Расчет основных показателей ТЭЦ и КЭС

 

В этом разделе курсовой работы требуется определить:

1. Паропроизводительность Д парового котла и расход топлива В на ТЭЦ.

2. Суммарный расход топлива В при раздельной выработке электроэнергии и тепла, а также экономию топлива на ТЭЦ по сравнению с раздельной выработкой тепла в производственно-отопительной котельной и электроэнергии на КЭС.

3. Коэффициент использования тепла при комбинированной и раздельной выработке электроэнергии и горячей воды.

4. Экономию топлива и повышение η_t за счет использования пара более высоких начальных параметров (Р и t ).

5. Увеличение η_t за счет регенеративного подогрева питательной воды.

Необходимый расход пара Д, кг/ч, через турбину (рисунок 3) определяется по формуле:

 

Д = Д_отб1 + Д_отб2 + Д_к,

(8)

где Д_отб1 – величина отбора пара для производственных нужд, кг/ч;

Д_отб2 – величина отбора пара для бытовых и производственных подогревателей, кг/ч;

Д_к – количество пара, поступающего в конденсатор, кг/ч, определяется из уравнения теплового баланса.

 

N·10³·860·4,18 = [Д_отб1(i₁– i_отб1)+ Д_отб2(i₁– i_отб2)+ Д_к(i₁– i_2д)] ´η_мех· η_г,

(9)

где N – мощность турбины, МВт;

i_отб1, i_отб2 – энтальпии пара в соответствующих местах отбора, кДж/кг;

i_2д – энтальпия пара, поступающего в конденсатор, кДж/кг;

η_мех, η_г – механический КПД турбины (выбирается в пределах 91-96%) и КПД электрогенератора (94-97%).

Более высокие значения КПД соответствуют более мощным турбинам, работающим на высоких параметрах пара.

 

Рисунок 3 – Расчетная схема ТЭЦ

 

 

 

Рисунок 4 – Процесс расширения пара в турбине

 

Для определения энтальпии в координатах i-S строится график процессов теоретического и действительного расширения пара в турбине (наложением кальки на i-S диаграмму). Действительный процесс расширения пара в турбине сопровождается потерями, учитываемыми КПД. В результате кривая действительного процесса (1-2д) отклоняется вправо от идеального (адиабатного) процесса расширения. Схема построения процессов теоретического м действительного расширения пара приведена на рисунке 4.

На рисунке 4 h₀ = i₁ – i₂ – располагаемый теплоперепад;

h_i = h₀ · η_0i – действительный теплоперепад, где η_0i – относительный внутренний КПД турбины (выбирается в пределах 71-80%).

Величины h_iотб1 и h_iотб2 вычисляются аналогично:

h₀₁ = i₁ – i_отб1; h₀₂ = i₁ – i_отб2;

h_iотб1 = h₀₁ · η_0i; h_iотб2 = h₀₂ · η_0i.

Часовой расход топлива на ТЭЦ В_ТЭЦ, кДж/ч, определяется с помощью уравнения теплового баланса котельного агрегата:

В_ТЭЦ· · η_КА = Д (i₁ – i_пв), (10)

где η_КА – КПД котельного агрегата, выбирается в пределах 81-86% (более высокие значения соответствуют более мощным котлам);

– теплота сгорания топлива, кДж/кг;

i_пв – энтальпия питательной воды, кДж/кг:

i_пв = α_отб1·i′_отб1+ α_отб2·i′_отб2+ α_к·i′_2д, (11)

где α – количество пара (конденсата) в соответствующем месте отбора в долях, т.е.

α_отб1+ α_отб2+ α_к=1; α_отб1= ;

α_отб2 = ; α_к = . (12)

Значения энтальпий отборов i′_отб1, i′_отб2, i′_2д определяются по таблицам «Насыщенный пар и вода на линии насыщения» по известному давлению в конденсаторе [2].

Для определения суммарного расхода топлива В_общ при раздельной выработке электроэнергии и тепла рассчитывают расход топлива на КЭС-I В_КЭС-I (рисунок 1):

, (13)

и расход топлива в производственно-отопительной котельной В_пр-от (рисунок 5):

. (14)

Тогда В_общ= В_КЭС-I+ В_пр-от. (15)

Расход пара Д_КЭС-I определяется из уравнения теплового баланса:

N·10³·860·4,18 = Д_КЭС-I(i₁– i_2д) ·η_мех· η_г. (16)

Значения энтальпий отборов i′_отб1, i′_отб2, i′_2д определяются по таблицам «Насыщенный пар и вода на линии насыщения» по известному давлению в конденсаторе (1), (2). Экономия топлива на ТЭЦ по сравнению с раздельной выработкой энергии равна:

. (17)

 

 

Рисунок 5 – Расчетная схема производственно-отопительной

котельной

Коэффициент использования тепла определяется как отношение полезно использованной теплоты ко всей затраченной:

а) в случае комбинированной выработки энергии (ТЭЦ)

; (18)

б) в случае раздельной выработки энергии

. (19)

Экономия топлива за счет использования на конденсационной электростанции (КЭС-II) пара с более высокими начальными параметрами ( и ), чем на КЭС-I.

, (20)

где В_КЭС-II – расход топлива на КЭС-II.

, (21)

где Д_КЭС-II – паропроизводительность котла на КЭС-II, кг/ч, определяется из уравнения теплового баланса:

N·10³·860·4,18 = Д_КЭС-II ( – ) ·η_мех· η_г. (22)

Для нахождения энтальпий и строится график процессов теоретического и действительного расширения пара с начальными параметрами и в турбине, для этого необходимо провести построения в i-S-координатах аналогично представленным на рисунке 4, но без промежуточных отборов пара.

Изменение термического КПД с использованием пара более высоких начальных параметров определится из выражения:

, (23)

где – термический КПД парового цикла Ренкина на КЭС-I:

; (24)

– термический КПД парового цикла Ренкина на КЭС-II: . (25)

Введение регенеративного подогрева питательной воды за счет отбора пара при давлении Р_отб2 на КЭС-II (рисунок 6) позволяет повысить η_t всей установки на величину

, (26)

где – термический КПД регенеративного цикла, равный

. (27)

Доля отбора пара на регенерацию α_рег определяется из уравнения теплового баланса подогревателя ПДН при условии, что конденсат подогревается до температуры насыщения, соответствующей давлению отбора, т.е. до энтальпии i′_отб2.

. (28)

 

 

Рисунок 6 – Расчетная схема КЭС-II с регенеративным подогревом

питательной воды