Курсовой тепловая схема ТЭЦ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ЧЕРЕПОВЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

Инженерно-технический институт

Кафедра теплотехники и гидравлики

 

 

Курсовая работа

  Учебно-методическое пособие  

ВВЕДЕНИЕ

 

Все промышленные предприятия нуждаются одновременно в теплоте и электроэнергии. Комплекс установок и агрегатов, генерирующих и транспортирующих теплоту и электроэнергию к потребителям, называют системой теплоэнергоснабжения предприятия.

В отличие от электроэнергии теплота (особенно при теплоносителе - паре) не может экономично подаваться на очень большие расстояния, поэтому каждому предприятию требуется свой источник теплоты нужных параметров. Такими источниками являются теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), на которых производится комбинированная выработка тепловой и электрической энергии.

ТЭЦ дают большую экономию топлива по сравнению с раздельным получением тепловой и электрической энергии.

Настоящее учебно-методическое пособие предназначено для студентов специальностей 250200, 100700, которые должны владеть навыками грамотного руководства проектированием и эксплуатацией современного производства, представляющего собой совокупность технологических и тепловых процессов и соответствующего технологического и теплоэнергетического оборудования.

В учебно-методическом пособии представлены следующие разделы “Описание принципиальной тепловой схемы ТЭЦ”, ”Составление тепловой схемы ТЭЦ”, “Процесс расширения пара в турбине”, “Расчет тепловой схемы ТЭЦ”, ”Расчет сетевой подогревательной установки”, ”Определение расхода условного топлива”, “Построение теплофикационного цикла в T-S-диаграмме”. Приведен пример расчета. Пособие содержит весь справочный материал, необходимый для проведения расчетов.

Пособие посвящено расчету схемы тепловой электрической станции, работающей по теплофикационному циклу с регенерацией тепла, и имеет своей целью закрепление теоретических знаний у студентов, ознакомление их с оборудованием и технологическими процессами, протекающими на ТЭЦ, методиками теплотехнических расчетов оборудования ТЭЦ.

Описание принципиальной тепловой схемы паросиловой установки

Тепловой электрической станцией (ТЭС) называется комплекс оборудования и устройств, назначением которого является преобразование энергии природного… Паротурбинные ТЭС используют в качестве рабочего тепла водяной пар,… Принципиальная тепловая схема показывает связь основного технологического оборудования в процессе выработки теплоты и…

Составление тепловой схемы ТЭЦ

При составлении тепловой схемы следует стремиться к возможно меньшим энергетическим потерям. Для этого необходимо исключить процессы с большой… На принципиальной схеме цикла в левом верхнем углу показывают оборудование с…  

Процесс расширения пара в турбине

Расчет тепловой схемы ТЭЦ следует начинать с построения процесса расширения пара в турбине. Построение процесса расширения пара в турбине производят с помощью I–S… Далее по диаграмме определяют энтальпии пара в точках А и В' (IА и IВ'), разность этих энтальпий равна количеству…

Расчет тепловой схемы ТЭЦ

Цель расчета: определить параметры, расходы, направления потоков пара и воды; определить производительность основного оборудования при… Расчет тепловой схемы включает в себя определение: - энтальпии пара на входе в турбину;

Графоаналитический метод определения параметров отборов турбины

Для определения температур подогрева питательной воды и параметров пара воспользуемся графоаналитическим методом. Для получения максимального экономического эффекта от регенеративного… Питательная вода, двигаясь от конденсатора до котла, нагревается в шести подогревателях (см. рис. 1). Необходимо…

Определение давления пара в отборах

По полученному значению температуры конденсата в первом подогревателе (обозначим ее ) определяют давление пара Р1 в первом отборе (прил., табл. 1).… Следует отметить, что возможны случаи, когда точки отбора лежат на линии х = 1… На нагрев воды в сетевом подогревателе отбирают перегретый пар с параметрами Р3 и Т3.

Параметры пара в регенеративных отборах

Далее по температурам питательной воды и конденсата в подогревателях определяют их энтальпии (прил., табл. 1). В деаэраторе и барометрическом… Таблица 2

Параметры воды и конденсата в регенеративных подогревателях

Определение расхода пара

4.3.1. Расход пара в турбине   В паросиловой установке вырабатывают пар, расходуемый в турбине по электрической и тепловой нагрузке, ДО, кг/с:

Расчет сепаратора непрерывной продувки

Расчет сепаратора непрерывной продувки заключается в определении количества вторичного пара, получаемого в сепараторе, и отыскании оптимального… Количество вторичного пара, получаемого в сепараторе непрерывной продувки,… Количество вторичного пара определяют по формуле:

Таблица 3

Выбор места включения сепаратора непрерывной продувки

Расчет сетевой подогревательной установки

Перегретый пар в сетевом подогревателе передает теплоту воде за счет охлаждения до температуры конденсации. Для точного расчета необходимо… Расход сетевой воды GСВ, кг/с на отопление и горячее водоснабжение определяют… (27)

Определение расхода условного топлива

 

Количество условного топлива В_УСЛ, кг/с, необходимого для получения электроэнергии и тепла в ТЭЦ, определяют по формуле:

, (42)

где - теплота сгорания условного топлива, равная 29300 кДж/кг; h_ПГ - КПД парогенератора.

 

 

Построение теплофикационного цикла

Построение цикла теплофикации проводят по T–S диаграмме (рис. 4). Линию х = 0 (полная конденсация пара) до критической точки К и линию х = 1… КПД паросиловой установки, работающей по схеме Ренкина, определяют по… hКЕ=(I0-IП3)/(I0-IK). (43)

Пример расчета

 

Исходные данные:

· электрическая мощность турбины: N = 40 000 кВт;

· начальные параметры пара: Р₀ = 12,0 МПа, Т₀ = 565 ºС;

· конечные параметры пара: Р_БК = 25,0 кПа;

· давление регулируемого отбора пара: Р₃ = 1,0 МПа;

· давление в барабане котла: Р_БАР = 4,0 МПа;

· схема отпуска теплоты с ТЭЦ: горячая вода на отопление и коммунально-бытовые нужды; теплофикационная установка, включающая в себя сетевой подогреватель;

 

 

Рис. 4. Построение цикла теплофикации.

 

· количество отпускаемой с ТЭЦ теплоты Q_ОТ = 40 000 кВт;

· температурный график сети в расчетном режиме: 150 - 80 ºС;

· тип парогенератора – барабанный;

· температура питательной воды Т^ПВ_К = 260 ºС;

· коэффициент расхода пара на собственные нужды котельной К_К = 0,012;

· коэффициент расхода пара на собственные нужды машзала К_М = 0,0084;

· коэффициент непрерывной продувки парогенератора a = 1,5;

· число отборов на регенерацию (включая регулируемые) – 6;

· КПД подогревателей h_П = 0,79;

· электрический КПД генератора h_ЭГ = 0,95;

· внутренние относительные КПД генератора по отсекам h_В = 0,84; h_Н = 0,64;

· КПД сетевого подогревателя h_СП = 0,86;

· КПД парогенератора h_ПГ = 0,85;

· остальные данные, необходимые для расчета, взяты из литературы.

 

Построение процесса расширения пара в турбине

Далее по диаграмме определяем энтальпии пара в точках А и В' (IА и IВ'): IА = 3520 кДж/кг; IВ ' = 2825 кДж/кг.

Определение температур питательной воды

Откладываем ее на оси температур слева. Справа на оси температур откладываем температуру питательной воды в котле = 260 °С. После этого на I–S диаграмме из точки В, по изобаре Р3 опускаемся до… Таким образом, линия ВD соответствует процессу охлаждения перегретого пара (при постоянном давлении Р3) в деаэраторе…

Определение температуры и давления пара в отборах

Затем на I–S диаграмме на пересечении изобары Р1 и линии х = 1 получаем точку Е, характеризующую состояние пара в момент его конденсации в первом…   Таблица 4

Параметры пара в регенеративных отборах

Продолжение табл. 4   Точка Давление пара р×10 –6, Па …  

Параметры воды и конденсата в регенеративных подогревателях

 

Определение расхода пара в турбине

hОТ = . Определяем расход пара на сетевой подогреватель по формуле (13): ДОТ = кг/с.

Определение расхода пара в подогревателях

Д1 = кг/с; Д2 = кг/с; Д3 = кг/с.

Расчет сепаратора непрерывной продувки

 

Расчеты коэффициентов ценности теплоты и недовыработки мощности паром отбора турбины, количества вторичного пара из сепаратора выполняем для каждого отбора. Результаты расчетов сводим в табл. 6.

 

 

Таблица 6

Выбор места включения сепаратора непрерывной продувки

Наименование	Отборы турбины при номинальной мощности
1. Давление в отборе РОТБ, МПа	3,24			0,58	0,24	0,1
2. Коэффициент недовыработки мощности паром отбора у	0,665	0,558	0,407	0,345	0,238	0,146
3. Коэффициент ценности теплоты отборного пара x	0,732	0,632	0,479	0,413	0,292	0,183
4. Температура насыщенного пара в отборе tНОТБ, ºC	238,01	212,36	179,88	157,44	125,9	99,62
5. Энтальпия сухого насыщенного пара из сепаратора ic//, кДж/кг		2799,2	2777,8	2755,3	2714,9	2674,9
6. Выход вторичного пара из сепаратора DСЕП, кг/с	0,043	0,097	0,146	0,193	0,237	0,277
7. Энтальпия кипящей воды при давлении в регулируемом отборе iСЕП/		884,4	763,8	637,4	515,6
8. Экономия теплоты в парогенераторе DQПГ, кВт	85,6	166,5	188,4	212,9	182,1	131,3

 

Из табл. 6 видим, что наибольшую экономию теплоты в парогенераторе дает подключение сепаратора непрерывной продувки к четвертому отбору пара с Р_ОТБ = 0,58 МПа .

 

 

Расчет сетевого подогревателя

GСВ = кг/с. Принимаем турбулентный режим движения воды в подогревателе и скорость движения… Определяем сечение для прохода воды по формуле (28):

Построение цикла теплофикации

 

Определение расхода условного топлива и КПД по Ренкину

Количество условного топлива, необходимого для получения электроэнергии и тепла в ТЭЦ, определяем по формуле (42):

В_УСЛ = кг/с.

КПД паросиловой установки, работающей по схеме Ренкина, определяем по формуле (43):

h_Re = .

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам выполненной работы и полученным расчетным данным делают вывод о целесообразности проведения теплофикации и регенерации питательной воды. Сравнивают расход топлива, теплоты и КПД паросиловых установок, работающих по циклу Ренкина и по циклу Ренкина с регенерацией и теплофикацией.

 

Приложение

 

Т а б л и ц а 1

Сухой насыщенный пар и вода на кривой насыщения (по температуре)

t, ºС	РН, МПа	r, кг/м3	i/, кДж/кг	i//, кДж/кг	s/, кДж/кгК	s//, кДж/кгК
	0,0006108	0,004847	0,000	2500,8		9,1644
	0,0008718	0,006793	21,06	2510,0	0,0762	9,0242
	0,001227	0,009398	42,04	2519,2	0,1511	8,8995
	0,001704	0,01282	62,97	2528,4	0,2244	8,7806
	0,002337	0,01729	83,90	2537,2	0,2964	8,6663
	0,003167	0,02304	104,80	2546,4	0,3672	8,5570
	0,004241	0,03036	125,69	2555,6	0,4367	8,4623
	0,005622	0,03960	146,58	2564,8	0,5049	8,3518
	0,007375	0,05115	167,51	2573,6	0,5723	8,2560
	0,009582	0,06545	188,41	2582,4	0,6385	8,1638
	0,012335	0,08302	209,30	2591,6	0,7038	8,0751
	0,015741	0,1044	230,19	2600,4	0,7679	7,9901
	0,01992	0,1302	251,12	2609,2	0,8311	7,9084
	0,02501	0,1613	272,06	2617,6	0,8935	7,8297
	0,03116	0,1982	292,99	2626,4	0,9550	7,7544
	0,04736	0,2933	334,94	2643,1	1,0752	7,6116
	0,07011	0,4235	376,98	2659,5	1,1924	7,4785
	0,10132	0,5977	419,10	2675,8	1,3071	7,3545
	0,14327	0,8263	416,34	2691,3	1,4185	7,2386
	0,19854	1,122	503,7	2706,3	1,5278	7,1289
	0,27011	1,496	546,4	2710,6	1,6345	7,0271
	0,3614	1,966	589,1	2734,0	1,7392	6,9304

П р о д о л ж е н и е т а б л. 1

 

t, ºС	РН, МПа	r, кг/м3	i/, кДж/кг	i//, кДж/кг	s/, кДж/кгК	s//, кДж/кгК
	0,4760	2,547	632,2	2746,5	1,8418	6,8383
	0,6180	3,259	675,3	2757,8	1,9427	6,7508
	0,7920	4,122	719,3	2768,7	2,0419	6,6666
	1,0027	5,157	763,3	2778,4	2,1395	6,5858
	1,2553	6,395	807,6	2786,3	2,2358	6,5075
	1,5550	7,863	852,4	2793,0	2,3308	6,4318
	1,9080	9,578	897,6	2798,0	2,4246	6,3577
	2,3202	11,62	943,7	2801,4	2,5179	6,2848
	2,7979	13,99	990,2	2803,1	2,6101	6,2132
	3,3480	16,76	1037,5	2803,1	2,7022	6,1425
	3,978	19,98	1086,1	2801,0	2,7934	6,0721
	4,694	23,72	1135,0	2796,4	2,8851	6,0014
	5,505	28,09	1185,3	2789,7	2,9764	5,9298
	6,419	33,19	1236,8	2779,6	3,0685	5,8573
	7,445	39,17	1290,0	2766,2	3,1610	5,7824
	8,592	46,21	1344,8	2749,1	3,2548	5,7049
	9,869	54,61	1402,2	2727,3	3,3507	5,6233
	11,280	64,74	1462,0	2699,6	3,4495	5,5354
	12,864	77,09	1526,1	2665,7	3,5521	5,4412
	14,608	92,77	1594,8	2621,8	3,6605	5,3361
	16,537	113,6	1671,4	2564,4	3,7786	5,2117
	18,674	144,1	1761,4	2481,1	3,9163	5,0530
	21,053	202,4	1892,4	2330,8	4,1135	4,7951
	22,087	288,0	2031,9	2147,0	4,3258	4,5029

Т а б л и ц а 2

 

Сухой насыщенный пар и вода по кривой насыщения (по давлению)

П р о д о л ж е н и е т а б л. 2   р, МПа tН, ºС r, кг/м3 i/,…  

Литература

1. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. М.; Высш. шк., 1975.- 496 с.

2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.; Химия, 1987.- 575 с.

3. Сазанов Б.В. Тепловые электрические станции. М.: Энергия, 1974. - 224 с.

Оглавление

 

Введение ………………………………………………………………......................

1. Описание принципиальной тепловой схемы паросиловой установки ...........

2. Составление тепловой схемы тэц ………………………....................................

3. Процесс расширения пара в турбине ……………………..................................

4. Расчет тепловой схемы тэц ………………………………....................................

4.1. Графоаналитический метод определения параметров отборов турбины..

4.2. Определение давления пара в отборах..........................................................

4.3. Определение расхода пара..............................................................................

4.4. Расчёт сепаратора непрерывной продувки................................................... 21

5. Расчет сетевой подогревательной установки …….............................................. 24

6. Определение расхода условного топлива …………............................................ 27

7. Построение теплофикационного цикла ……………........................................... 28

8. Пример расчета …………………………………………………........................... 28

Приложение …………………………………………………………......................... 43

Редактор Н.А. Бачурина

Компьютерная верстка М.Н. Авдюховой

ЛР №021316 от 25 декабря 1998 г.

Сдано в набор 29.11.02 г. Подписано к печати 00.12.02 г.

Тир. 25 экз. Уч.-изд. л. 2,3. Формат 60´84 ¹/₁₆. Усл.-печ. л. 2,8.

Гарнитура Таймс.

162600, г. Череповец, пр. Луначарского, 5

Череповецкий государственный университет