Тепловые электростанции промышленных предприятий

 

Термический КПД η_t для цикла с промежуточным перегревом пара определяется по формуле:

 

                                               ,                                     

 

где Н_а^ЦВД     = h₀ – h'_пп,t - адиабатический теплоперепад в ЦВД, кДж/кг;

 

Н_а^ЦВД =3432-2970=461

 

 Н_а^ЦНД ₌ h"_пп - h_k,_t - адиабатический теплоперепад в ЦНД, кДж/кг;

 

Н_а^ЦНД  =3566-2260=1306

 

  α_пп = D_пп /D₀ - доля расхода пара поступающего на промежуточный перегрев;

 

α_пп =88%

 

q_пв = h_о – h_пв  - удельное количество теплоты, подведенное в котле, кДж/кг;

 

q_пв =3447-990=2457

 

q_{пп, t} = α_пп (h"_пп – h_пп,t)- удельное теоретическое количество теплоты, подведенной к пару в промежуточном пароперегревателе, кДж/кг.

 

 q_{пп, t} =0.88(3566-3120)=392,48

 

, 

Принимаем внутренний относительный КПД для  ЧВД  и ЧНД ;

  % ; %

 

Внутренний  относительный КПД турбины, о.е.:

 

   ,

 

где     = h₀ -h'_пп,д - действительный теплоперепад в ЦВД, кДж/кг;

 

=3432-(3432-2970) 0.84=3043,92

 

=3432-3120=312

  = h^´´_пп - h_k,д - действительный  теплоперепад  в ЦНД, кДж/кг.

 

3566-(3566-2450) 0,87=2595,08

 

=3566-2595,08=970,92

 

   ,  

                                  

  КПД транспорта теплоты по трубопроводам, о.е.:

 

,

 

где Q_ту =D₀•10³• [(h_o- h'_пп)+α_пп• (h^´´_пп - h_k)+(h_k-h'_пв)] - расход    тепла    на турбоустановку, кДж/ч;

 

Q_ту =565 •10³•[(3447-3120)+0.88 • (3566-2450)+(2450-990)]

 

      Q_ту =1,466•10⁹

 

Q_ка =D_o •10³ [(1 + β_п) • ( h_пе -h_пв)+α_пп• (h^´´_пп – h'_пп)] - тепловая нагрузка котлоагрегата, кДж/ч.

 

Q_ка =565

10³ [(1 + 0.025) • (3447-990)+0.88 • (3566-3120)]

 

       Q_ка =1,645•10⁹

 

 ,                                                

Энтальпия h_пе определяется по параметрам пара за котлом (в выходном коллекторе пароперегревателя), h_пв- по параметрам воды перед котлом, a h'_nв - по параметрам воды за последним регенеративным подогревателем.

Расчет КПД η_i, η_{оэ ,} η_э и _, η_с выполняется по формулам:

 

η_i = η_oi · η_t

 

η_i =0.72 0.57= 0.41%

η_оэ  = η_oi · η_эм

η_оэ  =0.72 ·0.96=0.69 %

 

η_э = η_oэ · η_t

η_э =0.69 ·0.57 =0.39%

η_c = η_ка · η_тр· η_t · η_oi · η_эм

 

η_c =0.87·0.89·0.57·0.72·0.96=0.305%

 

Удельный расход теплоты на турбоустановку, кДж/(кВт  ч):

 

,

а удельный расход теплоты на станции, кДж/(кВт·ч):

 

   .

   .                                                  

Удельный расход условного топлива на выработку 1 кВт·ч электроэнергии, кг.у.т./ (кВт·ч):

 

  .= .                                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача  №2. По данным, приведенным в табл. 2.3., определить экономию топлива при комбинированной выработке на ТЭЦ электроэнергии и тепла по сравнению с раздельной выработкой тех же количеств электрической энергии (на КЭС) и тепловой энергии (в котельной).

Установленную мощность ТЭЦ принять состоящей  из четырех однотипных турбогенераторов, указанных в табл. 2. Мощность котельной принять равной суммарному отпуску тепла внешним тепловым потребителям на ТЭЦ, а выработку электроэнергии на КЭС - равной суммарной выработке электроэнергии на ТЭЦ. Экономичность выработки электроэнергии на КЭС принять по результатам расчетов показателей конденсационного энергоблока. Значения, η_oi, η_тр, η_эм, необходимые   в   расчетах,   принять равными величинам, заданным и полученным при расчете конденсационного энергоблока.

Необходимые для расчета дополнительные величины принять по данным учебных пособий или справочной литературе.

 

 

Номинальная мощность турбины, Nэ, МВт	25
Параметры пара перед  турбиной: -давление P0, МПа -температура  t0, °С	9 535
Конечное давление пара, рк, кПа	3,5
Теплофикационный отбор: -давление Pотб, МПа -температура  tотб, °С -расход Dотб,т/ч	0.12 104 90
Удельный расход пара при номинальной нагрузке и конденсационном режиме, dк,	3.7
Число часов использования  электрической мощности, Тэ, ч/год	6000
Число часов максимального  потребления теплоты, Тт, ч/год	1200
КПД котельного агрегата, ηка, %	90

 

Расход топлива при комбинированной выработке электроэнергии и тепла на ТЭЦ удобно определить по методу разделения расхода топлива для выработки электроэнергии и расхода для выработки отпускаемого тепла. 

Количество  электроэнергии, вырабатываемой на тепловом потреблении на ТЭЦ, кВт·ч/год:

 

Э_т = э ·Q_т ,

 

где Q_т - годовой отпуск тепла внешним потребителям, кДж/год;

    -    удельная    выработка    электроэнергии    на тепловом потреблении, кВт ч/кДж; Нi = h₀ - h_отб - действительный теплоперепад от начального состояния до давления в отборе, кДж/кг; h_отб - энтальпия пара в регулируемом отборе турбины, кДж/кг; h ^‘_отб - энтальпия конденсата греющего пара сетевых подогревателей (конденсата пара отбора), кДж/кг.

 

Нi =3474-2683=791

 

 

Годовой отпуск тепла внешним потребителям, кДж/год:

 

Q_т=D_отб·10 ³·T_T· n·(h_отб- h ^‘_отб),

 

Q_т=90·10 ³·1200·4(2677-423)=9,73·10¹¹

 

где n=4 - количество турбогенераторов на ТЭЦ.

 

Э_т =9.4

10^-5 9,73·10¹¹=9,15 10⁷

 

Расход   условного   топлива   на   выработку   электроэнергии   на   тепловом потреблении, т.у.т./год:

 

 

    .                                    

Расход     условного     топлива    на     выработку     тепловой     энергии     при комбинированной выработке электроэнергии и тепла на ТЭЦ, т.у.т./год:

 

,

 

,       

где Q^р_н.y. =29310 - теплотворная способность условного топлива, кДж/кг.

Выработка электроэнергии по конденсационному циклу на ТЭЦ, кВт-ч/год:

 

Э ^к_тэц=Э_год - Э_т,

где Э_год = N_э·10³·n·Т_э - суммарная годовая выработка электроэнергии.

 

Э_год = 25000

4 6000=6 10⁸

Э ^к_тэц=6

10⁸-9,15 10⁷=5,09 10⁸

Расход условного топлива на выработку электроэнергии по конденсационному циклу на ТЭЦ, т.у.т./год:

 

  ,

 

  ,                               

где d_к - удельный расход пара при конденсационном режиме турбины, кг/кВтч;

 h_пв - 1200 кДж/кг - энтальпия питательной воды (принимаем).

Полный  расход условного топлива на ТЭЦ, т.у.т./год:

 

В_тэц =В^э.т.п._тэц+В^т_тэц +В^к_тэц.

 

В_тэц =1,46·10⁴ +4,14·10⁴ +1,82·10⁵ =2,38·10⁵

 

  Расход условного топлива при  раздельной выработке электроэнергии на КЭС и тепла в котельной.

Расход условного  топлива на выработку электроэнергии на КЭС, т.у.т./год:

 

    .

 

    .

 

Расход  условного топлива на выработку  тепла в котельной, т.у.т./год:

 

 

   

 

Полный расход условного топлива при раздельной выработке электроэнергии и тепла, т.у.т./год:

 

В_разд = В_КЭС ⁺ В_кот.

В_разд = 2,41·10⁵ +4,14·10⁴ =2,82·10⁵

 

Экономия     условного    топлива    при     комбинированной     выработке электроэнергии и тепла  на ТЭЦ по сравнению с раздельной выработкой, т.у.т./год:

 

ΔВ=В_разд-В_тэц.

 

ΔВ=2,82·10⁵- 2,38·10⁵=4,44·10⁴  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача  №3. В топке котельного агрегата паропроизводительностью D (кг/с) сжигается уголь с низшей теплотой сгорания Q^р_н = 15700 кДж/кг. Определить экономию топлива в процентах, получаемую за счет предварительного подогрева конденсата в регенеративных подогревателях, если известны температура топлива на входе в топку t_т=20°C, удельная теплоемкость топлива c_т=2,1 (кДж/кг), КПД котлоагрегата ^бр_ка (%), давление перегретого пара р_пп (МПа), температура перегретого пара t_пп (^оС), температура конденсата t_к=32^оC, температура питательной воды после регенеративных подогревателей t_пв (^оС) и величина непрерывной продувки р=3%. Давление в барабане котла принять на 40 % больше, чем давление перегретого пара.

 

Паропроизводительность  котельного агрегата D, кг/с	5,6
КПД котельного агрегата (брутто) брка, %	91,5
Давление перегретого  пара рпп, МПа	4
Температура перегретого пара tпп, оС	430
Температура питательной воды tпв, оС	130

 

Физическую  теплоту топлива определяем по формуле, кДж/кг:

 

_.

 

_.      

 

Располагаемую теплоту находим по формуле, кДж/кг:

 

 

  

 

Расход топлива  без регенеративного подогрева  питательной воды, кг/с:

 

 

 

Расход топлива  с регенеративным подогревом, кг/с:

 

     

 

Экономия топлива, %:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача  №4. . Построить процесс расширения пара в турбине на hs диаграмме и рассчитать удельный расход теплоты и условного топлива на выработку 1 кВт·ч электроэнергии теплофикационной турбиной соответственно в конденсационном и теплофикационном режимах работы. Определить для теплофикационной установки удельную выработку электроэнергии на тепловом потреблении и экономию условного топлива на выработку 1 кВт·ч по сравнению с конденсационном режимом, при использовании теплофикационных отборов в течение 3000, 4000, 5000 и 6000 часов при общей продолжительности работы турбоустановки 7000 часов в год. Численные значения исходных данных выбираются из табл. 1.

 

Давление пара на входе в турбину Ро, МПа	3
Температура пара на входе в турбину to, оС	435
Давление пара в отборе Ротб, МПа	1,1
Температура питательной воды tпв, оС	145
Давление в  конденсаторе турбины Рк, кПа	5,0

принять: _эм = 0,97 %.  _oi = 0,85 %.  ^бр_ка = 0,88 %.  _тр = 0,96 %.

 

По заданным параметрам, пользуясь  hs диаграммой [прил.3]или таблицами воды и  водяного пара, найти энтальпии h_о, h_{отб. ад}, h_отб, h_пв, h_к.ад, h_к, h^/_вк.

 

  Определяем количество теплоты, отпускаемого потребителям из отбора с одним килограммом пара , кДж/кг:

 

.