Расчет принципиальной тепловой схемы (с деаэраторным подогревом питательной воды) теплофикационного энергоблока

Рассчитать принципиальную тепловую схему (с деаэраторным подогревом питательной воды) теплофикационного энергоблока на основе метода  энергетического и эксергетического балансов. Определить энергетические и эксергетические потери энергоблока на конденсационном и теплофикационном режимах. Сравнить энергетические и эксергетические показатели эффективности. По результатам расчетов построить диаграммы энергетических и эксергетических балансов.

Исходные данные:

Номер варианта	Параметры
	NГ, МВт	Р0, бар	t0, °С	РК, бар		топливо
6	100	130	510	0,03	0,6	КУ

Для кузнецкого каменного угля МДж/кг.

Расчет тепловой экономичности паротурбинного энергоблока на основе метода энергобаланса

Конденсационный режим

Параметры	Характерные точки цикла
	O	R	KS	K	K’	KH	Д	ПВ
h, кДж/кг	3364,6	2757	1930	2145	101	101	670	670
P, бар	130	6	0,03	0,03	0,03	6	6	130
t, °C	510	159	24	24	24	24	159	159
S, кДж/кг*К	6,4757	6,76	6,4757	7,2	0,354	0,354	1,93	1,93

1.Теплоперепад на турбину, кДж/кг

2. Определение расхода перегретого пара на турбину

                                          (1)           [1, стр. 11]

где D₀ - расхода перегретого пара на турбину, кг/с.

Н – теплоперепад на турбину, кДж/кг.

g_R – коэффициент недовыработки.

a_R – относительный расход пара из отбора турбины на деаэратор.

h_ЭМ – электромеханический КПД турбогенератора.

Теплоперепад на турбину равен:

Коэффициент недовыработки:                 (2)           [1, стр. 11]

Относительный расход пара из отбора турбины на          деаэратор:                                     (3)           [1, стр. 11]

Электромеханический КПД принимаем равным h_ЭМ=0,98 согласно рекомендациям [1, стр. 11].

Подставляя полученные данные в формулу (1) находим:   кг/с.

3.1. Теплота расходуемая на выработку электроэнергии, кВт:

                                                         (4)          [1, стр. 11]

 кВт.

3.2. Теплота отводимая к циркводе в конденсаторе, кВт:

                                            (5)          [1, стр. 11]

кВт.

3.3. Теплота регенеративного подогрева питательной воды в деаэраторе, кВт:

                                                 (6)          [1, стр. 11]

 кВт.

4. Расход топлива на котел, кг/с:

                                                                    (7)          [1, стр. 11]

где  h_к»0,91 – КПД котла (принимается  согласно рекомендациям           [1, стр. 11]).

 - низшая теплота сгорания топлива, МДж/кг.

Отсюда получаем:  кг/с.

5. Теплота  топлива не используемая в котле, кВт:

                                               (8)          [1, стр. 11]

кВт.

6. Расход электроэнергии на собственные нужды.

6.1. Расход электроэнергии на тягодутьевые установки, кВт:

                                                          (9)          [1, стр. 11]

где y_ТД  - удельный расход электроэнергии (с учетом коэффициента запаса),  кВт_*ч/т, принимаем y_ТД=7,8 при работе на угле [1, стр. 12].

Отсюда  кВт.

6.2 Расход электроэнергии на топливоприготовление:

                                                          (10)          [1, стр. 12]

где y_ТП=30 при сжигании каменных углей [1, стр. 12].

Отсюда кВт.

6.3. Расход электроэнергии на циркуляционные, конденсатные насосы:

                                            (11)          [1, стр. 12]

где y_ЦН»6,5 для оборотных систем водоснабжения [1, стр. 12].

Отсюда кВт.

6.4. Расход электроэнергии на питательные насосы:

Отсюда                                    (12)          [1, стр. 12]

где h_пн – КПД насоса, h_пн=0,84 [1, стр. 12].

Р₀ – давление перегретого пара, бар.

кВт.

6.5. Суммарный расход электроэнергии:

                                      (13)          [1, стр. 12]

    кВт

7. КПД по отпуску электроэнергии:

       (14)          [1, стр. 12]

где h_сн – КПД собственных нужд.

h_тр – КПД транспорта, h_тр »1[1, стр. 12].

h_тг – КПД турбогенераторной установки по производству электроэнергии.

                                                     (15)          [1, стр. 12]

                                                                (16)          [1, стр. 12]

Подставляя все данные в формулу (14) получим:

8. Удельный расход условного топлива на отпускаемую электроэнергию, кг.у.т./(кВт_*ч):

                     (17)          [1, стр. 12]

Схема энергобаланса представлена на рис.1.

Теплофикационный режим

9. Расход пара на турбину, кг/с:

                      (18)          [1, стр. 12]

где g_Т= g_R – коэффициент недовыработки;

      (19)          [1, стр. 13]

Таким образом, расход пара  кг/с.

10. Тепло, отпускаемое потребителям тепла, кВт:

                                     (20)          [1, стр. 13]

где h_СУ – КПД сетевой установки, h_СУ=0,97 по рекомендации [1, стр. 13].

кВт.

11. Теплота, расходуемая на выработку электроэнергии, кВт:

                                  (21)          [1, стр. 13]

кВт.

К циркводе в конденсаторе отводится, кВт:

                               (22)          [1, стр. 13]

кВт.

Теплота регенерации, кВт:

                                             (23)          [1, стр. 13]

кВт.

12. Расход топлива на котел, кг/с:

                            (24)          [1, стр. 14]

 кг/с.

13. Неиспользованное в котле тепло, кВт:

                                            (25)          [1, стр. 14]

кВт

14. Расход электроэнергии  на собственные нужды, кВт:

Расход электроэнергии на тягодутьевые установки, кВт:

По формуле (9):  кВт.

Расход электроэнергии на топливоприготовление:

По формуле (10): кВт.

Расход электроэнергии на циркуляционные, конденсатные насосы:

                                    (26)          [1, стр. 14]

кВт.

Расход электроэнергии на питательные насосы:

По формуле (12) кВт.

Расход электроэнергии на насосы сетевой установки:

                                                    (27)          [1, стр. 14]

где y_СУ – удельный расход электроэнергии, y_СУ»11 (кВт_*ч)/т.

кВт.

Суммарный расход электроэнергии:

                                (28)          [1, стр. 14]

кВт.

15. КПД по отпуску электроэнергии:

            ( 29)          [1, стр. 14]

По формуле (15):

По формуле (16):

Согласно рекомендации  [1, стр. 14] h_тр »1.

Подставляя данные в формулу (29) получим:

КПД по отпуску тепла:

                                                             (30)          [1, стр. 14]

16. Удельный расход условного топлива на отпускаемую электроэнергию, кг.у.т./(кВт_*ч)

По формуле (17):  кг.у.т./(кВт_*ч)

Удельный расход условного топлива на отпускаемое тепло, кг.у.т./(кВт_*ч тепла):

                                                                  (31)          [1, стр. 14]

, кг.у.т./(кВт_*ч тепла)

на отпуск 1 ГДж  тепла:

                                                                    (32)          [1, стр. 14]

  кг.у.т./(ГДж тепла)

Схема энергобаланса представлена на рис.2.

Определение эксергетической эффективности энергоблока.

Конденсационный режим

17. Химическая эксергия топлива, кВт:

                                                               (33)          [1, стр. 15]

кВт                         

18. Эксергетическая потеря в котле, кВт:

                                                           (34)          [1, стр. 15]

где  - неиспользованная в котле химическая эксергия топлива (потеря эксергии)  (35)          [1, стр. 15].

Потеря эксергии от неравновесных процессов горения топлива и теплообмена в котле:        (36)          [1, стр. 15].

кВт.

кВт.

Подставляем все данные в формулу (34): кВт.

19. Приращение эксергии пара в котле, кВт:

                                               (37)          [1, стр. 16].

кВт

20. Потеря эксергии от неравновесного расширения пара в турбине, кВт:

                                                  (38)          [1, стр. 16].

где                                           (39)          [1, стр. 16].

Отсюда кВт.

21. Потеря эксергии от теплообмена в деаэраторе при конечной разности температур, кВт:

                           (40)          [1, стр. 16].

кВт.

22.Потеря эксергии от механического и электрического трения, МВт:

                                                                  (41)          [1, стр. 16].

МВт

23. Потеря эксергии в конденсаторе равна нулю, т.к.  [1, стр. 16].

24. Эксергетический КПД энергоблока по отпуску  электроэнергии:

                                   (42)          [1, стр. 16].

где эксергетические КПД:

- котла                                (43)          [1, стр. 16].

- турбогенератора             (44)          [1, стр. 16].

- собственных нужд                           (45)          [1, стр. 16].

По формуле (42) эксергетический КПД энергоблока по отпуску  электроэнергии:

25. Удельный расход условного топлива на отпускаемую электроэнергию, кг.у.т./(кВт_*ч):

                                (46)          [1, стр. 16]

Схема энергобаланса представлена на рис.3.

Теплофикационный режим

26. Химическая эксергия топлива, кВт:

По формуле (33): кВт.

27. Эксергетическая потеря в котле, кВт.

-  неиспользованная в котле химическая эксергия топлива (потеря эксергии)  по формуле (35): кВт.

-  потеря эксергии от неравновесных процессов горения топлива