-130/15 и Т-100-130

ПЗ.doc

I. Расчёт принципиальной схемы ТЭЦ с турбиной ПТ 135165-13015 5
II. Расчет технико-экономических показателей ТЭУ 26
III.Расчет теплоподготовительной установки ТЭЦ 31
Список использованных источников 40
В данном курсовом проекте была рассмотрена принципиальная тепловая схема промышленной ТЭЦ с турбиной ПТ 135165-13015.эта установка использует в качестве рабочего тела водяной пар совершающий регенеративный цикл т. е. теплосиловой цикл с отборами пара из турбины на регенеративный подогрев питательной воды в поверхностных регенеративных подогревателях.
За начальные параметры мы принимаем температуру =560°C и давление =128 МПа острого пара перед стопорным клапаном паровой турбины. За конечный параметр принимаем давление в конденсаторе 7 кПа.
Расчет состоит из трёх частей:
I. Расчёт принципиальной схемы ТЭЦ с турбиной ПТ 135165-13015.
II. Расчет технико-экономических показателей ТЭУ.
III. Расчет теплоподготовительной установки ТЭЦ.
В ходе первого расчёта определяются давления отборов и расходы пара в этих отборах.
Во второй части определяются: выработка электроэнергии на ТЭЦ (кВт×ч за год или час) – Этэц ;теплофикационная выработка электроэнергии - Эт кВтчч; конденсационная выработка электроэнергии – Эк кВтчч; расход топлива ТЭЦ - Втэц тч.
Третья часть курсовой работы состоит из расчета теплоподготовительной установки ТЭЦ в двух режимах: расчетно-зимнем (режим «А») и в точке включения пикового водогрейного котла (ПВК) режим «Б» и построения графиков температуры после основных элементов теплоподготовительной установки в зависимости от температуры наружного воздуха. А так же выбора и расчета основного оборудования: теплофикационных турбин пиковых водогрейных котлов и энергетических котлов.
I РАСЧЁТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ТЭЦ С ТУРБИНОЙ ПТ 135165-13015
При расчёте условно принимаем что потери тепла с утечками воды в цикле ТЭЦ примерно равны утилизированной теплоте непрерывной продувки котлов. В дальнейших расчётах теплоту продувки не учитываем.
1 Рассмотрим узел сбора конденсата (А). Задаёмся расходом конденсата с конденсатора:
гдерасход пара на турбину определяется по монограмме (рис.1).
Рисунок 1 – Монограмма
1 Давление в конденсаторе 4 кПа (по заданию).
Параметры пара перед турбиной:
Р0=13 МПа; t0=560°C по h-s диаграмме находим энтальпию пара на входе в турбину
h= h0-hкs=3510-2060=1450 кДжкг;
Внутренний относительный КПД турбины
hoi = 08 h’=h . hoi=08.1450=1160 кДжкг
hк=3510 -1160 = 2350 кДжкг
По h-s диаграмме находим tкs=35°C; по приложению 13[1] определяем
кДжкг (состояние насыщения).
2 Давление в производственном отборе
Рп=13 МПа; tвкп=90°C
Давление в теплофикационном отборе
Рт=017 МПа; tвкт=1152°C
Расход хим. очищенной воды:
Дхов=08Дп+002Д0=08 . 130+003 . 475=118 тч
где 002 – расход непрерывной продувки (доля).
– доля возмещаемых потерь конденсата.
Температура и энтальпия смеси возвращаемого промышленного конденсата и хим. очищенной воды:
tкс=(1-j) tхов+j tвк
где j - доля конденсата в смеси.
tкс=(1-047) . 15+047 . 90=50°C.
По приложению 13[1]:
Дкс=08Дп+ Дхов=08 . 130+118=222 тч.
где 08 – доля возвращаемого конденсата.
3 Составляем балансовое уравнение узла (А)
Дкh’к+ Дтh’т+ Дксh’кс=(Дк+Дт+Дкс) h’А
где h’т=4832 кДжкг – энтальпия теплофикационного конденсата при
h’А – энтальпия конденсата после узла (А)
hT = 26988 кДжкг при Рт=017 МПа
По приложению13 [1]: tA=836°C
4 Рассчитаем расход пара на условный регенеративный подогреватель.
Средняя температура регенеративного подогрева конденсата составит:
Этой температуре соответствует давление насыщения по приложению:
Составляем уравнение теплового баланса:
Расход пара на регенеративный подогреватель:
где hТА – тепловой КПД аппарата;
Д0 – расход пара на турбину;
ДПР – расход продувочной воды;
hпв = 10376 кДжкг при tпв=2400C
5 Составляем материальный баланс турбин:
Дк= Д0 - Дсрр - Дт - Дп = 475 – 140 – 194 – 130 = 11 тч
Полученное значение расхода пара на конденсатор существенно отличается от предварительно заданного (58311).
Задаёмся новым значением расхода пара на турбину и конденсатор и повторяем расчет (второе приближение).
1 Расход тепловой энергии QK на конденсатор можно принять 2095 МВт для турбины ПТ 135165 -13015. Тогда расход пара на конденсатор составит:
Небаланс первого приближения составляет:
Расход пара на турбину составит:
Д0=140 + 194 + 130 + 342 = 4982
Расход хим. очищенной воды:
Дхов=05Дп+002Д0=05 . 130+002 .4982=75 тч
Дкс=05Дп+ Дхов=08 . 130+75=179 тч.
Расход конденсата смеси:
tкс=(1-046) . 15+046 . 90=495 °C.
2 Определяем энтальпию и температуру конденсата после узла (А)
По приложению 13 [1]:
3 Уточним расход пара на условный регенеративный подогреватель.
Этой температуре соответствует давление насыщения по приложению 13[1]:
4 Проверяем материальный баланс турбин:
Д0= Дсрр+Дт+Дп+Дк=1452+194+130+342=5034 тч.
Погрешность составила:
так как погрешность D 2 % расчет считаем законченным. Полученное значение Д0=5034 тч принимаем для дальнейших расчетов.
Дальнейшие расчеты проводим для реальной схемы ТЭЦ.
КА- котлоагрегат; РП-регенеративный подогреватель; УС – узел смешения; П – производственный потребитель Т – отопительный потребитель; ЧВД; ЧНД; элгенератор; Конденсатор; Насос.
Рисунок 2 – Упрощённая схема ТЭЦ.
Рисунок 3 – Принципиальная тепловая схема электростанции
с турбиной ПТ-135165-13015
Расчет реальной схемы ТЭЦ
Для ПТ – 135165 – 130
По отборам при 760 (тч)
Определяем расход пара на ПВД1
Определяем расход пара на первый регенеративный подогреватель ПВД1. Для этого выписываем справочные данные по давлениям отборов при номинальной нагрузке турбин.
По формуле Флюгеля определим давление в первом отборе:
в формуле величины с индексом «х» относятся к рассчитываемому режиму а величины с индексом «0» - к номинальному.
Определив Ротб1 на h-s диаграмме находим его и по линии давления опускаемся вниз до пересечения нашего построенного действительного процесса это даст точку 3. Энтальпия точки 3 составит: hотб1= 3204 кДжкг
Принимаем недогрев Q = 5°C тогда температура питательной воды на входе в котел:
tпв=240°C принимаем для дальнейших расчетов.
Определяем интервал подогрева питательной воды в регенеративных подогревателях ПВД.
tпв = tпв – tД=240-158=82°C
где tД – температура в деаэраторе.
При трехступенчатом равномерном подогреве питательной воды в каждой ступени:
Температура питательной воды перед ПВД:
t’1= tпв – tпвд = 240-273=2127°C
Расход пара на ПВД 1 составит:
В формуле h’ПВ h’1 – энтальпии питательной воды соответственно после ПВД1 и перед ним; hотб1 и h’отб1 – энтальпии соответственно пара из первого отбора и его конденсата.
Определение расхода пара на ПВД 2
Температура насыщения пара второго отбора:
tнотб2= t’1+Q=2127+5=2177°C.
Давление насыщения при этой температуре по приложению 13[1]:
Проверка давления в камере второго отбора с помощью формулы Флюгеля:
Следовательно давление достаточное для подогрева воды.
Определив Ротб2 на h-s диаграмме находим его и по линии давления опускаемся вниз до пересечения нашего построенного действительного процесса это даст точку 4. Энтальпия точки 4 составит: hотб2= 3154 кДжкг
Температура воды перед ПВД 2 составит:
t’2= t’1-tпвд=2127-273=1854°C
Следовательно вода вполне может быть подогрета в ПВД 3 до оптимального значения 1854°C. Энтальпия воды по приложению 13[1] при этом составит:
Уравнение теплового баланса ПВД 2
Дпв(h’1 - h’2)=[Дотб2(hотб2- h’отб2)+Дотб1(h’отб1- h’отб2)]hТА
Расход пара на ПВД 2 составит:
Определение расхода пара на ПВД 3
Так как давление из третьего отбора соответствует производственному отбору то давление в нем соответствует Ротб3=147 МПа как задано.
Зная давление Ротб3 на h-s диаграмме находим его и по линии давления опускаемся вниз до пересечения нашего построенного действительного процесса это даст точку 5. Энтальпия точки 5 составит: hотб3= 3090 кДжкг
Расход пара из третьего отбора составит:
где h’3 – энтальпия питательной воды перед ПВД 3 ли за питательным насосом:
h’3= h’Д+Dhпн = 6668+25=692 кДжкг
Расчет расхода пара на деаэратор
Балансовое уравнение деаэратора имеет вид:
где ДД- расход пара на деаэратор; h’ПН – энтальпия питательной воды перед питательным насосом (за деаэратором); h’Д - энтальпия питательной воды перед деаэратором.
Для определения энтальпии конденсата перед деаэратором h’Д рассчитаем интервал подогрева конденсатной смеси в деаэраторе и ПНД (подогревателях низкого давления):
Число ступеней подогрева -5 это 4 ступени ПНД и деаэратор.
Температура конденсата за ПНД 4 (перед деаэратором):
Энтальпия конденсата при этом:
Расход пара на деаэратор составит:
Определение расхода пара на ПНД 4
Определив Ротб4 на h-s диаграмме находим его и по линии давления опускаемся вниз до пересечения нашего построенного действительного процесса это даст точку 6. Энтальпия точки 6 составит: hотб4= 2722 кДжкг
Температура конденсата перед ПНД-4:
По приложению 13 [1] при t4=108 0С энтальпия будет равна:
Расход пара на ПНД-4 составит:
Определение расхода пара на ПНД 5
Определив Ротб5 на h-s диаграмме находим его и по линии давления опускаемся вниз до пересечения нашего построенного действительного процесса это даст точку 7. Энтальпия точки 7 составит: hотб5= 2740 (кДжкг)
По приложению 13 [1]
Температура конденсата перед ПНД-5:
По приложению 13 [1] при =830С энтальпия будет равна:
Расход пара на ПНД-5 составит:
Определение расхода пара на ПНД 6
В данном отборе необходимо учитывать расход пара на отопительный отбор который для рассчитанного режима с индексом «х» берется по заданию а для номинального значения из справочных данных. Номинальное значение расхода пара составляет Дт=194 (тч).
По h-s диаграмме по давлению Ротб6=0068 МПа находим:
По приложению 13 [1] при =580С энтальпия будет равна:
Расход пара на ПНД-6 составит:
Определение расхода пара на ПНД 7
По h-s диаграмме по давлению находим: Зная давление Ротб7=0064МПа на h-s диаграмме находим его и по линии давления опускаемся вниз до пересечения нашего построенного действительного процесса это даст точку 9. Энтальпия точки 9 составит:
Температура конденсата перед ПНД-7:
Расход пара на ПНД-7 составит:
Полный расход пара в турбине:
По сравнению с первоначально принятым расходом пара расхождение составляет:
Делаем перерасчет задаваясь новой Д=4879 тч.
Определив Ротб1 на h-s диаграмме находим его и по линии давления опускаемся вниз до пересечения нашего построенного действительного процесса это даст точку 3. Энтальпия точки 3 составит: hотб1= 3073 кДжкг
Принимаем недогрев Q = 5°C тогда температура питательной воды на входе в котел: tпв=235°C однако такая температура не требуется хоть и возможна. tпв=240°C принимаем для дальнейших расчетов.
Находим давление в камере второго отбора с помощью формулы Флюгеля:
Определив Ротб2 на h-s диаграмме находим его и по линии давления опускаемся вниз до пересечения нашего построенного действительного процесса это даст точку 4. Энтальпия точки 4 составит: hотб2= 3145 кДжкг
Определив Ротб4 на h-s диаграмме находим его и по линии давления опускаемся вниз до пересечения нашего построенного действительного процесса это даст точку 6. Энтальпия точки 6 составит: hотб4= 2830 кДжкг
Определив Ротб5 на h-s диаграмме находим его и по линии давления опускаемся вниз до пересечения нашего построенного действительного процесса это даст точку 7. Энтальпия точки 7 составит: hотб5= 2730 (кДжкг)
По h-s диаграмме по давлению Ротб6=0067 МПа находим:
По h-s диаграмме по давлению находим: Зная давление Ротб7=0064МПа на h-s диаграмме находим его и по линии давления опускаемся вниз до пересечения нашего построенного действительного процесса это даст точку 9. Энтальпия точки 9 составит: hотб7=2612 кДжкг
Дальнейшей корректировки расхода пара не делаем.
II РАСЧЕТ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЭУ
К технико-экономическим показателям относятся следующие величины:
Выработка электроэнергии на ТЭЦ (кВт×ч за год или час) – Этэц ;
Теплофикационная выработка электроэнергии - Эт ;
Конденсационная выработка электроэнергии – Эк ;
Абсолютные КПД по выработке электроэнергии по теплофикационному и конденсационным циклам соответственно - hэт и hэрк ;
Удельные расходы условного топлива по выработке электроэнергии теплофикационным и конденсационным способами соответственно – вэт (кгкВт×ч) и вэк (кгкВт×ч) ;
Расход топлива ТЭЦ - Втэц (кгч или тч).
Расчет теплофикационной выработки
Теплофикационная выработка электроэнергии рассчитывается по формуле
Эт = (`Эвп)i (1 + eрi)Qi
где `Эвп – удельная теплофикационная выработка электроэнергии на внешнем теплопотреблении
eр – коэффициент учитывающий увеличение теплофикационной выработки за счет внутренней регенерации теплоты на станции:
где hо – энтальпия пара перед турбиной; hотб – энтальпия пара в регулируемом отборе; hсрр – энтальпия пара условного отбора для регенеративного подогрева конденсата; hпв и hкс – энтальпии соответственно питательной воды и смеси конденсата и ХВО.
Для теплофикационного отбора hкс = hотб.т а так как конденсат полностью возвращается. Средняя температура регенеративного подогрева конденсата сетевых подогревателей
(значение tвкт см.п. 2.2)
Этой температуре соответствует по табл. 1[3]
при tвкт = 1152оС ; hотбт = 4833 кДжкг
Температура смеси конденсата и ХВО из п.2.2. tкс = 50 оС тогда по приложению 13 [1]:
Средняя температура регенеративного подогрева промышленного конденсата
По приложению 13 [1] находим:
По h-S – диаграмме находим.
hотбп = 3055 кДжкг (при 13 МПа);
hсррп = 2830 кДжкг (при);
hотбт =2750 кДжкг (при 017 МПа);
hсррт =3062 кДжкг (при)
где hэм=097 – электромеханический кпд турбины
jвк – доля возвращаемого конденсата (для промышленного отбора j = 05 см. задан а для теплофикационного j = 1); hвк – энтальпия возвращаемого конденсата (по заданию)
Количество отпускаемой теплоты с паром промышленного отбора:
Количество отпускаемой теплоты с паром теплофикационного отбора:
Теплофикационная выработка электроэнергии на базе двух отборов промышленного и теплофикационного с учетом регенерации составит:
Эт(пт) = [(`Эв.п.)п (1+eрп)Qп + (`Эв.п.)т (eрп +1) Qт]
Эт(пт) =[416(1+0654)×3835+477(1+018)×440]=51153 кВт×ччас.
Для определения теплофикационной выработки паром третьего отбора составим балансовое уравнение условного регенеративного подогревателя основного конденсата турбины (РПк).
Дрп.к (hотб.к - hпв )hт.а = Дк (hпв - hкs )
где Дрп.к Дк – расходы соответственно пара на регенеративный подогреватель и конденсата с конденсатора турбины (см. п.4).
