Расчет принципиальной тепловой схемы энергоблока

 

Федеральное государственное автономное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Политехнический институт

Кафедра ТЭС

КУРСОВАЯ РАБОТА

РАСЧЕТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ЭНЕРГОБЛОКА

Красноярск 2014

Содержание

Введение

1. Исходные данные

. Процесс расширения пара в турбине

. Определение расходов острого пара и питательной воды

. Расчет элементов тепловой схемы

. Решение матрицы методом Крамера

. Определение расчетной мощности отсеков паровой турбины

. Код программы

. Вывод результатов машинных вычислений

. Технико-экономические показатели

Заключение

Список использованных источников

Введение

Электрической станцией называется энергетическая установка, служащая для преобразования природной энергии в электрическую. Наиболее распространены тепловые электрические станции (ТЭС), использующие тепловую энергию, выделяемую при сжигании органического топлива (твердого, жидкого и газообразного). На тепловых электростанциях вырабатывается около 76% электроэнергии, производимой на нашей планете. Это обусловлено наличием органического топлива почти во всех районах нашей планеты; возможностью транспорта органического топлива с места добычи на электростанцию, размещаемую близ потребителей энергии; техническим прогрессом на тепловых электростанциях, обеспечивающим сооружение ТЭС большой мощности; возможностью использования отработавшего тепла рабочего тела и отпуска потребителям, кроме электрической, также и тепловой энергии (с паром или горячей водой) и т.п. Принципиальная тепловая схема является одной из основных схем электростанции. Такая схема дает представление о типе электростанции и принципе ее работы, раскрывая суть технологического процесса выработки энергии, а также характеризует техническую оснащенность и тепловую экономичность станции. Она необходима для расчета теплового и энергетического балансов установки.

В ходе расчета принципиальной тепловой схемы энергоблока основными целями являются - ознакомление с составом основного и вспомогательного оборудования электростанции и способами его включения в тепловую схему энергоблока; ознакомление с методикой расчета упрощенной принципиальной тепловой схемы (ПТС) энергоблока, разработка алгоритма и составление программы расчета ПТС. Выполнение расчета ПТС на ЭВМ.

1. Исходные данные

Дана принципиальная тепловая схема ТЭС, включающая паровой котел (ПК), подогреватели высокого давления (ПВД-1, ПВД-2), питательный насос (ПН), деаэрационную установку (Д),два подогревателя низкого давления (ПНД-1, состоящий из собственного подогревателя (СП) и охладителя дренажа (ОД) и ПНД-2), испарительную установку (И), конденсатный насос (КН), конденсатор турбины (К). В ПВД и ПНД-2 конденсат пара сливается каскадно, а ПНД-1 по предвключенной схеме с помощью дренажного насоса (ДН). Восполнение потерь пара и воды в схеме осуществляется за счет подпитки в тепловую схему химически очищенной воды, подаваемой в испаритель через водо-водяной теплообменник ПХОВ. Вода в ПХОВ нагревается за счет слива соленой воды из расширителя непрерывной продувки (Pр).

Рисунок 1 - Принципиальная тепловая схема

ВеличинаОбозначениеЗначениеРазмерностьНоминальная электрическая нагрузка200МВтДавление пара перед турбиной14МПаТемпература пара перед турбиной550ºCДавление пара в первом отборе2,8МПаДавление пара во втором отборе2,0МПаДавление пара в третьем отборе0,3МПаДавление в деаэраторе0,7МПаДавление в конденсаторе турбины0,006МПаДавление химически очищенной воды0,03МПаТемпература хим. очищенной воды30ºСТемпература слива45ºСОтносительно внутренний КПД отсека турбины0,88Электромеханический КПД0,99

2. Процесс расширения пара в турбине

Рисунок 2 - Процесс расширения в проточной части турбины

Первая отсек:

Вторая отсек:

Третья отсек:

Четвертая отсек:

3. Определение расходов острого пара и питательной воды

где - коэффициент регенерации, для расчета ПТС, принимается ориентировочно в диапазоне 1,151,3; - электрическая мощность, кВТ; - электромеханический к.п.д., принимается в расчетах равным ; , - коэффициент недовыработки паром соответственно отопительного и теплофикационного отборов.

Расход питательной воды для барабанного котла определяется по формуле:

где - внутренние потери пара и конденсата, ;

- расход пара на собственные нужды станции, ;

- расход котловой воды в расширители непрерывной продувки,

4. Расчет элементов тепловой схемы

Рисунок 3 - Расчетная схема расширителя непрерывной продувки

Материальный баланс для Р:

Тепловой баланс для Р:

Рисунок 4 - Расчетная схема ПХОВ

Тепловой баланс для ПХОВ:

Рисунок 5-Расчетная схема Деаэрационной установки

Материальный баланс для Д:

Тепловой баланс для Д:

Рисунок 7-Расчетная схема для КН

Рисунок 8-Расчетная схема для ДН

Рисунок 9-Расчетная схема ПНД-1

Тепловой баланс для зоны ОД:

Тепловой баланс для зоны СП:

Рисунок 10-Расчетная схема ПНД-2

Рисунок 11-Расчетная схема ПВД-2

Рисунок 12-Расчетная схема ПВД-1

Рисунок 13-Расчетная схема для Испарителя (И)

Материальный баланс для И:

Тепловой баланс для И:

5. Решение матрицы

Решим данную систему уравнений методом Крамера, реализуя его в Mathcad. Находим неизвестные величины

Ответы:

6. Определение расчетной мощности отсеков паровой турбины

где - расчетная мощность i-го отсека турбины, кВт; - расход пара через i- й отсек турбины; - действительный теплоперепад на i- й отсек.

Путем сравнения заданной электрической мощности ( и расчетной ) обосновывается вывод о необходимости уточнения расчета. При этом определяется погрешность расчета (), которая затем сравнивается с допустимой погрешностью

Если , то расчет заканчивается. Поскольку , то расчет повторяется с уточнением значения коэффициента регенерации:

1,18

. Код программы

double h0, S1,S2,S3,S4, h1t, H01, H1, h1, h2t, H02, H2, h2, h3t, H03, H3, h3, h4t, H04, Hк, hк, Pпв,Pок,D0,Dхов,Gпв,hп2,hд2,h1п,hпр, h1пр,hп3,h1и,h1пр1,hп1,hд1,hсп,tсп,hсп2,tсп2,hпв1,дt2,hпв,hд3,hок5,tок5,h1д3,t1д,hок3,tок3,hди,hсл,hхов,дt1,hК,Pб,Vвс,Gпр,hд,Wэ1,jWэ,Dк,nka, Qpn,B,Qk,nbrэ,bээкэс,э = 200,= 14.0,= 550,= 2.8,= 2.0,= 0.3,д = 0.7,к = 0.006,

Pр = 0.7,хов = 0.03,хов = 30,сл = 45,i = 0.88,эм = 0.99,н=0.7,т=0.98,= 1.3;= WS.hpt(P0, t0);= WS.spt(P0, t0);t = WS.hps(P1, S1);= h0 - h1t;= H01 * n0i;= h0 - H1;=WS.sph(P1,h1);t = WS.hps(P2, S2);= h1 - h2t;= H02 * n0i;= h1 - H2;=WS.sph(P2,h2);t = WS.hps(P3, S3);= h2 - h3t;= H03 * n0i;= h2 - H3;=WS.sph(P3,h3);t = WS.hps(Pк, S4);= h3 - h4t;к = H04 * n0i;к = h3 - Hк;.Rows.Clear();.Rows.Add("1", H01, h1);.Rows.Add("2", H02, h2);.Rows.Add("3", H03, h3);.Rows.Add("4", H04, hк);

//ЭНТАЛЬПИИ

//деаэраторп2=h2;д2=WS.hfp(P2);

h1п=WS.hgp(Pр);

//расширительб=1.1 * P0;пр=WS.hfp(Pб);пр=WS.hfp(Pр);

//испарительп3=h3;и=WS.hgp(Pхов);пр1=WS.hfp(Pхов);д=WS.hfp(P3);

//ПВД-1п1=h1;д1=WS.hfp(P1);сп=WS.ts(P1)-3;сп2=WS.ts(P2)-3;пв=1.3 * P0;сп=WS.hpt(Pпв,tсп);сп2=WS.hpt(Pпв,tсп2);

//ПВД-2

дt2=(((Pпв-Pд)*(Vвс=WS.vfp(Pд)))/nн)*1000;пв=WS.hfp(Pд);пв1=hпв+дt2;

//СПд3=WS.hfp(P3);ок5=WS.ts(P3)-3;ок = Pд;ок5=WS.hpt(Pок,tок5);

//ОДок3=WS.ts(Pхов)-3;ок3=WS.hpt(Pок,tок3);д=tок3+8;д3=WS.hpt(P3,t1д);

//ПНДди=WS.hfp(P3);

//ПХОВсл=WS.hpt(Pр,tсл);хов=WS.ts(tхов);

//Точки смешения

дt1=(((Pок-Pк)*0.0011)/nн)*1000;К=WS.hfp(Pк);

do

{= Kreg * (Wэ*1000 / ((H1 + H2 + H3 + Hк) * nэм));хов = D0 * 0.01 + D0 * 0.03 + D0 * 0.02;пв = D0 + D0 * 0.01 + D0 * 0.03 + D0 * 0.02;

