Кукрсовая ЭБТ. Курсовая работа по дисциплине экологически безопасные технологии на тэс расчет принципиальной тепловой схемы пгукэс
![]()
|
ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» Кафедра Тепловых электрических станций КУРСОВАЯ РАБОТАпо дисциплине ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НА ТЭС РАСЧЕТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ПГУ-КЭС. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ГАЗОВОЗДУХОПРОВОДОВ ПГУ
Москва, 2022СОДЕРЖАНИЕ Раздел 1. Расчёт принципиальной тепловой схемы ПГУ-КЭС……..………..3 Описание и схема установки…………………………………………..3 Расчёт теплофизических свойств газов……………………………….6 Тепловой расчёт котла-утилизатора ………………………………….8 Расчёт паротурбинной установки в составе ПГУ-ТЭЦ….…………..8 Основные энергетические показатели ……………………...……….14 Раздел 1. Расчёт принципиальной тепловой схемы ПГУ-КЭС Описание и схема установки ![]() Рисунок 1.1.1 – Принципиальная тепловая схема парогазовой ТЭС КВОУ – комплексная воздухоочистительная установка; ЭГ – электрогенератор; К – компрессор; КС – камера сгорания; ГТ – газовая турбина; ГТУ – газотурбинная установка; КУ – котёл-утилизатор; ПЕ – перегреватель; И – испаритель; ЭК – экономайзер; ГПК – газовый подогреватель конденсата; ГВТО – газоводяной теплообменник; Б – барабан; НЦ – насос циркуляции; НР – насос рециркуляции; ПН – питательный насос; КН – конденсаторный насос; СП – сетевой потребитель; ОПМ – общая паровая магистраль; ПТ – паровая турбина; К – конденсатор. Парогазовая ТЭС выполнена по дубль-блочной схеме с одноконтурными котлами-утилизаторами. Воздух через КВОУ поступает в две газотурбинные установки. В каждой из них он сжимается в компрессоре, в камере сгорания смешивается с топливом и сгорает, после чего поступает в турбину, в которой происходит расширение газа и выработка электроэнергии в электрогенераторе. Отработавшие в турбине газы поступают в котлы утилизаторы, установленные вертикально после каждой ГТУ, где отдают свою тепловую энергию и уходят в дымовую трубу. В котлах-утилизаторах расположены нагревательные и испарительные поверхности. Предварительно нагретая в экономайзере вода поступает в барабан, замкнутый на контур циркуляции, где образуется пароводяная смесь. Пароводяная смесь возвращается в барабан, в котором происходит сепарация пара и воды. В связи с вертикальным расположением котлов утилизаторов в контур необходимо включить насос циркуляции, который будет создавать давление для движения пароводяной смеси в испарителе. Образованный в испарителях пар поступает в перегреватели, после которых собирается в общую паровую магистраль и направляется к паровой турбине, вырабатывающей электричество на собственном электрогенераторе. Отработавший пар превращается в воду в конденсаторе, которую конденсаторный насос прокачивает обратно к трём котлам-утилизаторам. Для повышения температуры конденсата перед подачей его в деаэратор, воду нагревают в газовом подогревателе конденсата. В связи с низкой температурой конденсата и во избежание образования низкотемпературной коррозии в котле-утилизаторе устанавливается насос рециркуляции. Подогретый конденсат поступает в деаэратор, где происходит его очистка отборами пара из турбины. Чистая вода через питательный насос поступает в экономайзер. В схеме ПГУ ТЭС предусмотрен также нагрев воды для сетевого потребителя. Нагрев воды происходит в газоводяном теплообменнике, установленном в каждом из двух котлов-утилизаторов. С целью предотвращения образования низкотемпературной коррозии в контуре также установлен насос рециркуляции. Таблица 1 - Исходные данные
Таблица 2 – Расчетные характеристики топлива
Расчет теплофизических свойств газов Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 нм3 сухого газообразного топлива:
Объемный состав (м3/м3) продуктов сгорания топлива определяется по формулам:
Где H2, CO2, CO, CmHn, N2, H2S – объемные содержания компонентов топлива, %; dг.тл. – влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м3 сухого газа, г/м3. Полный относительный объем продуктов сгорания:
Объемные доли продуктов сгорания:
Параметр ![]()
Молекулярная масса продуктов сгорания:
Дополнительное аэродинамическое сопротивление на выхлопе ГТУ за счет установки КУ:
Относительная величина потери давления на выхлопе турбины:
Коэффициент повышения температуры:
Температура продуктов сгорания на выходе из турбины, работающей с КУ:
Коэффициент снижения мощности и КПД:
Мощность ГТУ с котлом утилизатором:
КПД ГТУ с котлом утилизатором:
Расчёт котла-утилизатора Уравнения теплового баланса: для перегревателя ![]() Для испарителя: ![]() Расход пара без учёта продувки из барабана: ![]() Параметры газов на входе в котёл-утилизатор: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Недогрев на горячем конце пароперегревателя: ![]() ![]() Давление пара на выходе из пароперегревателя: ![]() Температура пара на выходе из пароперегревателя: ![]() Энтальпия пара на выходе из пароперегревателя [1]: ![]() Потеря давления в перегревателе: ![]() Давление в барабане: ![]() Температура насыщения в барабане [1]: ![]() Энтальпия пара на выходе из барабана [1]: ![]() Параметры воды на выходе из экономайзера: Запас от вскипания жидкости в ЭК: ![]() Температура воды на выходе из экономайзера: ![]() Давление воды на выходе из деаэратора: ![]() Энтальпия воды на выходе из деаэратора [1]: ![]() Параметры газов перед экономайзером: температурный напор на холодном конце испарителя: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Складывая уравнения тепловых балансов выводим ![]() ![]() ![]() ![]() Параметры воды после деаэратора: Температура дымовых газов на выходе из пароперегревателя [3]: ![]() Давление в деаэраторе: ![]() Температура насыщения при этом давлении: ![]() Энтальпия питательной воды после насосов: ![]() ![]() Уравнение теплового баланса экономайзера: ![]() Параметры газов после экономайзера: ![]() ![]() Температура дымовых газов на выходе из пароперегревателя [3]: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Параметры воды после конденсатора: ![]() Температура насыщения при этом давлении [1]: ![]() Энтальпия воды после конденсатора [1]: ![]() Параметры воды на выходе из газового подогревателя конденсата: ![]() ![]() Параметры воды на входе в газовый подогреватель конденсата: ![]() ![]() ![]() ![]() Параметры отбора: ![]() ![]() ![]() ![]() Уравнение теплового баланса деаэратора: ![]() ![]() Расход основного конденсата: ![]() ![]() Уравнение теплового баланса насоса рециркуляции: ![]() ![]() Уравнение теплового баланса газового подогревателя конденсата: ![]() ![]() Параметры газов после ГПК: ![]() ![]() ![]() ![]() На входе в ГВТО: ![]() Уравнение теплового баланса ГВТО: ![]() ![]() ![]() ![]() Рециркуляция на ГПК: ![]() Тепловой поток: ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Основные результаты теплового расчета котла-утилизатора представлены в таблице 1.3. Таблица 1.3 – Результаты теплового расчета КУ
Q-T диаграмма ПГУ-ТЭС с основными результатами теплового расчета представлена на рисунке 1.2. ![]() Рисунок 1.2 Расчет паротурбинной установки в составе ПГУ-ТЭЦ Параметры перегретого пара (т. 0 на диаграмме): давление: ![]() температура: ![]() Параметры пара на входе в ЧВД турбины (т. 1 на диаграмме): давление: ![]() где ![]() температура: ![]() энтропия: ![]() энтальпия: ![]() удельный объём: ![]() Теоретические параметры пара на конце ЧВД (т. 2 на диаграмме): давление: ![]() энтропия: ![]() температура: ![]() энтальпия: ![]() удельный объём: ![]() Средний удельный объём пара: ![]() Располагаемый теплоперепад ЧВД: ![]() Внутренний относительный КПД проточной ЧВД турбины (приближённая эмпирическая формула): ![]() ![]() Действительные параметры на конце ЧВД (т. 3 на диаграмме): энтальпия: ![]() ![]() давление: ![]() температура: ![]() энтропия: ![]() влажность: ![]() Теоретические параметры пара на конце ЧНД (т. 4 на диаграмме): давление: ![]() энтропия: ![]() температура: ![]() энтальпия: ![]() удельный объём: ![]() влажность: ![]() Располагаемый теплоперепад влажности: ![]() где ![]() Располагаемый теплоперепад ЧНД: ![]() Поправочный коэффициент влажности пара: ![]() ![]() где ![]() Объёмный расход пара в турбине: ![]() ![]() Рисунок 1.3 Потери с выходной скоростью: ![]() Внутренний относительный КПД проточной ЧНД (приближённая эмпирическая формула): ![]() ![]() Действительные параметры пара на выходе из турбины (т. 5 на диаграмме): энтальпия: ![]() ![]() давление: ![]() температура: ![]() энтропия: ![]() удельный объём: ![]() влажность: ![]() Уточнённые параметры отбора пара на деаэратор: энтальпия: ![]() Мощность ПТУ: ![]() ![]() где ![]() ![]() Рисунок 1.4. «h-s диаграмма расширения пара в турбине» ![]() Рисунок 1.5 «Принципиальная схема паровой турбины» Основные энергетические показатели Электрическая мощность ПГУ-ТЭЦ: ![]() Низшая рабочая теплота топлива: ![]() где 𝑄нр – низшая рабочая теплота топлива, МДж/м3, 𝜌 – плотность топлива. Расход топлива: ![]() Параметры газов при температуре наружного воздуха: температура: ![]() 𝜇hн = 592,7; энтальпия: ![]() КПД котла-утилизатора: ![]() КПД по производству электроэнергии (брутто): ![]() КПД по производству электроэнергии (нетто): ![]() ![]() Коэффициент использования теплоты топлива (брутто): ![]() Удельный расход условного топлива (брутто) на единицу вырабатываемой электроэнергии: ![]() Удельный расход условного топлива (нетто) на единицу вырабатываемой электроэнергии: ![]() Удельный расход условного топлива (брутто) на единицу вырабатываемой тепловой энергии: ![]()
|