Средняя температура для подогрева основного конденсата:
Теплофикационная выработка на базе отпуска пара из отбора конденсатора:
Теплофикационная выработка всеми тремя отборами турбины составит:
Эт(птк) = Эт(пт)+ Эт(к) = 51153 + 3170 = 54323 кВт×ччас.
Расчет конденсационной выработки электроэнергии
Общая выработка электроэнергии на ТЭЦ
Этэц = Эт + Эк = 54323 + 13362= 67685 кВт×чч.
Определение КПД станции
КПД конденсационного цикла (без регенерации):
КПД ТЭЦ по выработке электроэнергии на базе теплофикации:
Средний КПД по выработке электроэнергии на ТЭЦ:
Определение расхода условного топлива
Удельный расход условного топлива.
Расход условного топлива ТЭЦ:
Втэц = кгч = 109 тч.
Рисунок 4 – упрощённая тепловая схема ТЭЦ
III РАСЧЕТ ТЕПЛОПОДГОТОВИТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ ТЭЦ
Схема теплоподготовительной установки ТЭЦ
К – конденсатор; КП - конденсаторный пучок; 3 – задвижки; СН - сетевой насос; НСП. ВСП - верхний и нижний сетевой подогреватель;ПВК-пиковый водогрейный котел: ТП - тепловой потребитель;ДН - дренажный насос: tос tкп tнс tвс tпс - температуры сетевой воды на выходе из элементов теплоподготовительной установки.
Рисунок 5 – схема теплоподготовительной установки
Коэффициент теплофикации ТЭЦ
где -нагрузка теплофикационного отбора;
где -энтальпия обратной сетевой воды;
- энтальпия воды на выходе из ВСП;
- энтальпия прямой сетевой воды
По табл.3 находим: = 29302 кДжкг (при tос=70°);
= 6323 кДжкг (при tпс=150°)
Для г. Омск αТЭЦ=05 (по заданию).
По табл.3 [1] применяя метод интерполяции находим =11030С
Расчет параметров сетевой воды в режиме «А» и в режиме «Б»
Определяем температуру после НСП в режиме «А» (конденсатный пучок не работает)
По табл.3[1] применяя метод интерполяции находим:
Выписываем комплекс параметров для режима А
=9015 0С =3776 кДжкг
=1103 0С = 46259 кДжкг
= - 370С (для г. Омск)
Строим пять графиков изменения температур сетевой воды в зависимости от температуры наружного воздуха. На оси абсцисс откладываем температуру воздуха от 20 0С до -370С на оси ординат – температуру воды от 00С до150 0С. Отмечаем все известные температуры для режима А соединяем тонкими линиями точки с температурами 1500С и 700С с точкой при 200С. Разность температур между tвс и tос:
Проводим линию tвс параллельно графику tос до пересечения с графиком .из точки пересечения опускаем перпендикуляр на ось абсцисс определяем температуру наружного воздуха tн=-80С. Происходит включение в работу ПВК чему соответствует режим Б. на пересечении перпендикуляра с графиком tос получаем tос=450С тогда tвс=45+403=853 0С. Проводим горизонтальную линию при 600С до пересечения с графиком tос. Из точки пересечения вверх откладываем величину подогрева в КП Dtкп получаем tкп = tос +Dtкп=60+5=650С. Опускаем перпендикуляр на ось абсцисс и устанавливаем температуру наружного воздуха tн=-250С при которой происходит отключение КП. Затем соединяем точки 650С и 200С получаем график изменения tкп.
При tн=-250С определяем tнс до скачка для этого используем соотношение:
tнс= tос +Dt2=60+4032=80150С
после скачка добавляется Dtкп2 получаем:
Затем определяем tнс в режиме Б при равном подогреве в НСП и ВСП. Из графика tкп находим tкп=4830С.
tнс=(853+483)2=668 0С
Далее необходимо учесть наименьшую допустимую температуру прямой сетевой воды она равна 70 0С при закрытой системе теплоснабжения. Проводим горизонтальную при 700С до пересечения с графиком tпс опускаем перпендикуляр на ось абсцисс определяем tн= -250С. Следовательно перелом температурного графика происходит при tн= -25 0С при этом tос=39 0С tкп=420С tвс=700С.
Определяем tнс=(70+42)2=560С
Определяем температуру после НСП в режиме «Б»
График зависимости температуры сетевой воды от температуры наружного воздуха
Определение параметров пара в патрубках отборов в обоих режимах
Принимаем недогрев =50С.
По табл.1[1] применяя метод интерполяции находим Рнп и Рвп:
Рнп=8508 кПа Рвп=17086 кПа
Давление в патрубках отбора на 10% больше
Рн=11·Рнп=11·8508=936 кПа
Рв=11·Рвп=11· 17086=1879 кПа
tкн=tкп+5=483+5=5330С
tнп=tнс+5=668+5=7180С
tвп=tвс+5=853+5=9030С
По табл.1[1] применяя метод интерполяции находим Ркн Рнп Рвп:
Ркн=1453 кПа Рнп=3372 кПа Рвп=7100 кПа.
Рн=11·Рнп=11·3372=3700 кПа
Рв=11·Рвп=11· 7100=781 кПа
Отпуск теплоты из элементов теплоподготовительной установки ТЭЦ и суммарный отпуск теплоты
Qкп=0 т.к. КП не работает
Выполняем проверку по коэффициента теплофикации ТЭЦ: αТЭЦ=05 совпадает с заданным значением.
Выполняем проверку по количеству тепла отпускаемого из отборов турбины:
Т.к. 1% расчет считаем законченным.
Выполняем проверку по расходам тепла в нижней и верхней ступенях сетевых подогревателей:
Погрешность составляет d 1% следовательно расчёт считаем законченным.
Выбор основного оборудования ТЭЦ
Выбираем количество пиковых водогрейных котлов
Выбираем три котла типа КВ-ТК-100
Определяем количество турбин
Выбираем две турбины типа Т-100-130
Определяем количество энергетических котлов
Выбираем три котла типа Е-320-140.
В первой части курсовой работы был проведён расчёт принципиальной схемы ТЭЦ с турбиной ПТ 135165-13015. В ходе расчёта были найдены давления отборов: РОТБ1=24 МПа РОТБ2=183 МПаРОТБ3=147 МПа РОТБ4=029 МПа РОТБ5=0156 МПа РОТБ6=0067 МПа РОТБ7=0064 МПа.
Количество пара отбираемое из этих отборов: ДОТБ1=21 тч ДОТБ2=223 тч ДОТБ3=187 тч ДОТБ4=224 тч ДОТБ5=192 тч ДОТБ6=186 тч ДОТБ7=185 тч а так же Дд=154 тч.
Был построен процесс расширения пара в турбине в h-s диаграмме с нанесением точек отборов.
Во второй части курсовой работы был проведён расчёт технико-экономических показателей ТЭУ.
Выработка электроэнергии на ТЭЦ (кВт×ч за год или час) – Этэц =67685 кВтчч;
Теплофикационная выработка электроэнергии - Эт =54323 кВтчч;
Конденсационная выработка электроэнергии – Эк =13362 кВтчч;
Расход топлива ТЭЦ - Втэц =109 тч
Третья часть курсовой работы состояла из расчета теплоподготовительной установки ТЭЦ в двух режимах: расчетно-зимнем (режим «А») и в точке включения пикового водогрейного котла (ПВК) режим «Б» и построения графиков температуры после основных элементов теплоподготовительной установки в зависимости от температуры наружного воздуха. Произведён выбор и расчет основного оборудования: теплофикационных турбин (Т-100-130) пиковых водогрейных котлов (КВ-ТК-100) и энергетических котлов (Е-320-140).
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
«Таблицы термодинамических свойств воды и водяного пара» БрГТУ;
«Источники теплоснабжения предприятий» А.И. Чупраков г.Братск – 2003;
Методические указания по расчету схемы ТЭЦ В.К. Елсуков г.Братск-2004.

Распечатка мой.cdw

График зависимости температуры сетевой воды
от температуры наружноговоздуха
Принципиальная тепловая схема ТЭЦ
с турбиной ПТ-135-130
Упрощенная тепловая схема ТЭЦ