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 ηt за счет использования пара более высоких начальных параметров (Р и t
).
5. Увеличение ηt за счет регенеративного подогрева питательной воды.
Необходимый расход пара Д, кг/ч, через турбину (рисунок 3) определяется по формуле:
Д = Дотб1 + Дотб2 + Дк,
(8)
где Дотб1 – величина отбора пара для производственных нужд, кг/ч;
Дотб2 – величина отбора пара для бытовых и производственных подогревателей, кг/ч;
Дк – количество пара, поступающего в конденсатор, кг/ч, определяется из уравнения теплового баланса.
N·103·860·4,18 = [Дотб1(i1– iотб1)+ Дотб2(i1– iотб2)+ Дк(i1– i2д)] ´ηмех· ηг,
(9)
где N – мощность турбины, МВт;
iотб1, iотб2 – энтальпии пара в соответствующих местах отбора, кДж/кг;
i2д – энтальпия пара, поступающего в конденсатор, кДж/кг;
ηмех, ηг – 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;
hi = h0 · η0i – действительный теплоперепад, где η0i – относительный внутренний КПД турбины (выбирается в пределах 71-80%).
Величины hiотб1 и hiотб2 вычисляются аналогично:
h01 = i1 – iотб1; h02 = i1 – iотб2;
hiотб1 = h01 · η0i; hiотб2 = h02 · η0i.
Часовой расход топлива на ТЭЦ ВТЭЦ, кДж/ч, определяется с помощью уравнения теплового баланса котельного агрегата:
ВТЭЦ· ·
ηКА = Д (i1 – iпв), (10)
где ηКА – КПД котельного агрегата, выбирается в пределах 81-86% (более высокие значения соответствуют более мощным котлам);
– теплота сгорания топлива, кДж/кг;
iпв – энтальпия питательной воды, кДж/кг:
iпв = αотб1·i′отб1+ αотб2·i′отб2+ αк·i′2д, (11)
где α – количество пара (конденсата) в соответствующем месте отбора в долях, т.е.
αотб1+ αотб2+ αк=1; αотб1= ;
αотб2 = ; αк =
. (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 Вобщ при раздельной выработке электроэнергии и тепла рассчитывают расход топлива на КЭС-I ВКЭС-I (рисунок 1):
, (13)
и расход топлива в производственно-отопительной котельной Впр-от (рисунок 5):
|
. (14)
Тогда Вобщ= ВКЭС-I+ Впр-от. (15)
Расход пара ДКЭС-I определяется из уравнения теплового баланса:
N·103·860·4,18 = ДКЭС-I(i1– i2д) ·ηмех· ηг. (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 ВКЭС-II – расход топлива на КЭС-II.
, (21)
где ДКЭС-II – паропроизводительность котла на КЭС-II, кг/ч, определяется из уравнения теплового баланса:
N·103·860·4,18 = ДКЭС-II ( –
) ·ηмех· ηг. (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 Ротб2 на КЭС-II (рисунок 6) позволяет повысить ηt всей установки на величину
, (26)
где – термический КПД регенеративного цикла, равный
. (27)
Доля отбора пара на регенерацию αрег 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