//G продувкипр = D0 * 0.03;[,] A = new double[,] {

{0,0,0,0,0,0,0,(hп3-h1д3)*nт,0,0,-(hок5-hок3),0,0},

{0,0,(hп3*nт-hд),0,0,0,(h1пр-hсл)*nт,0,-h1и,-h1пр1,0,0,0},

{h1п*nт,0,hд,hп2,hд2,hд2,0,h1д3,0,0,hок5,0,0},

{1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,0,0,0},

{1,0,0,0,0,0,1,0,0,0,0,0,0},

{h1п,0,0,0,0,0,h1пр,0,0,0,0,0,0},

{0,0,0,0,0,0,0,0,1,1,0,0,0},

{0,0,0,0,(hп1-hд1)*nт,0,0,0,0,0,0,0,0},

{0,0,0,0,(hд1-hд2),(hп3-h1д3)*nт,0,0,0,0,0,0,0},

{0,0,0,0,0,0,0,0,h1и*nт,h1пр,-hок3,дt1,hК},

{0,0,0,0,0,0,0,0,0,1,-1,1,0},

{0,-1,0,0,0,0,0,1,0,0,1,0,0},

{0,0,0,0,0,0,0,0,1,0,0,-1,1}};[] x = new double[13];[] M = new double[] {0,-Dхов*hхов,Gпв*hпв,Gпв, Gпр,Gпр*hпр,Dхов,Gпв*(hсп-hсп2),Gпв*(hсп2-hпв1),0,0,0,0};= G.GSolve(A,M);

//определение расчётной электрической мощностиэ1 = D0 * H1 * nэм + (D0 - x[4]) * H2 * nэм + (D0 - x[4] - x[5] - x[3]) * H3 * nэм + (D0 - x[4] - x[5] - x[3] - x[7] - x[2]) * Hк * nэм;

//Погрешностьэ = Math.Abs((Wэ1 - Wэ*1000) / (Wэ*1000))*100 ;.Rows.Add(Kreg, D0, Gпв, x[0], x[1], x[2], x[3], x[4], x[5], x[6], x[7], x[8], x[9], x[10],x[11],x[12], Dхов, Wэ1, jWэ);

Kreg = Kreg * Wэ * 1000 / Wэ1;

} while (jWэ > 0.5);

//Расход условного топлива на ТЭС (КЭС или ТЭЦ)= 0.91;= 29330;= D0 * (h0 - hсп) / (nka * Qpn);

//Коэффицент полезного действия брутто на выработке электроэнергииэ = Wэ * 1000 / (B * Qpn);

//Удельный расход условного топлива на выработку

bээкэс = 0.123 / nbrэ;.Rows.Add("B", B);.Rows.Add("Qk", Qk);.Rows.Add("nbrэ", nbrэ);

dataGridView3.Rows.Add(" bээкэс", bээкэс);

. Вывод результатов машинных вычислений

Рисунок 13 - Вывод результатов машинных вычислений

9. Технико-экономические показатели

1) Общий расход топлива

2) Коэффициент полезного действия брутто на выработке электроэнергии

3) Удельный расход условного топлива на выработку 1 кВт*ч:

Заключение

турбина пар энергоблок тепловой

При выполнении расчета принципиальной тепловой схемы энергоблока ознакомились с составом основного и вспомогательного оборудования электростанции и способами его включения в тепловую схему энергоблока; с методикой расчета упрощенной принципиальной тепловой схемы (ПТС) энергоблока, разработали алгоритм и составили расчетную программу расчета ПТС. Выполнение расчета ПТС произведено на ЭВМ. В ходе чего были определены параметры и расходы теплоносителей во всех расчетных точках схемы.

В работе были определены параметры и расходы пара и воды на ТЭЦ и показатели ее экономичности. Была построена h-s диаграмма процесса расширения пара в проточной части турбины. Давления пара в отборах на регенерацию, выбраны из условия распределения подогрева воды по ступеням. При уточнении электрической мощности турбоустановки погрешность составила 0,03%. Поскольку уточненное значение коэффициента регенерации лежит в допустимых пределах, то результаты расчета считаем приемлемыми. Посчитали технико-экономические показатели.

Полученные результаты: расход острого пара составляет Расход питательной воды для барабанного котла составляет Коэффициент полезного действия брутто на выработке электроэнергии Удельный расход условного топлива на выработку 1 кВт*Ч составляет .

Список использованных источников

1 Математическое моделирование теплоэнергетических задач на ЭВМ: Методические указания по лабораторным работам для студентов специальностей - "Тепловые электрические станции", - "Промышленная теплоэнергетика" / Сост. Е. А Бойко, Д. Г. Дидичин, П.В. Шишмарев; КГТУ. Красноярск, 2001. 127с.

СТО 4.2-07-2012. Система менеджмента качества. Общие требования к построению, изложению и оформлению документов учебной деятельности. Введен взамен СТО 4.2-07-2010. Дата введения 27 февраля 2012 года. Красноярск ИПК СФУ, 2012. 57с.

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

Больше работ по теме: