Курсовая работа Аманжолов А (копия). Курсовой проект по дисциплине Эксплуатация теплотехнического и электрического оборудования на тэс Нa тeму Тепловой расчет проточной части паровой турбины к10090 лмз
 Скачать 114.58 Kb.
|
|
Министeрствo oбрaзoвaния и нaуки Рeспублики Кaзaхстaн Кaзaхский aгрoтeхничeский унивeрситeт имeни С. Сeйфуллинa Кафедра «Теплоэнергетика» КУРСОВОЙ ПРОЕКТ По дисциплине: «Эксплуатация теплотехнического и электрического оборудования на ТЭС» Нa тeму: «Тепловой расчет проточной части паровой турбины К-100-90 ЛМЗ» Выполнила студентка группы 19-04 Аманжолов Алишер Научный руководитель к.т.н. , доцент Уалиев Е.Б Нур-Султaн 2022 Содержание Введение 3
Введение Одной из серьезных и трудных в настоящее время в электроэнергетике является проблема надежного регулирования переменной части графиков электрической нагрузки энергетических систем. Трудность и сложность такого регулирования заключается в том, что маневренные характеристики современного энергооборудования не в полной мере соответствуют требованиям покрытия графиков потребления электроэнергии, отличающихся большой неравномерностью. В особенности это относится к таким характеристикам, как скорость повышения нагрузки и допустимая глубина разгрузки отдельных агрегатов. Наилучшими маневренными свойствами обладают гидроэлектрические станции (ГЭС). Однако относительная доля ГЭС в общей структуре генерирующих мощностей Казахстана невелика. Вследствие этих обстоятельств возникла необходимость широкого привлечения тепловых электрических станций (ТЭС) к регулированию переменной части графика нагрузки, несмотря на то, что действующее оборудование их мало приспособлено к режимам быстрого изменения нагрузки и, как правило, не допускает длительных, глубоких разгрузок. Еще одной серьезной проблемой для ТЭС является использование непроектного топлива для котельных агрегатов, что связано с условиями поставки топлива, его ценой и т.д. Использование для многих котельных агрегатов Экибастузского угля привело к увеличению аварийности котельных агрегатов, из-за золового износа, и как следствие к снижению паропроизводительности котлов для снижения этого самого износа. Снижение паропроизводительности приводит к снижению электрической мощности и недовыработке электрической энергии. Электрические станции работают по диспетчерскому графику нагрузки, который обычно прогнозируется заблаговременно (за день или несколько дней). Диспетчерский график нагрузки является законным для работы электростанции. Его невыполнение (срыв плана) засчитывается как авария или как брак в работе с соответствующими санкциями. Целью выполнения расчетно-графических работ является закрепление знаний полученных в ходе изучения дисциплины. Вариант 5 Задача 1 Найти максимальную скорость в газоходе котла в районе пароперегревателя (пп) или экономайзера (эк), при которой скорость золового износа не будет превышать J = 0,2 мм за 8000 часов работы. Расчет провести для равномерного поля скоростей = 1 и для неравномерного поля скоростей =1,25. Исходные данные для расчета взять в таблице 1. Таблица 1
В основу расчета положить уравнение (1), полученное на основе экспериментальных данных (местный износ в шахматном пучке труб)  , мм, (1)где а – коэффициент, зависящий от абразивных свойств золы (см. таблицу 2); m – коэффициент, учитывающий износоустойчивость металла (для углеродистой стали m = 1, для легированной стали m = 0,7); - коэффициент вероятности ударов (см. таблицу 3); и - коэффициенты неравномерности полей концентрации золы и скорости газа; - концентрация золы, г/м3; - скорость газа в узком сечении пучка труб, м/с; - время, час. Таблица 2
Таблица 3
Среднюю концентрацию взвешенных частиц в газовом потоке можно оценить по формуле  , (2)где Ар – зольность рабочей массы топлива,15 %; аун – доля золы, выносимой газами из топки, 0,95 Сун – содержание горючих в уносе, 4%; Vг – обьем газа на 1кг сжигаемого топлива,1 м3/кг; - средняя температура газа в пучке, 780С. Берем углекислый газ, исходя из того, что уходящий газ. =103‧  =0,4 г/м3 Для равномерного поля скоростей, при η =10 м/с, = 1 0,0002=0,95‧10-5‧1‧0,27‧(1,2‧0,4)(1‧)3‧28800000 =0,32 м/с = 32 см/с Для неравномерного поля скоростей, при η=10м/с, =1,25 0,0002=0, ,95‧10-5‧1‧0,27‧(1,2‧0,4)(1.25 ‧)3‧28800000 =0,3 м/с = 30 см/с Так как в уравнении (1) скорость газов является аргументом для определения скорости износа, то задачу проще всего решить графическим способом. Для этого рассчитать износ при одной выбранной скорости газа, а затем построить график J=f(w) (см. рисунок 1), по которому и определить допустимую скорость. 
Рисунок 1 - Зависимость скорости износа от скорости газов Задача 2 Вариант 5 Определить, насколько можно охладить изнутри камеру пароперегревателя (ПП) (см. рисунок 2). Исходные данные для расчета взять в таблице 4. Таблица 4
В основу решения задачи положено уравнение для определения максимальной допустимой разности температур по условию допустимых напряжений  , (3) = -  =-3,1где  - поправочный коэффициент на тип теплового удара и конструкцию элемента (рисунок 3 ), зависит от критерия Bi =2/;Bi =7000*0,08/43=13 =0,6 - коэффициент теплопроводности (см. рисунок 4); 3  - коэффициент концентрации термических напряжений, для кромок отверстий =2; Рисунок 2 - Поперечное сечение камеры пароперегревателя  Рисунок 3 - Значение коэффициента fBi при ступенчатом изменении температуры среды  Рисунок 4 - Зависимость коэффициента теплопроводности от температуры для различных марок стали. Фm- термомеханический параметр (Мпа/К), определяемый по формуле  , (4)где Е - модуль упругости (см. рисунок 5), Е=2,5 - коэффициент линейного расширения (см. рисунок 6), =12,5 - коэффициент Пуассона обычно принимается равным 0,3. Фm=  =44,6 (Мпа/К) Рисунок 5 - Зависимость модуля упругости от температуры для различных марок стали  Рисунок 6 - Зависимость коэффициента линейного расширения от температуры для различных марок стали доп - допустимое термическое напряжение (МПа), при рабочей температуре (см. таблицу 6) Таблица 6
р - напряжение от внутреннего давления (МПа), определяемое по формуле р=рР(Фw+1),(5) р =0,02*8‧106(0,8+1)=0,028 МПа где Фw – коэффициент, определяемый по формуле Фw = 2/(u2+1); Фw=2/(1,22+1)=0,8 u = Dнар/Dвн – отношение наружного и внутреннего диаметров; u=410/410-80=1,2 р = fр - коэффициент концентрации напряжений с учетом поправки f (р определяется по рисунку 7 в зависимости от конструктивных параметров); f = 1 + 1,15d2/(Dнар). f =1+1,5*282/410*80=0,04 р = fр =0,05*0,4=0,02     а) – при (tx-d)/tx< (ty-d)/ty; 150-32/150<70-28/70 0,787>0,6 б) – при (tx-d)/tx>(ty-d)/ty. 150-32/150>70-32/70 0,787>0,6 Рисунок 7 - Зависимость коэффициента концентрации напряжений от конструктивных параметр Задача 3 Определить полные, удельные расходы топлива, а также частные КПД ТЭЦ по выработке электроэнергии и теплоты с тремя турбинами ПТ-80/100-130/13 при следующих условиях работы: электрическая мощность ТЭЦ Nтэц=270 МВт. Отпуск теплоты из промышленных отборов Qпр=240 МВт. Отпуск теплоты из отопительных отборов Qот=120 МВт. Начальные параметры пара у турбин – расчетные. Ро=12,75 МПа; tо=555 0С; Давление в промышленном отборе: Рпр=1,3 МПа. Среднее давление в отопительных отборах Рт=0,12 МПа. Таблица 7 - Варианты заданий
Определить удельные и полные расходы топлива и частные КПД ТЭЦ по выработке электроэнергии и теплоты с двумя турбинами Т-105/120-130. ТЭЦ отпускает на отопление, промышленную вентиляцию и горячее водоснабжение Qoтп = 550 МВт. Коэффициент теплофикации для ТЭЦ αТЭЦ=0,65. Начальные параметры у турбин ТЭЦ расчетные: р0 = 12,75 МПа; t0 = 565° С. Электрическая мощность ТЭЦ NТЭЦ= 210 МВт. Среднее давление в отопительных отборах турбин в расчетном режиме рт=0,098 МПа. Решение: Задача может быть решена разными методами. Один из них базируется на использовании графических материалов по заводской диаграмме режимов турбины Т-105-130. Отсутствие заводской диаграммы, а также стремление к использованию аналитических выражений, особенно удобных при проведении расчетов с помощью персональных компьютеров, требуют применения других методов решения. Имеются работы, в которых дается полное аналитическое описание всех областей диаграммы, однако, для многих экономических и проектных задач можно рекомендовать более простой, но менее точный метод, базирующийся на использовании аналитических выражений для энергетических характеристик турбин. В указанной работе приводятся два вида аналитических энергетических характеристик: применяемая для теплофикационных турбин общие энергетические характеристики, широко применяемые в технико-экономических расчетах и представленные в таблице 5 для основных типов теплофикационных турбин. Энергетическая характеристика для турбины Т-105/120-130 имеет вид (см. таблицу 5)  ,QТУР=107,1*0,12+2,33*210-1,315*270+314=461 МВт где NТ - теплофикационная мощность турбины, МВт; рт - давление в теплофикационном отборе турбины, МПа; N - общая электрическая мощность турбины, МВт; QОТП - отпуск теплоты из отборов турбины, МВт; QТУР - расход теплоты на турбину в данном режиме, МВт. При заданном общем отпуске теплоты QОТП =550МВт и αТЭЦ=0,65 находим отпуск теплоты из отборов каждой турбины Т-105-130, предполагая, что тепловая нагрузка распределена между ними равномерно: QОТП =  = =102 МВтТеплофикационная мощность турбины  NT=0,54*321(10,2*0,12)-0,14+0,3*  0,34*314 =602,4 МВтРасход теплоты на турбину при QTи NH в данном режиме работы QTУР=16,3+1,98N-0.97NT+QOTП = 16,3+1,98*210-0,97*270+102=272 МВт Таблица 5 - Энергетические характеристики турбин (аналитические уравнения)
Расход топлива в котле в этом режиме  ,где QНР - теплота сгорания топлива, ГДж/кг; для условного топлива QНР = 29,33 ГДж/кг; ηТ.П = 0,98 - КПД теплового потока, учитывающий потери теплоты в главных паропроводах от котла до турбины; ηК.У=0,92 – КПД котельной установки (при работе на газе);  .B=  = 10,2 кг/с= 36.7 т/чДоля расхода топлива на выработку и отпуск теплоты ВТ =  =3,85 кг/с =13,86 т/чгде ηТ.Ф. - КПД теплофикационной установки, учитывающий потери теплоты при выработке и отпуске. Доля топлива, пошедшая на выработку электроэнергии на ТЭЦ,  36.7-13,86=22.8 т/чОпределяют удельные расходы топлива на электроэнергию и теплоту и частные КПД ТЭЦ по выработке электроэнергии и теплоты. Для этого определяют выработку электроэнергии и отпуск теплоты за τр=1 ч:   102*3600=367 ГДж/ч  =0,217 кг/(кВт/ч)  =37,7кг/ГДж = =0,565  =0,902Для сопоставления приводится решение той же задачи с помощью диаграммы режимов турбины Т-105-130. Находим по диаграмме режимов для турбины Т-100/120-130-3 расход пара в заданном режиме NН=105МВт; QT = 178,75 МВт; рТ = 0,098 МПа; DТУР = 442 т/ч; hП.В = 955 кДж/кг; при р0= 12,7 МПа и t0 = 565° С, h0 = 3515кДж/кг. Расход теплоты на турбину  Таким образом, использование метода аналитической характеристики турбины дало отклонение от значения QТУР, определенного по диаграмме режимов  = =0,46%Такое расхождение для инженерных расчетов следует признать очень хорошим. Заключение В курсовой работе были произведены расчетно-графические работы по эксплуатаций теплотехнического и электрического оборудования на ТЭС. С Донецким видом топлива и с шарово-мельничной системой пылеприготовления, были найдены максимальные скорости в газоходе котла в районе экономайзера (эк). В результате расчета скорость для равномерного поля скоростей получилось 20 см/с, для неравномерного поля 10 см/с. В следующем расчете было определено насколько можно охладить изнутри камеру пароперегревателя (ПП). В основу решения задачи положено уравнение для определения максимальной допустимой разности температур по условию допустимых напряжений. С маркой стали 15Х1М1Ф , по графикам и рисункам определила коэффициент теплопроводности – 41, термомеханический параметр -33,14(Мпа/К), допустимое термическое напряжение 186 (МПа), коэффициент концентрации напряжений 0,02. В конце расчета было вычислено разность температур по условию допустимых напряжений (-5,4). Кроме того, был произведен расчёт удельного расхода топлива, а также частные КПД ТЭЦ по выработке электроэнергии и теплоты с тремя турбинами ПТ-80/100-130/13. В результате расчета были получены следующие значения: расход теплоты на турбину составляет 313 МВт, теплофикационная мощность турбины 602,4 МВт, расход топлива в котле 20,88 т/ч, доля расхода топлива на выработку и отпуск теплоты 13,86 т/ч, доля топлива, пошедшая на выработку электроэнергии на ТЭЦ 7 т/ч, КПД ТЭЦ по выработке электроэнергии 0,108, КПД ТЭЦ по выработке теплоты 0,902. С вычисленным расходом теплоты 315 МВт расхождение для инженерных расчетов вышло 0,60%, что является неплохим показателем. Список литературы 1. М.И. Баженов, А.С. Богородский. Сборник задач по курсу «Промышленные тепловые электростанции». – М., Энергоатомиздат, 1990. 128 с. 2. Елизаров П. П. Эксплуатация котельных установок высокого давления на электростанциях. - М.; Л.: Госэнергоиздат, 1961. 3. Л.С.Стерман, В.М.Лавыгин, С.Г.Тишин. Тепловые и атомные электрические станции. - М.: Изд-во МЭИ, 2012. - 463 с. 4. Качан А. Д. Режимы работы и эксплуатации тепловых электрических станций. - Минск: Высш. шк., 1978. 5. Цвинар Л. Пуск паровых котлов. - М.: Энергоиздат, 1981. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
