Составление и расчет тепловой схемы энергоблока на заданные параметры

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Белгородский государственный технологический  университет

им. В.Г. Шухова»

 

 

 

Кафедра энергетики теплотехнологии

 

        

     Курсовая работа

 

По дисциплине «  Промышленные тепловые электростанции»

 

 

На тему: «Составление и расчет тепловой схемы энергоблока на заданные параметры»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                        

   Выполнил:

                                                                                           

 

                                                                                                Проверил:

доцент Губарев А. В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Белгород, 2013 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

1. Аннотация…………………………………………………………..………4
2. Введение……………………………………………………………..……...5
3. Раздел 1. Определение параметров энергоносителей в ступенях регенеративного подогрева ……………………………………………….6
4. Раздел 2. Построение условного процесса расширения пара в турбине в h-s диаграмме……………………………… ………………….…….……10

5.  Раздел 3. Определение расходов пара в элементах схемы электростанции……………………………………………………….………14

5. Раздел 4. Энергетические показатели турбоустановки и блока

котел - турбина……………………………………………………………20

6. Заключение………………………………………………………………..22
7. Литература………………………………………………………………...23
8. Приложение……………………………………………………………….24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аннотация

В данной курсовой работе рассматривается принципиальная тепловая схема энергоблока. С помощью исходных технических данных находят параметры энергоносителей в ступенях регенеративного подогрева, строится условный процесс расширения пара в турбине в h-s диаграмме, определяются расходы пара в элементах схемы электростанции и энергетические показатели турбоустановки и блока котел – турбина.

В заключение делаются выводы по энергетическим показателям турбоустановки и энергоблока.

Курсовая работа выполнена  на листах формата А4, содержит 3 схемы и h-s диаграмму.

Графическая часть курсовой работы выполнена на листе формата А3 и содержит изображение процесса расширения пара в турбине в h-s диаграмме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Принципиальная  тепловая схема электростанции определяет основное содержание технологического процесса преобразования тепловой энергии  на электростанции. Схема включает основное и вспомогательное оборудование, участвующее в осуществлении  этого процесса и входящего в  состав пароводяного тракта электростанции. Основная цель расчета конденсационной  электростанции заключается в определении  технических характеристик теплового  оборудования, обеспечивающих заданный график электрической нагрузки и  требуемый уровень энергетических и технико-экономических показателей  электростанции.

Энергоблок  — почти автономная часть тепловой или атомной электрической станции, представляющая собой технологический  комплекс для производства электроэнергии, включающий различное оборудование, например паровой котёл или ядерный  реактор, турбину, турбогенератор, повышающий трансформатор, вспомогательное тепломеханическое  и электрическое оборудование, паропроводы  и трубопроводы питательной воды и другое.

Компоновку  электростанции из энергоблоков называют блочной, проектные решения для  осуществления такой компоновки называют блокировкой. Основная её необходимость  заключается в выборе тепловой схемы  электростанции.

У блочных  электростанций отсутствуют связи  между различными паротурбинными установками  в её составе. Принцип блочности распространяется как на тепловую и электрическую схемы электростанции, так и на строительную её часть.

Блочная компоновка имеет ряд значительных преимуществ перед неблочной, последняя применяется обычно лишь для ТЭС, у которых отсутствует промежуточный перегрев пара.

 

Раздел 1. Определение параметров энергоносителей  в ступенях регенеративного подогрева.

1. Определение энтальпии пара начальных параметров по таблицам, теплофизических свойств воды и водяного пара, А.А. Александрова [таблица III] (при P_о=8МПа, t_о = 480^оС): h = 3449,5 КДж/кг.

2. Определение температуры насыщения пара при начальном давлении по таблицам, теплофизических свойств воды и водяного пара, А.А.Александрова [таблица III] (при P_о = 8МПа): t_s = 295,01^оС.

3. Определение температуры насыщения при конечном давлении по таблицам, теплофизических свойств воды и водяного пара, А.А.Александрова [таблица II] (при P_к = 0,003МПа): t_k = 24,08^оС.

4. Определение величины подогрева питательной воды в каждом подогревателе. Принимается, что величина подогрева подогрева питательной воды во всех подогревателях от температуры в конденсаторе (24,08^оС) до температуры насыщения в цикле одинаковы, при этом водяной экономайзер котла считается одним из подогревателей. Кроме регенеративных подогревателей, в схеме имеются эжекторный и сальниковый подогреватель.

В таком случае величина подогрева  питательной воды в регенеративном подогревателе может быть определена по формуле:

, где

t_s – температура насыщения при начальном давлении, ^oC;

t_k – температура насыщения при конечном давлении, ^oC;

- подогрев конденсата в эжекторном подогревателе, ^oC;

- подогрев конденсата в сальниковом  подогревателе, ^oC;

m – количество регенеративных  подогревателей;

^оС.

 

5. Определение температуры питательной воды на выходе каждого из подогревателей:

.

6. Определение места установки деаэратора.

При выборе места установки деаэратора и давления в нем нужно руководствоваться  следующим правилом: количество регенеративных подогревателей высокого давления не должно быть больше количества подогревателей низкого давления. Так как количество регенеративных подогревателей 5, то принимаем, что в схеме 3 подогревателя низкого (ПНД) и 2 высокого давления (ПВД), в таком случае деаэратором является четвертый подогреватель;

7. Определение давления в деаэраторе по таблицам, теплофизических свойств воды и водяного пара, А.А. Александрова [таблица I]:

При температуре t₄=207,36^oC, давление в деаэраторе P_д=P_s4=1,796 МПа.

8. По величине давления производим  выбор типа деаэратора [таблица 3.25, справочник А.В. Клименко и В.М. Зорина «Тепловые и атомные электростанции»]. Выбираем стандартный деаэратор на давление P_д=1,18МПа КДП-2200А, производительность уточняется при последующих расчетах.

9. Определение параметров воды  при давлении в деаэраторе  и её энтальпии по таблицам, теплофизических свойств воды и водяного пара, А.А. Александрова [таблица II]:

t=187,2^оС.

h=795,1 КДж/кг.

10. Определить температуры насыщения  пара в поверхностных подогревателях: 
,где

t_i – температура питательной воды на выходе из i-ого подогревателя

t_нед – недогрев воды до температуры насыщения в регенеративных подогревателях, 4^оС.

^oC.

^oC.

^oC.

^oC.

11. Определить давление пара  поступающего в подогреватель  по температуре насыщения по таблицам, теплофизических свойств воды и водяного пара, А.А. Александрова [таблица I]::

 МПа (при t = 252,18 ^oC).

МПа (при t = 167,54 ^oC).

 МПа (при t = 123,72 ^oC).

 МПа (при t = 76,9 ^oC).

12. Задаемся значениями потерь  в паропроводах:

     

13. Определить давление пара  в камерах отборов:

 где

P_i – давление пара в i - камере отбора;

- давление пара поступающего  в i-подогреватель;

- значения потерь в паропроводах  в i-подогревателе;

 

14. Определить давление в камере  отбора на деаэратор. Давление  в камере отбора на деаэратор  определяется из условий его работы с неизменным давлением без перехода на отбор нижестоящего подогревателя до нагрузки порядка 70% до номинальной. Потери давления  в паропроводе – 5% от камеры отборов до деаэратора:

 

 

 

Раздел 2. Построение условного процесса расширения пара в турбине в h-s диаграмме.

1. Определение энтропии пара  в начале процесса расширения  по таблицам, теплофизических свойств  воды и водяного пара, А.А. Александрова [таблица III] (при P_о=8МПа, t_о = 480^оС): S₀ = 6,6611 КДж/кг.

2. Энтропия  влажного пара в конце адиабатного  (изоэнтропного) расширения при PК=0,003 МПа: SК а = S0 = 6,6611 кДж/кг·К.

3. Энтропия  воды и сухого насыщенного  пара на линии насыщения при  PК=0,003 МПа по таблицам, теплофизических свойств воды и водяного пара, А.А. Александрова [таблица II]:

0,3543 кДж/кг·К (удельная энтропия кипящей воды);

8,5766 кДж/кг·К(удельная энтропия сухого насыщенного пара);

- 8,5766 – 0,3543 = 8,2223 кДж/кг·К.

4. Определить  степень сухости пара в конце  адиабатного расширения :

 кг/кг.

5. Определить энтальпию воды на линии насыщения и скрытую теплоту парообразования по таблицам, теплофизических свойств воды и водяного пара, А.А. Александрова [таблица II], при P_к=0,003 МПа:

h'_k = 100,99 кДж/кг·К;

 r = 2443,9 кДж/кг·К;

6. Определить энтальпию влажного пара в конце адиабатного расширения:

= 100,99 + 0,767·2443,9 = 1975,46 кДж/кг.

7. Определить давление перед  соплами первой ступени турбины:

,где

- потеря давления в органах  регулирования (6%);

 МПа.

8. Нанести на h-s диаграмму точки a(P₀, t₀), b(P_k, S_ka=S₀) [Приложение №1].

Построить процесс дросселирования (изменение давления без изменения теплосодержания) от P₀ до P'_0.

Нанести на h-s диаграмму точку a*(P'₀, h₀).

9. Определить действительную энтальпию  пара в конце расширения с  учетом внутреннего относительного  КПД ( ).

= h0 - (h0 - )·

- внутренний относительный КПД.

=3449,5 – (3449,5 – 1975,46)·0,87=2167,1 кДж/кг.

10. Построить на h-s диаграмме точку с* (PК, ) [Приложение №1].

11. Определить использованный теплоперепад в турбине:

= h0 - = 3449,5 – 2167,1=1282,4 кДж/кг.

12. Нанести на h-s участки изобар P₆, P5, P4, P3, P2, P1, пересекающие линию процесса расширения пара в турбине a*c* [Приложение №1].

13. Определить Р на нагнетании конденсатных насосов:

;

P_Д – давление в деаэраторе, МПа.

 - высота деаэратора, м.

 - количество подогревателей низкого давления

 - потери давления на преодоление гидравлического сопротивления трубных систем, трубопроводов и арматуры каждого ПНД по водяной стороне, МПа.

- потери  давления на преодоление сопротивления  эжекторного и сальникого подогревателя, МПа.

P_к – конечное давление, МПа.

Принято:

 =25 м.

 = 0,1 МПа.

0,05 МПа.

 МПа.

14. Определить давление на нагнетании питательного насоса:

1,3·8=10,4 МПа.

Величина давления на нагнетании питательного насоса округляется до ближайшего значения (большего/меньшего кратного 0,5).

 =10 МПа.

15. Определить давление питательной воды:

,

- потери давления на преодоление гидравлического сопротивления трубной системы, трубопроводов и арматуры каждого подогревателя высокого давления по водяной стороне, МПа.

  - количество подогревателей высокого давления.

Принято:

=0,5 МПа.

10-2*0,5=9 МПа.

16. Определить давление воды за каждым подогревателем:

МПа

 МПа

МПа

МПа

МПа

МПа

МПа.

17. Определить значение энтальпии воды за подогревателем по таблицам, теплофизических свойств воды и водяного пара, А.А. Александрова [таблица III] с использованием температуры и давления воды на выходе каждого из подогревателей:

923 кДж/кг

761,3 кДж/кг

607,9 кДж/кг

457,3 кДж/кг

308,4 кДж/кг

295,9 кДж/кг

148,1 кДж/кг.

18. Определить температуру и энтальпию конденсата, выходящего из поверхностного регенеративного подогревателя при давлении пара на выходе в подогреватель по таблицам, теплофизических свойств воды и водяного пара, А.А. Александрова [таблица I]: