Расчёт тепловой парогазовой установки

Из точки 1д проводим вертикаль до изобары  = = 0,0035 и находим необходимые данные.

Температура пароводяной смеси, из таблиц состояния воды и водяного пара при = 0,0035 и = = 7,237

 

= 26,7

 

Энтальпия воды и водяного пара в  точке Ка, с таблиц состояния воды и водяного пара, при  = 0,0035 и = 26,7

 

= 111,8 ;   = 2549,5

 

Энтропия воды и водяного пара в  точке Кa, с таблиц состояния воды и водяного пара при давлении = 0,0035 и температуре = 26,7

- воды

 

= 0,391 ; 

 

- водяного пара

 

= 8,521

 

Определим степень сухости пара в точке Ка

 

= = = 0,842

 

Энтальпия пароводяной смеси в точке  Ка

 

= _* + _*(1 - ) = 2549,5_*0,842 + 111,8_*(1 - 0,842) = 2164,3

 

Располагаемый теплоперепад от точки 1 до точки Ка

 

= - = 2648 - 2164,3 = 483,7

 

1.2.10 Отбор № 1 точка К.

 

Действительный теплоперепад от точки 1 до точки К с учетом КПД части  низкого давления паровой турбины.

 

= _* = 0,65_*483,7 = 314,4

 

Энтальпия точки К

 

= - = 2648 - 314,4 = 2333,6

Температура пароводяной смеси, из таблиц состояния воды и водяного пара, в точке К при = 0,0035 и энтальпии = 2333,6

 

= 26,7

 

Энтальпия в точке К, из таблиц состояния воды и водяного пара, при = 0,0035 и температуре = 26,7

- воды

 

= 111,8 ;

 

- водяного пара

 

= 2549,5

 

Определим степень сухости пара в точке  К

 

= = = 0,911

 

Энтропия в точке К, из таблиц состояния воды и водяного пара при давлении = 0,0035 и температуре = 26,7

- воды

 

= 0,391 ;

 

- водяного пара

 

= 8,521

 

Энтропия  в точке К

 

= _* + _*(1 - ) = 8,521_*0,911 + 0,391_*(1 - 0,911) = 7,797

 

Запишем параметры пара в основных точках процесса в таблицу 1.1

 

 

Параметры пара в основных точках процесса

№	Точка Па-раметр	О	3a	3	2a	2	1a	1	1д	Ka	K
a	b	c	d	e	f	g	h	i	j	k	l
3	,	13,5	2	2	0,6	0,6	0,15	0,15	0,12	0,0035	0,0035
4	,	510	231,1	291,7	158,8	187,7	111,3	111,4	104,8	26,7	26,7
5	,	3358,4	2853,2	3004,8	2745,7	2823,4	2572,9	2648	2648	2164,3	2333,6
6	,	-	-		670,4	-	467,1	434,2	431,0	111,8	111,8
7	,	-	-	-	2756,1	-	2693,1	2681,2	2680,0	2549,5	2549,5
8	,	6,45	6,45	6,734	6,734	6,91	6,91	7,223	7,237	7,237	7,797
9	,	-	-	-	1,931	-	1,434	1,347	1,339	0,391	0,391
10	,	-	-	-	6,759	-	7,223	7,312	7,321	8,521	8,521
11	,	-	-	-	0,995	-	0,946	0,985	0,986	0,842	0,911

 

По данным таблицы 1.1 строим процесс расширения в турбине, представленный на рисунке 1.2.

 

 

1.3 Достоинства и недостатки парогазовых установок.

 

Достоинство ПГУ. Более  высокий КПД цикла так как  работают два рабочего тела, у одного начальная температура = 700 , конечная = 350 , у другого = 510 , = 25 . При организации совмещенного цикла отработавшее первое рабочее тело (продуты сгорания) отдают часть своей теплоты для нагрева второго рабочего тела (питательной воде). Таким образом КПД ПГУ доходит до 50 %. Снижение расхода металла, строительных площадей, стоимости оборудования с монтажом и т. д. позволяет снизить себестоимость вырабатываемой электроэнергии по сравнению ГТУ отдельно от ПГУ.

Недостатки. Поскольку в ГТУ используется жидкое или газообразное топливо то такое соединение ГТУ с ПТУ целесообразно принимать во время пиковых нагрузок, а при отключении ГТУ происходит снижение КПД установки ниже КПД ПТУ это связано с особенностями ВПГ - его эффективность (организация процесса горения) резко падает, а также всего технологического процесса (необходимо больше пара на подогрев питательной воды, из - за уменьшения пара в проточной части турбины её КПД падает).

 

 

2. Расчет тепловой схемы паровой  части ТЭС, мощность на клеммах генератора паровой турбины.

 

Составим уравнения теплового  баланса для каждого подогревателя.

Уравнения теплового балансов составляется с подстановкой расхода пара и  воды в долях относительно .

Температура конденсата на выходе из поверхностного подогревателя находится как температура насыщения пара при данном давлении отбора.

 

2.1 Подогреватель П1.

Давление  греющего тела на входе в подогреватель П1

 

= = 0,15

 

Температура поступающего в подогреватель 1 греющего тела

 

= = 111,4

 

Энтальпия воды поступающей смеси греющего тела

 

= = 434,2

 

Энтальпия пара в поступающей пароводяной  смеси греющего тела

 

= = 2681,2

 

Сухость пара греющего тела в подогревателе П1 (в поверхностном подогревателе пар охлаждается до жидкого состояния, конденсируется)

 

= 0

 

Энтальпия греющего тела после поверхностного нагревателя П1

 

= _* + _*(1 - ) = 2681,2_*0 + 434,2_*(1 - 0) = 434,2

 

Недогрев  питательной воды в регенеративном подогревателе¹

 

= 5

 

Температура питетельной воды на выходе из подогревателя П1

 

= - = 111,4 - 5 = 106,4

 

Энтальпия, из таблиц состояния воды и водяного пара, нагреваемого тела (питетельной воды) на выходе из подогревателя П1 при давлении = = 0,12 и температуре = 106,4

 

= 349,4

 

Энтальпия нагреваемого тела (питательной воды) на входе в П1

 

= = 111,8

 

Составим уравнение теплового  балланса для подогревателя П1

 

_* - _* = _* - _*

 

или

 

=

 

или

 

= _* = _* = 0,106_*

 

2.2 Подогреватель П2 (деаэратор).

 

Давление греющего тела на входе  в подогреватель П2

 

= = 0,6

 

Температура на входе в подогреватель П2 греющего тела

 

= = 106,4

 

Энтальпия грещей смеси на входе  в подогреватель П2

 

= 2823,4 = 2823,4

 

Энтальпия насыщеной воды, из таблиц состояния воды и водяного пара, при давлении = 0,6 и температуре = 106,4

 

= 1213,9

 

Коэффициет общего количества тепла  поступающего в систему

 

= 1

 

Составляем уравнение теплового баланса

 

_* + _* + _* + _* + _* = _*

 

Уравнение материального баланса

 

+ + + + =  

 

2.3 Подогреватель П3.

 

Давление греющего тела на входе  в подогреватель П3

 

= = 2

 

Энтальпия на греющего тела на входе  в П3

 

= = 3004,8

 

Энтальпия на входе в П3 насыщенной воды, из таблиц состояния, при = 2 = 2 и энтальпии поступающей смеси = 3004,8

 

= 908,5

 

Температура на входе в П3 насыщенной воды в составе поступающей смеси, из таблиц состояния воды и водяного пара, при = 2 и энтальпии поступающей смеси = 3004,8

 

= 212,4

 

Недогрев питательной воды регенеративного  подогревателя П3

 

= 3 … 5 = 5 ²

 

Температура нагреваемого тела на выходе из подогревателя П3

 

= - = 212,4 - 5 = 207,4

 

Давление нагреваемого тела на выходе из подогревателя П3

 

= = 13,5

 

Энтальпия питательной воды в смеси нагреваемого тела, из таблиц состояния воды и водяного пара, на выходе из подогревателя П3 при давлении = 13,5 и температуре = 207,4

 

= 912,6

 

Энтальпия смеси нагреваемого тела, из таблиц состояния, на выходе из подогревателя П3 при давлении = 13,5 и температуре = 207,4

 

= 890,3

 

Уравнение теплового баланса П3

 

_* + _* = _* + _*      

 

Определим, используя 2.2, коэффициент  для подогревателя П3

 

_* - _* = _* - _*       

 

отсюда

 

_* = _*       

 

отсюда

 

= = = 0,011

 

2.4 Подогреватель СП.

Энтальпия пароводяной смеси на выходе из подогревателя СП

 

= 2648 = 2648

 

Энтальпия воды в смеси на выходе из подогревателя СП

 

= 431,0 = 431,0

 

Уравнение теплового баланса для  СП, с учетом заданного 

 

_* = _* +          

 

Используя 2.5 определим расход пара через подогреватель СП

 

_* - _* =          

 

из 2.6

 

_* =          

 

 

из 2.7

 

= = = 45,11

 

Доля расхода на подогревателе СП

 

= = = 0,451

 

2.5 Газовый подогреватель ГП - 2.

 

Подогрев воды в ГП - 2³

 

= 30

 

Температура воды (нагревае-мого тела)  на выходе из ГП - 2

 

= + =

= 111,4 + 30 = 141,4

 

Давление ГП - 2

 

= = 0,15

 

Энтальпия перегретой воды, из таблиц состояния, на выходе из ГП - 2 при давлении = 0,15 и температуре = 141,4

 

= 595,0

 

Составляем систему уравнений  из двух уравнений теплового баланса (для П1 и П2), а также уравнение  материального баланса для П2.

 

 

 

Выразим из третьего уравнения  , подставим в него вместо его значение из второго уравнения, полученное выражение подставим в первое уравнение вместо .

 

 

 

 

 

_* + _* + _* + 0,106_** + ( - - 0,106_* - - )_* =

= _*

 

( - - 0,106_* - - )_* =

= _* - _* - _* - _* - 0,106_**

 

 _* - _* - 0,106_** - _* - _* =

= _* - _* - _* - _* - 0,106_**

 

_* - _* - 0,106_** + 0,106_** =

= _* - _* - _* - _* + _* + _*

 

_*( - - 0,106_* + 0,106_*) =

= _* - _* - _* - _* - _* + _* + _*

 

= =

= = 0,270

 

Коэффициент расхода на подогреватель П1

 

= 0,106_* = 0,106_*0,270 = 0,029

 

Коэффициент расхода отбора П2

 

= - - - - = 1 - 0,270 - 0,029 - 0,011 - 0,451 = 0,239

 

Абсолютное значение отбора 1

 

= _* = 0,029_*100 = 2,9

 

Абсолютное значение отбора 2

 

= _* = 0,239_*100 = 23,9

 

Абсолютное значение отбора 3

 

= _* = 0,011_*100 = 1,1

 

Абсолютное значение отбора точки  К

 

= _* = 0,270_*100 = 27

 

Абсолютное значение отбора на СП

 

= _* = 0,451_*100 = 45,1

 

Произведение⁴

 

= 0,99

 

Мощность паровой турбины

 

= _*[(_*(3358,4 - 2333,6) + _*(3358,4 - 2333,6) + ( + )_*(3358,4 - 2333,6) + _*(3358,4 - 2333,6))] =

= 0,99_*[(27_*(3358,4 - 2333,6) + 1,1_*(3358,4 - 3004,8) + (2,9 + 45,1)_*(3358,4 - 2333,6) + 23,9_*(3358,4 - 2823,4))] = 89135,1 = 89,1 3358,4

 

 

 

 

3. Мощность, потребляемая компрессором, температура воздуха на выходе из компрессора.

 

Определяем давление воздуха за компрессором

 

= _*           

 

где  = 0,1 - давление наружного воздуха при нормальных условиях.

Тогда используя 3.1 определим давление воздуха за компрессором

 

= _* = 5_*0,1 = 0,5

 

Температура наружного воздуха в Кельвинах

 

= + 273 = 10 + 273 = 283

 

Определяем температуру воздуха за компрессором

 

= _*          

 

где  = 1,4 - показатель адиабаты  для воздуха.⁵

Тогда используя 3.2 определим в  температуру воздуха за компрессором

 

= _* = 283_*5 = 486,0

 

Внутренняя мощность компрессора

 

=          

 

где  = 1 - теплоемкость воздуха.

Тогда используя 3.3 определим внутреннюю мощность компрессора

 

= = = 42988,2 = 43,0 3358,4

 

Аэродинамическое сопротивление  ГП - 1 и ГП - 2⁶

 

= 0,008

 

Потери давления по газовому тракту от компрессора до газовой  турбины⁷

 

= 0,03

 

Степень расширения газов в турбине

 

= = = 4,352

 

Задаемся расходом газообразного  топлива.

Определяем расход воздуха через газовую турбину

 

= +           

 

где  = 8,2 - расход топлива.⁸

Тогда используя 3.4 определим расход воздуха через газовую турбину

 

= + = 180 + 8,2 = 188,2

 

Коэффициент избытка воздуха

 

=            

 

где  = 10  - теоретически необходимый объем воздуха для сжигания 1 топлива;

= 1   -  удельная масса воздуха.

Тогда используя 3.5 определим коэффициент  избытка воздуха

 

= = = 2,2

 

 

 

4. Мощность на клеммах генератора газовой турбины, температура газов после турбины.

 

Температура газов перед газовой  турбиной в Кельвинах

 

= + 273 = 700 + 273 = 973

 

Температура газов за газовой турбиной⁹

 

= 695

 

Средняя температура газов в турбине

 

= = = 834

 

По средней температуре  = 834 газов в турбине определяем показатель адиабаты расширения газов в газовой турбине (смотри рисунок 4.1)

 

= 1,333

 

Уточненная температура газов после турбины

 

= - _** = 973 - 973_**0,85 = 699,2

 

Разница предварительно принятым значением  и уточненым

 

= = = 4,2 < 5