Расчет мощности расширительной турбины - раздел Энергетика, Энергосбережение В энергетике Запишем Первый Закон Термодинамики Через Внутреннюю Энергию И Энтальпию В Сле...
Запишем первый закон термодинамики через внутреннюю энергию и энтальпию в следующем виде: и . Для адиабатного процесса , откуда получим два уравнения: и . Разделив второе уравнение на первое, получим следующее выражение:
. (150)
Интегрируя от первого состояния до второго и меняя пределы интегрирования
, получим выражение для уравнения адиабатного процесса , или в окончательном виде
. (151)
Работа адиабатного процесса выражается через изменение внутренней энергии
. Теплоемкости в процессах при постоянном давлении и при постоянном объеме связаны следующим соотношением: , отсюда теплоемкость при постоянном давлении может быть выражена как
. (152)
Тогда работа адиабатного процесса (рис. 69) может быть записана через изменение
Рис. 69. Процесс расширения в турбине
давлений и удельных объемов как
. (153)
Начальное значение давления и удельного объема перед турбиной и v1 заданы, известно давление природного газа после турбины. Удельный объем газа после расширения в турбине рассчитывается из уравнения адиабатного процесса .
При известном объемном расходе газа через турбину Gг суммарную мощность турбины можно рассчитать по выражению . Количество теплоты, которое необходимо затратить на предварительный подогрев газа в экономайзере, определится по выражению .
Детандер-генераторные агрегаты могут использоваться как на предприятиях, производящих электроэнергию (тепловые электрические станции), так и на предприятиях, у которых электроэнергия не является основной продукцией (ГРС, металлургические заводы, заводы химических удобрений и т.п.). Указанное различие является весьма существенным. Так, во втором случае выработанная ДГА электроэнергия будет являться для предприятия новым видом продукции и на технологию производства основной продукции прямо не повлияет. Технико-экономические показатели производства основной продукции будут зависеть от эффективности использования ДГА только в части, связанной с энергетическими затратами. На ТЭС, производство электроэнергии для которой является основным видом деятельности, применение ДГА непосредственно сказывается на технико-экономических показателях основного производства.
В качестве критерия для оценки влияния ДГА на тепловую экономичность ТЭС можно принять изменение удельного расхода топлива на выработку электроэнергии.
От того, насколько правильно определяется изменение удельного расхода топлива на выработку электроэнергии при технико-экономическом сравнении различных вариантов установок для производства электроэнергии на ТЭС, в значительной степени зависит обоснованность окончательного результата.
В общем виде снижение удельного расхода топлива на ТЭС за счет использования ДГА может быть определено следующим образом:
,
(5.1)
где Qсто, Qст1 – расход теплоты в котлах до и после включения ДГА, кВт; Qт – внешняя тепловая нагрузка ТЭЦ, кВт; DQдга – физическая теплота природного газа, кВт; DQгп – расход теплоты, подведенной к потоку природного газа за счет сжигания дополнительного топлива, кВт; Nэо, Nэ1 – электрическая мощность до и после включения ДГА; Nдга – электрическая мощность ДГА.
При работе конденсационной электростанции в избыточной энергосистеме, когда по тем или иным причинам отсутствует возможность организации перетока электроэнергии в другие системы, необходимым условием при включении ДГА в тепловую схему КЭС является сохранение выработки электроэнергии станцией в целом на том же уровне, каким он был до включения ДГА. Для этого электрическая мощность, вырабатываемая паротурбинными блоками, должна быть снижена на величину электрической мощности, вырабатываемой ДГА.
При работе на электростанциях, входящих в энергосистемы, работающие с дефицитом электрической мощности, ДГА включается в тепловую схему КЭС при номинальном расходе пара на турбины.
Расчеты изменения удельного расхода топлива для ТЭС, оборудованной энергоблоками К-300-240, показывают, что при мощности ДГА Nдга = 28,7 МВт, потеря мощности паротурбинной установкой составит DNпт = 8,0 МВт, хотя общая мощность ТЭС возрастает. Изменение удельного расхода топлива составит 3,1 г у.т./кВт×ч [22].
Рис. 5.1. Схема включения ДГА в тепловую схему энергоблока:
В рассмотренных условиях основное влияние на изменение удельного расхода топлива оказывают изменение выработки электроэнергии (около 87 %) и изменение температуры газа (около 13 %). Влияние изменения параметров пара и воды из-за включения ДГА при выбранных условиях расчета пренебрежимо мало (менее 1 %).
Для подогрева газа перед детандером на ТЭС могут быть использованы источники высокопотенциальной энергии, получаемой в основном за счет сжигания органического топлива. На станциях понижения давления (ГРС и ГРП), не относящихся к тепловым электрическим станциям, для подогрева газа перед детандером применяются специально для этого предназначенные котлы,
в которых также сжигается органическое топливо, как правило, часть транспортируемого природного газа.
Таким образом, существующие детандер-генераторные агрегаты хотя и позволяют использовать избыточное давление транспортируемого природного газа для получения электроэнергии, но их работа, так же как и работа паротурбинных установок, приводит к загрязнению окружающего воздушного бассейна из-за сжигания органического топлива.
Избежать этого можно, подогревая газ перед детандером с помощью теплонасосной установки (ТНУ), использующей часть энергии, которая вырабатывается электрогенератором ДГА, для обеспечения своей работы. При таком техническом решении для обеспечения нормальной работы ДГА используется лишь потенциальная энергия давления транспортируемого природного газа и низкопотенциальная энергия. В качестве источника низкопотенциальной энергии при этом могут быть использованы вторичные энергетические ресурсы и теплота окружающей среды.
Принципиальная схема установки, в которой для подогрева транспортируемого газа перед детандером используется тепловой насос, приведена на рис. 5.2 [22].
Установка содержит кинематически соединенный с электрическим генератором 1 детандер 2. Детандер подключается параллельно дросселирующему устройству, разделяющему трубопроводы высокого 3 и низкого 4 давления. Теплообменник 5, служащий для подогрева газа высокого давления, является одновременно и элементом теплонасосной установки, в
Рис. 5.2. Принципиальная схема установки для реализации способа производства электроэнергии при использовании избыточного давления транспортируемого газа без сжигания:
состав которой входят также компрессор 6, приводимый в действие электродвигателем 7, дросселирующее устройство 8, испаритель 9. Электрические связи 10 и 11 предназначены для подачи электроэнергии на электродвигатель 7 теплонасосной установки и внешнему потребителю соответственно.
Возможны и более сложные, но и более эффективные схемы ДГА с подогревом газа (рис. 5.3).
Рис.5.3. Принципиальная схема установки с подогревом газа до и после детандера:
ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет УПИ... В А Мунц...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Расчет мощности расширительной турбины
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Мунц В.А.
М90 Энергосбережение в энергетике и теплотехнологиях : конспект лекций / В.А. Мунц. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2009. 136 с.
ISBN 5-321-00985-7
978-5-321-00985
Энергоаудит
Энергетический аудит - это техническо-экономическое инспектирование систем энергогенерирования и энергопотребления предприятия с целью определить возможности экономии затрат на потребляемые топливн
Газообразные горючие ВЭР
Рассмотрим основные принципы использования газообразных горючих отбросных газов на примере сажевого производства. Технологическая схема получения сажи, необходимой для производства резины, представ
Огневое обезвреживание шламов металлургических производств
С середины 70-х годов прошлого века в черной металлургии активно начали использоваться схемы оборотного водоснабжения. Техническая вода отстаивается в баках отстойника от масел и окалины и направля
Газотрубные котлы-утилизаторы
При использовании теплоты высокотемпературных отходящих газов (Тг > 300-600 °С) устанавливаемые для этого котлы-утилизаторы (КУ) содержат обычно экономайзерные и испарительные
Водотрубные котлы-утилизаторы
Наиболее распространенными водотрубными котлами являются котлы марки КУ, выпускаемые Белгородским заводом. Завод выпускает шесть типоразмеров: КУ-40, КУ-60, КУ-100, КУ-100Б1, КУ-125, КУ-150 [4]. Ци
Котлы-утилизаторы за обжиговыми печами серного колчедана
При обжиге колчеданов получают два продукта: металл и диоксид серы. При содержании SO2 в продуктах сгорания более 7% становится рентабельным получение из газов серной кислоты. Поэтому до
Тепловой баланс схемы обжига колчедана
Запишем тепловой баланс для случая, когда в кипящем слое размещены и испарительные и пароперегревательные поверхности.
Баланс обжиговой печи
Установки сухого тушения кокса (УСТК)
В тепловом балансе коксовой батареи количество теплоты, уносимой раскаленным коксом, достигает 45-50 % от количества теплоты, поступающей на обогрев печи. Для быстрого охлаждения кокса на пр
Установки сухого тушения кокса (УСТК)
Укрэнергочермета опытно-промышленная установка сухого тушения кокса бункерного типа.
Установка (рис. 2.16) состоит [6, 7] из тушильного бункера 1 вместимостью 270 м3, котла мног
Тепловой баланс
Тепловой баланс камеры тушения кокса имеет следующий вид:
(2.14)
Теплота, отданная охлаждаемым коксом:
Котлы-утилизаторы в установках сухого тушения кокса
Для первых УСТК был разработан башенный котел КСТ-80 (см. рис. 2.16). Впоследствии был разработан котел КСТК-25/39С-1 (рис. 2.17). Котел барабанный, с принудительной циркуляцией, выполнен по V-обра
Котлы-утилизаторы сталеплавильных конвертеров
При кислородно-конвертерном процессе продувка чугуна проводится через водоохлаждаемую фурму техническим кислородом (98-99,5 %). Конвертерные газы состоят в основном из оксида углерода (СО = 90-95 %
Энерготехнологическое комбинирование в прокатном производстве
В прокатном производстве энерготехнологическое комбинирование позволяет снизить удельные затраты топлива на нагрев единицы массы металла. Котел на отходящих продуктах сгорания (рис. 3.1) устанавлив
Энерготехнологическое комбинирование в доменном производстве
Схема комбинированной установки сжатия и нагрева доменного дутья [5], конвертирования природного газа и выработки пара электроэнергетических параметров представлена на рис. 3.4.
Из доменно
Расчет тепловой схемы
1. Расчет каупера
На сжигание поступает доменный газ с расходом В. При сжигании образуются продукты сгорания с температурой t1. Температура t1
Тепловой расчет схемы
Расход газа на конверсию В1, расход газа на сжигание В2, сжигание осуществляется с коэффициентом избытка воздуха a = 1,05-1,2. Расход воздуха на сжигание составл
Охлаждение конструктивных элементов высокотемпературных установок
В высокотемпературных установках многие конструктивные элементы находятся в зонах высоких температур, и надежная их работа обеспечивается системами принудительного охлаждения. Различают водяное и и
Испарительное охлаждение
Сущность испарительного охлаждения (рис. 3.12) заключается в охлаждении конструктивных элементов печей химически очищенной водой, причем отводимая от конструктивных элементов теплота затрачивается
Использование теплоты пароконденсатной смеси
Системы сбора конденсата являются функциональными элементами системы теплоснабжения предприятий. В связи с наличием в конденсате «пролётного» пара можно использовать энергетический потенциал пароко
Утилизация теплоты загрязненных стоков
Утилизацию теплоты загрязненных стоков осуществляют в аппаратах мгновенного вскипания. Горячая загрязненная жидкость поступает в камеру (испаритель), где поддерживается низкое давление (рис. 5.1).
Утилизация теплоты агрессивных жидкостей
В производстве серной кислоты большая часть ВЭР (95 %) заключается в физической теплоте кислоты, которая в процессе ее получения охлаждается от 80-140 °С до 40-60 °С. В среднем с 1 т выпускаемой се
Утилизация теплоты вентиляционных выбросов
Проблема утилизации теплоты вентиляционных выбросов - это во многом проблема трассировки воздуховодов, если иметь в виду существующие схемы приточной и вытяжной вентиляции. Основными типами вентиля
Влажный воздух, влажные продукты сгорания
Масса паров в 1 м3 влажного воздуха, численно равная плотности пара rп при парциальном давлении Pп , называется абсолютной влажностью. Отношение действительн
Утилизация теплоты низкотемпературных дымовых газов
Проблему эффективного использования теплоты отходящих газов энергетических котлов и промышленных печей можно решить путем установки за ними контактных теплообменников с активной насадкой – КТАНов [
Основные типы парогазовых установок
Парогазовые установки с котлами полного горения (ПГУПГ) создают, объединяя серийные газотурбинные агрегаты и паротурбинные установки [12]. Принципиальная тепловая схема конденсационной ПГУПГ
Соотношения между параметрами газового и парового циклов
Критерием, определяющим целесообразность утилизации теплоты отходящих газов, является термический КПД. Для определения термического КПД рассмотрим термодинамический цикл, состоящий из двух циклов –
Парогазовые установки с впрыском пара
В парогазовых установках с впрыском пара (ПГУ ВП) в воздушный или газовый тракт энергетической газотурбинной установки (ГТУ) подаются продукты сгорания топлива и водяной пар, которы
Модернизация котельных в ТЭЦ
При существующем соотношении цен на энергоносители и оборудовании стала чрезвычайно целесообразной выработка электроэнергии на тепловом потреблении. Наиболее простой путь - это реконструкция сущест
Газопаровая установка со сжиганием топлива в кислороде
В США идет разработка третьего поколения энергоустановок со сжиганием в среде кислорода газообразного топлива, полученного из угля. Коэффициент полезного действия 36-40%, с учетом потерь на газифик
Термодинамическая оценка
В общем случае энтропия определяется следующим образом: . Изменение энтропии в любо
Теплоснабжение от котельной
Тепловая нагрузка задана и составляет Q МВт.
Установленная мощность котельной должна быть выше с учетом резервирования, тогда капитальные затраты на котельную составят
Утилизационная установка компрессорной станции
Капиталовложение включают в себя две составляющие: капитальные затраты на установку теплообменника и на сооружение магистрального трубопровода теплоснабжения.
1. Затраты на установку тепло
Снижение потерь теплоты с уходящими газами
Основными потерями в котельных установках являются потери с теплотой отходящих газов [17]. Потери теплоты с уходящими газами (q2) в котлах без хвостовых поверхностей, работающих с
Потери теплоты с химической неполнотой сгорания
Они должны быть сведены к нулю за счет правильного выбора горелок, качества изготовления и монтажа, проведения наладки работы горелок и топочных туннелей.
3. Потери теплоты в ок
Возврат конденсата в котельную
В практике эксплуатации паровых систем теплоснабжения недостаточное внимание уделяется сбору и возврату конденсата в котельную, а это приводит к значительному перерасходу топлива. Перерасход газа (
Режимы работы котельного оборудования
Большие, легкодоступные, практически не требующие затрат резервы экономии газа и электроэнергии заключены в оптимальном распределении нагрузок между котлами, работающими на общего потребителя.
Оптимизация работы насосного и тягодутьевого оборудования
В целях обеспечения надежности, как правило, тягодутьевое оборудование устанавливается с большим запасом мощности. Это приводит к тому, что дымососы и вентиляторы работают далеко от области максима
РАСХОД ТЕПЛА НА СОБСТВЕННЫЕ НУЖДЫ В КОТЕЛЬНЫХ
Общий расход теплоты на собственные нужды котельной определяется расчетным или опытным путем исходя из потребностей конкретного теплоисточника, как сумма расходов теплоты (пара) на отдельные элемен
Тепловые потери трубопроводов
Качество изоляции трубопроводов особенно в небольших населенных пунктах не соответствует нормам. Достаточно часто встречаются протяженные участки плохо изолированных либо совсем неизолированных тру
Энергосбережение в промышленных системах воздухоснабжения
9.3.1 Методика нормирования расхода электроэнергии на выработку сжатого воздуха
Норма удельного расхода электроэнергии на привод рассчитывается на теплый и холодный период
Система инфракрасного обогрева производственных помещений
Инфракрасные системы обогрева (ИКО) имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционными системами [21]:
· высокая надежность теплоснабжения: отсутствие водяного цикла исключает размораживан
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
и 
. Для адиабатного процесса 
, откуда получим два уравнения: 
и 
. Разделив второе уравнение на первое, получим следующее выражение:
. (150)
, получим выражение для уравнения адиабатного процесса 
, или в окончательном виде
. (151)
. Теплоемкости в процессах при постоянном давлении и при постоянном объеме связаны следующим соотношением: 
, отсюда теплоемкость при постоянном давлении может быть выражена как
. (152)
. (153)
и v1 заданы, известно давление природного газа после турбины. Удельный объем газа после расширения в турбине рассчитывается из уравнения адиабатного процесса 
.
. Количество теплоты, которое необходимо затратить на предварительный подогрев газа в экономайзере, определится по выражению 
.
,
Новости и инфо для студентов