Счет тепловой схемы энергетического блока с конденсационной турбиной

  Определяем  величину  D_m × H_im  для каждого отбора:

D_V×( h₀ - h₅ ) = 0,0901132×D×(3307,8 - 3164) = 12,95828×D_;

D_IV×( h₀ - h₄ ) = 0,0787943×D×(3307,8 - 3012) = 23,307354×D_;

D_III×( h₀ - h₃ ) =  0,0468121×D×(3307,8 - 2892) =19,464471×D;

D_II×( h₀ - h₂ )  =  0,0627394×D×(3307,8 - 2674) = 39,764231×D;

D_I×( h₀ - h₁ )  =  0,0620114×D×(3307,8 - 2448) = 53,317401×D.

Определяем количество энергии, которое  вырабатывает поток пара, проходящий через всю турбину в конденсатор:

D_к×H_i = 0,6595296×D×1150,3 = 758,6569×D.

Суммируем полученные выше выражения:

S D_m×H_im= D_V×(h₀ - h₅) + D_IV×(h₀ - h₄) + D_III×(h₀ - h₃) + D_II×(h₀ - h₂) + D_I×(h₀ - h₁) + D_к×H_i= 12,95828×D+ 23,307354×D + 19,464471×D + 39,764231×D + 53,317401×D + 758,6569×D = 907,4686×D.

Таким образом  S D_m×H_im = 802,52738×D,

тогда  S N_m = N_э = К×S D_m×H_im, следовательно:

80 МВт = 0,0002711 ×  907,4686×D = 0,246015×D.

Расход пара на турбину: D = 75 / 0,246015 =  304,859 т / ч.

Проверку правильности определения  расхода пара на турбину сделаем  подсчетом “D” по уравнению мощности, т / ч:

D = d_э×N_э + S y_т×D_эт.

 

Здесь удельный расход пара на выработку  электрической энергии:

,

где : h_м– механический КПД ; h_э – КПД электрогенератора; H_i - используемый теплоперепад в турбине; y_т – коэффициент недовыработки мощности турбины.

Определяем коэффициенты недовыработки  мощности турбины:

Таким образом, коэффициент недовыработки, например, пятого отбора у₅ =0,875 (у₅ @ 0,9) показывает, что поток пара направленный в этот отбор выработал только 1 - у₅ = 1 - 0,9 = 0,1 или 10% энергии, от энергии, которую он мог выработать, если бы  он прошел через всю проточную часть турбины до конденсатора. Соответственно, коэффициент недовыработки потока пара, направленного в первый отбор у₁ @ 0,25, и следовательно, этот поток выработал при прохождении проточной части турбины от ее начала до места отбора 1 – у₁ = 1 – 0,25 = 0,75 или 75% потенциально имевшейся в нем энергии. Аналогичные выводы можно сделать по остальным потокам пара, направляемым в соответствующие отборы.

Определяем  произведение y_т D_эт :

у₅×D_V = 0,875 × 0,0901132×D = 0,07884905×D;

у₄×D_IV = 0,7428 × 0,0787943×D = 0,058528×D;

у₃×D_III = 0,6385 × 0,0468121×D = 0,02989×D;

у₂×D_II = 0,44901 × 0,0627394×D = 0,028171×D;

у₁×D_I = 0,25254  ×  0,0620114×D = 0,01566×D

S y_т×D_эт = 0,211098×D 

Тогда расчет расхода пара на турбину  из уравнения мощности:

D = d_э×N_э + S y_т×D_эт;

D = 3,20612 × 75 + 0,211098×D;

0,7889016×D = 240,459;

D =

= 304,802 т / ч.

Невязка, равная DD =304,859 - 304,802 =0,057 т / ч, ничтожно мала (DD = 0,0187% ).

Расход пара на регенеративные подогреватели:

П – 5:  D₅ = 0,0901132D = 0,0901132 × 304,859 @ 27,472 т / ч ;

П – 4:  D₄ = 0,0922986 D = 0,0787943 × 304,859 @ 24,021 т / ч ;

Д – 6: D_д = 0,03766 D = 0,0468121 × 304,859 @ 14,271 т / ч ;

П – 2:  D_к = 0,0658349 D = 0,0627394  × 304,859 @ 20,07 т / ч ;

П – 1:  D₁ = 0,059328 D  = 0,0620114  × 304,859 @ 18,905 т / ч ;

 

7. Энергетические показатели  турбоустановки и блока котел-турбина

7.1. Показатели турбоустановки

Удельный расход пара на турбину, кг / кВт ,

d_э = D / Nэ = ( 304,859 × 10³ ) / ( 75 ×10³ ) = 4,065.

Удельный расход тепла на производство электроэнергии, кДж / кВт  ,

где: сt_пв = сt₅  - энтальпия питательной воды за подогревателем № 5; Q_э = 691298,2684 кДж/ч - расход тепла на производство электроэнергии.

Абсолютный электрический  КПД турбоустановки:

Расход тепла в турбинной  установке на выработку электроэнергии, без учета затрат тепла на подогрев химически очищенной воды подаваемой в цикл паротурбинной установки для восполнения потерь, кДж / ч:

Q_wэ = Q_э - D_дв ×(сt_пв - сt_прир)  = 691298,2684×10³ - 6,1×(1040,2 - 62,94) × 10³ =

= 691298,2684×10³ -  5961,286×10³  = 685336,9824∙10³,

где сt_прир – энтальпия охлаждающей воды, поступающей в конденсатор из внешнего источника водоснабжения, температура воды в котором принимается 15 °С, и тогда сt_прир = 62,94 кДж / кг; D_дв – количество химически очищенной воды подаваемой в цикл паротурбинной установки для восполнения потерь:

D_дв  = 0,02×D = 0,02×304,859 = 6,1 т/ч

Удельный расход тепла на выработку электроэнергии (без учета расхода на собственные нужды), кДж /(кВт × ч),

q_wэ = Q_wэ  / N_э = 685336,9824 × 10³ / 75 × 10³ = 9137,8264.

Коэффициент полезного действия турбоустановки по выработке электроэнергии:

%)

7.2. Показатели работы  блока котел - турбина

Коэффициэнт полезного действия блока по выработке электроэнергии без учета расхода на собственные нужды (брутто):

h ^бр_бл = h_wэ × h_тр × h_ка .

h_wэ = 0,3939 - см. выше;h_ка = 0,90 – КПД котлоагрегата  .

КПД транспорта тепла (от котла до турбины):

h_тр = Q_э / Q_ка.,

Q_э = 691298,2684 × 10³ -количество тепла, подведенного к турбоустановке (см. выше), кДж/ч. Q_ка - тепловая мощность котла, кДж / ч.

Q_ка = D_ка ( h_пе - сt_пв ),

где: h_пе - энтальпия перегретого пара на выходе котла, кДж / кг.

При параметрах пара перед турбиной р₀ = 65 бар, t₀ = 455°C принимаются параметры его на выходе из котла: р_пе = 1,13 p₀ » 75 бар;

t_пе = t₀ + 5°C = 460°C.

В этом случае по табл. III [2] h_пе = 3306,1 кДж / кг, и при D_ка= 1,02 D = 1,02 × 304,859 = 311 т/ч ;

Q_ка = 311 (3306,1 - 1040,2) 10³ = 704694,9 × 10³ кДж/кг.

 

 

 

Тогда КПД транспорта тепла (от котла  до турбины):

h_тр =

= 0,98.

КПД блока по выработке электроэнергии без учета расхода на собственные  нужды (брутто):

h ^бр_бл = 0,3939 × 0,98 × 0,90 = 0,3474. ( 34,74% )

КПД “нетто” при заданном расходе  на собственные нужды P_сн = 8%.(по заданию):

h ^нт_бл = (1 - р_сн / 100 ) h ^бр_бл = (1 - 8 / 100 ) 0,3474 = 0,32.  ( 32,0% )

Известно, что в общем случае КПД ТЭС по выработке электроэнергии определяется из выражения:

h ^нт₌ W_э / В×Q_{н ,}

где:

W_э -  количество электроэнергии, вырабатываемой на ТЭС;

В – расход топлива;

Q_н - теплота сгорания топлива.

При  этом  произведение Qнh ^нт  определяет количество химической энергии топлива превратившуюся в электрическую энергию и следовательно:

Wэ = Q_нh ^нт

Удельный расход условного топлива  на выработку 1 кВт×ч электроэнергии  определяется из соотношения:

б_у^нт= В / Wэ = 3600 / Qнh ^нт

Тепловую экономичность ТЭС  оценивают путем определения  расхода условного топлива необходимого для производства 1 кВт×ч электрической энергии. Теплота сгорания 1кг условного топлива –29,3 МДж/кг.

Таким образом:

б_у^нт= 3600 / Qнh ^нт = 3600 / 29,3h ^нт  г / (кВт × ч).

б_у^нт= 122,87 / h ^нт =123 /h ^нт    г / (кВт × ч).

Определяем удельный расход условного  топлива “нетто” на выработку 1 кВт×ч электроэнергии :

б_у^нт = 123 / h ^нт_бл = 123 / 0,32 = 384,375 г / (кВт ×ч).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р Е Ф Е Р А Т

Выполнен расчет тепловой схемы энергетического блока с турбиной К-75-65. Система регенерации включает в себя два ПНД, деаэратор и два ПВД.

В результате расчета тепловой схемы получены следующие энергетические показатели :

1. Удельный расход тепла на производство электроэнергии - 9217,31 кДж/КВт;

2. Абсолютный электрический КПД турбоустановки:  39,06%;

3. Удельный расход тепла на выработку электроэнергии (без учета расхода на собственные нужды): 9137,8264 кДж/кВт×ч;

4. КПД блока по выработке электроэнергии без учета расхода на собственные  нужды (брутто): 34,74%;

5. КПД турбоустановки по выработке электроэнергии: 39,39%;

6. КПД блока “нетто”: 32,0 %;

7. Удельный расход условного топлива: 384,375 .

 

 

Описание турбоустановки. Основное и вспомогательное

оборудование блока.

 

 

Энергетический блок мощностью 75 МВт включает турбогенератор в составе паровой турбины на параметры р₀ = 65 бар, t₀ = 455 °C с n = 3000 об/мин и электрического генератора переменного трехфазного тока с водородным охлаждением и котельный агрегат номинальной производительностью D = 380 т / ч и параметрами р_к = 75 бар, t_пе = 460 °C с естественной циркуляцией.

Питательный насос блока  имеет номинальные характеристики :

производительность  Q_н = 430 м³ / ч ;

напор на нагнетание  р_н = 85 бар.

Турбина имеет пять нерегулируемых отборов на регенерацию с давлением в камере отбора :  0,49; 2,3; 9,0; 17,8; 38 бар. Система регенерации включает два подогревателя низкого давления ( 2 х ПНД ) поверхностного типа, один подогреватель смешивающего типа (Д - 6) и два подогревателя высокого давления (2 х ПВД ) поверхностного типа. Слив конденсата греющего пара каскадный, из ПВД в деаэратор, из ПНД - в конденсатор.

Для использования тепла  отработанного пара основных эжекторов  конденсационной установки в  схеме предусмотрен эжекторный подогреватель (ЭП) . Для использования тепла пара, прошедшего через концевые лабиринтные уплотнения, предусмотрен так называемый “сальниковый подогреватель” (СП).

Утечки цикла и потеря с продувкой котлоагрегата восполняются химически очищенной водой; подача ее производится в конденсатор турбины. Тепло продувочной воды котлоагрегата не используется.