Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Теплоэнергетические системы и энергоипользование

Содержание

Введение 3

1 Выбор и обоснование системы теплоснабжения, и ее состав 4

1.1 Расчет тепловых нагрузок 4

1.2 Выбор основного оборудования ТЭЦ 5

1.3 Выбор энергетических котлоагрегатов 6

1.4 Выбор пиковых водогрейных котлов 7

2 Построение в i S -диаграмме процесса расширения пара в турбине 8 составление сводной таблицы параметров регенеративных отборов

2.1 Построение в i S -диаграмме процесса расширения пара в турбине 8

2.2 Порядок расчета тепловой схемы паротурбинной установки 9

3 Технико-экономические показатели 14

3.1 Технико-экономические показатели паротурбинной установки 14

3.2 Технико-экономические показатели ТЭЦ 15

Заключение 19

Список использованной литературы 20

Приложения

А i S – диаграмма для водяного пара

Б Годовой график тепловых нагрузок

Введение

Курсовая работа предназначена для углубления и закрепления знаний, полученных в курсе «Теплоэнергетические системы и энергоиспользование», и приобретения навыков решения расчетных задач, возникающих при проектировании и выборе основного оборудования ТЭЦ, при построении тепловой схемы системы теплоснабжения предприятия, при описании технологического процесса одного из производств.

В курсовом проекте требуется: рассчитать тепловые нагрузки: I-режим максимально зимний, II-режим отвечает средней за наиболее холодный месяц, III-режим среднезимний, IV-режим летний, характеризует работу ТЭЦ в летний период, когда отсутствует нагрузка на отопление и вентиляцию; построить годовой график тепловых нагрузок;

Выбрать основное оборудование ТЭЦ: основное оборудование ТЭЦ выбирается по среднезимней нагрузке третьего режима. В справочной литературе для теплофикационных турбин, как характеристика регулируемых отборов; построить в i-s диаграмме процесс расширения пара в турбине и составить сводную таблицу параметров отборов: график строится на миллиметровой бумаге формата A3;

Выбор энергетических котлоагрегатов: количество и единичная мощность устанавливаемых котлов зависит от суммарных тепловых нагрузок котельной и режима отпуска тепла и определяется режимом потребления тепла отдельными предприятиями. По характеристикам выбранных турбин находится суммарный расход острого пара на турбины и параметры пара. Зная суммарный расход пара и его параметры, выбираем количество и паропроизводительность котлоагрегатов; построение в iS -диаграмме процесса расширения пара в турбине и составление сводной таблицы параметров регенеративных отборов: построение процесса расширения пара в турбине в i-S -диаграмме производится в следующей последовательности. По давлению и температуре острого пара и конечному давлению строится теоретический процесс расширения пара; технико-экономические показатели паротурбинной установки.

Классификация и обозначение турбин отражают: 1) тип турбины; 2) мощность; 3) начальное давление; 4) противодавление. Паротурбинная установка является частью тепловой или атомной электростанции. Она предназначена в первую очередь для экономичного преобразования энергии пара в работу, затрачиваемую на привод электрического генератора.

1 Выбор и обоснование системы теплоснабжения, и ее состав

1.1 Расчет тепловых нагрузок

Расчет тепловых нагрузок производится для четырех режимов работы теплоэлектроцентрали.

1 – режим максимально зимний, отвечающий расчетной температуре наружного воздуха, для проектирования отопления

вычисляется как сумма максимальных нагрузок, заданных по заданию вычисляется по формуле (1)

(1)

где – нагрузка отопительного водоснабжения, МВт;

– нагрузка горячего водоснабжения, МВт.

2 – режим отвечает средней за наиболее холодный месяц температуре наружного воздуха и вычисляется по формуле (2)

(2)

где t_в– температура внутри помещения по санитарным нормам.

Вычисляем сумму 2 – режима (средней за наиболее холодный месяц) и нагрузки горячего водоснабжения по формуле (3)

(3)

3 – режим среднезимний, соответствует средней температуре наружного воздуха на отопительный период вычисляется по формуле (4)

(4)

Вычисляем сумму 3 – режима (среднезимний) и нагрузки горячего водоснабжения по формуле (5)

(5)

4 – режим летний, характеризует работу ТЭЦ в летний период, когда отсутствует нагрузка на отопление и вентиляцию вычисляется по формуле (6)

(6)

1.2 Выбор основного оборудования ТЭЦ

Основное оборудование ТЭЦ выбирается по среднезимней нагрузке третьего режима -. В справочной литературе для теплофикационных турбин, как характеристика регулируемых отборов. Задается расход пара из отбора или расход тепла. В курсовой работе для выбора турбины необходимо перевести количество тепла в эквивалентное количество пара из отборов. Для ориентировочных расчетов можно выбрать среднее давление Рт=0,12 МПа и среднюю температуру t=105°C в теплофикационном отборе. Тогда, определив энтальпию пара і_т=2686 кДж/кг и конденсата і_ок= 439 кДж/кг по таблицам воды и водяного пара, найдем расход пара турбины по формуле (7)

(7)

где – тепловая нагрузка, кВт;

=0,98 – КПД подогревателя.

Единичная мощность и тип теплофикационных агрегатов на ТЭЦ, входящих в энергосистемы, выбираются, возможно, более крупными с учетом характера и перспективной величины тепловых нагрузок района.

Выбор турбин производится по заданному расходу пара на производственные нужды - D_n, т/ч, причем вначале выбираются турбины типа "ПТ" или "Р" , затем выбираются турбины типа "Т". Турбины с производственным отбором пара выбираются с учетом длительного использования этого отбора в течение года. Турбины с противодавлением выбираются для покрытия базовой части производственной паровой и отопительной нагрузок.

При установке турбин с двойным значением номинальной мощности, например Т-250/300-240, установленная электрическая мощность ТЭЦ определяется по максимальному значению мощности турбин. Рабочая мощность таких агрегатов и выработка электроэнергии определяется в проекте ТЭЦ в соответствии с графиком тепловой нагрузки. В зимнем режиме использование максимальной электрической мощности агрегата в проекте не учитывается, т.к она допускается только в аварийных ситуациях.

По заданному расходу пара на производственные нужды - D_n, т/ч, и вычисленному расходу пара турбины D_т выбираю соответственную марку турбины типа "ПТ" и выписываем его данные:

– марка ПТ – 60/75 – 130/13, (одна турбина)

– давление свежего пара –12,75 МПа;

– температура свежего пара 565 ˚C;

– давление после промежуточного перегрева МПа

– температура после промежуточного перегрева C;

– давление (производственный отбор) р_п=1,28 МПа;

– давление (отопительный отбор) р_т=1.18 – 2.16МПа;

– максимальный расход – 160; 300/200 т/ч;

– число оборотов пара для регенерации – 7

– давление отработавшего пара – 0,00343 МПа

– температура охлаждающей воды – 10 ˚C;

– максимальный расход пара ЧВД – 760 т/ч.

1.3 Выбор энергетических котлоагрегатов

Количество и единичная мощность устанавливаемых котлов зависит от суммарных тепловых нагрузок котельной и режима отпуска тепла и определяется режимом потребления тепла отдельными предприятиями. По характеристикам выбранных турбин находится суммарный расход острого пара на турбины и параметры пара. Зная суммарный расход пара и его параметры, выбираем количество и паропроизводительность котлоагрегатов.

Число и единичную теплопроизводительность устанавливаемых котлоагрегатов следует выбирать по величине расчетной производительности котельной установки с тем ,чтобы при выходе из строя наибольшего по производительности котла оставшиеся обеспечивали максимальный отпуск тепла технологическим потребителям, а также отпуск тепла на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение в количестве, определяемом по II режиму.

Производительность котлоагрегатов, устанавливаемых в блоке с турбоагрегатами, выбирается по максимальному пропуску острого пара через турбину с учетом расхода на собственные нужды и запаса в размере 3%. Паропроизводительность и число котлоагрегатов, устанавливаемых на теплофикационных электростанциях с поперечными связями, выбирается по максимальному расходу пара машинным залом с учетом расхода пара на собственные нужды в размере 3%.

По характеристикам выбранных турбин находится суммарный расход острого пара на турбины и параметры пара. Зная суммарный расход пара и его параметры, выбираем количество и паропроизводительность котлоагрегатов:

– марка Пп–1000/255Ж (ТПП-312А)

– производительность – 100 т/ч;

– давление – 25,05 МПа;

– температура – 545 ˚C;

– температура питательной воды t_п.в.=260 ˚C;

– температура уходящих газов t_у.г.=136 ˚C;

1.4 Выбор пиковых водогрейных котлов

Теплопроизводительность и число ПВК выбирается исходя из условия покрытия ими, как правило, 40-45% максимальной тепловой нагрузки на отопление и горячего водоснабжения.

Тепловая мощность ПВК определяется как разность нагрузок, МВт

Q= Q ^l- Q^” (8)

Q=340-245.24=94.76

По тепловой мощности выбираются типы ПВК:

- марка КВ-ТС-10

- номинальная теплопроизводительность - 4(4,6) Гкал/ч(ГВт)

- рабочее давление – 25(2,45) МПа

- расход воды через котел – 49,5 т/ч

- температура уходящих газов 120 - 180 ˚C

- температура воды на входе из котла – 70 ˚C

- температура воды на выходе из котла - 150 ˚C

2 Построение в i S -диаграмме процесса расширения пара в турбине и

составление сводной таблицы параметров регенеративных отборов

2.1 Построение в i S -диаграмме процесса расширения пара в турбине

Данные по турбине ПТ 60/75-130/13

– ПВД 7 – 4.41 МПа

– ПВД 6 – 2.55 МПа

– ПВД 5 – 1.28 МПа

– Деаэратор – 1.28МПа

– ПНД 4 – 0.56 МПа

– ПНД 3 – 0.33 МПа

– ПНД 2 – 0.12 МПа

– ПНД 1 – 0.006 МПа

Построение процесса расширения пара в турбине в i-S -диаграмме производится в следующей последовательности. По давлению- Р₀ и температуре t₀ острого пара и конечному давлению Р_к строится теоретический процесс расширения пара.

Действительный процесс расширения строится между точками О и К. Последняя находится на изобаре по величине вычисленной энтальпии і_к по формуле (9)

(9)

где i_о – энтальпия при давление и температуре свежего пара, кДж/кг;

i_кв – энтальпия при давление отработавшего пара, кДж/кг.

Нa пересечении линии ОК и изобар пара взятых из характеристик турбины находим энтальпию пара в регенеративных отборах. Значения пара в отборах заносятся в таблицу

По давлениям пара в отборе находится температура насыщения°С
энтальпия дренажа і_дрі, кДж. Температура воды после поверхностного
подогревателя с учетом недогрева, равным t=5°C

(10)

Температура воды до подогревателя определяется как температура воды после предыдущего подогревателя (нумерация подогревателей устанавливается по номеру отбора пара).Например, температура воды до подогревателя I равна температуре воды после подогревателя 2:

(11)

В деаэраторе недогрев отсутствует, т.к. это подогреватель смешивающего типа.

Энтальпия воды определяется по таблицам свойств воды и водяного пара.

2.2 Порядок расчета тепловой схемы паротурбинной установки

Составив уравнение теплового баланса для группы пароперегревателей высокого давления (ПВД), деаэратора и подставив значения величин из таблицы 1, найдем доли отборов:

ПВД-1:

Откуда (12)

для упрощения принимаем = 1

ПВД-2:

(13)

ПВД-3:

(14)

Деаэратор:

(15)

(16)

Аналогично для группы ПНД:

ПНД-4:

(17)

ПНД-5:

(18)

ПНД-6:

(19)

ПНД-7:

(20)

Таблица 1 – Список вычисленных отборов

Наименования	отборы
Наименования	1	2	3	Д	4	5	6	7	К
Давление в отборе Р_i, МПа	4.41	2.55	1.28	1.28	0.56	0.33	0.12	0.006	0.00343
Температура пара в отборе t_i, ˚C	430	355	280	280	200	150	104	104
Энтальпия пара в отборе i_i, кДж/кг	3278.6	3138.1	2999.2	2999.2	2877.2	2781.1	2687.1	2706.7	2630.3
Температура насыщения t_нi, ˚C	256.05	224.99	191.6	191.6	156.16	136.82	104.81	36.18	72.03
Энтальпия дренажа i_дрi, кДж/кг	1115.5	962	814.7	814.7	350.61	301.4	206.94	151.5	301.48
Температура воды после подогревателя _{, ˚C}	251.05	219.99	186.6	186.6	151.16	131.82	99.81	31.18	67.03
Температура воды до подогревателя _{, ˚C}	219.99	186.6	186.6	151.16	131.82	99.81	31.18	67.03	67.03
Энтальпия воды после подогревателя _{, кДж/кг}	1090.7	939.1	789.7	789.7	636.5	550.6	419.06	129.84	280.4
Энтальпия воды до подогревателя _{, кДж/кг}	939.1	789.7	789.7	636.5	550.6	419.06	129.84	280.4	280.4
Коэффициент недовыработки электроэнергии паром отбора y_i	0.728	0.570	0.414	0.414	0.277	0.169	0.064	0.086	0.024

3 Технико-экономические показатели

3.1 Технико-экономические показатели паротурбинной установки

Расход пара:

- турбоустановка без регенерации:

(21)

- турбоустановка с регенерацией:

(22)

-Расход тепла на турбоустановку с регенерацией:

(23)

Расход тепла на турбоустановку без регенерации:

(24)

Коэффициент полезного действия турбоустановки с регенерацией:

(25)

Коэффициент полезного действия турбоустановки без регенерации:

(26)

3.2 Технико-экономические показатели ТЭЦ

Годовая выработка электрической энергии на ТЭЦ: