Кукрсовая ЭБТ. Курсовая работа по дисциплине экологически безопасные технологии на тэс расчет принципиальной тепловой схемы пгукэс

• Название: Курсовая работа по дисциплине экологически безопасные технологии на тэс расчет принципиальной тепловой схемы пгукэс
• Анкор: Кукрсовая ЭБТ
• Дата: 21.06.2022
• Размер: 389.34 Kb.
• Имя файла: Zverev_TF-06-19_EBT_gost (1).docx
• Тип: Курсовая; #607699

ФГБОУ ВО

«НИУ «МЭИ»

Кафедра Тепловых электрических станций

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ НА ТЭС

РАСЧЕТ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ ПГУ-КЭС.

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ГАЗОВОЗДУХОПРОВОДОВ ПГУ

Выполнил:
Студент	Зверев Антон Александрович
Группа	ТФ-06-19

Раздел	1.1	1.2	1.3		2.1	2.2	2.3
Преподаватель
Принято на проверку
Зачтено
Допущено к защите (дата/подпись)

Москва, 2022

СОДЕРЖАНИЕ

Раздел 1. Расчёт принципиальной тепловой схемы ПГУ-КЭС……..………..3

1. 
   Описание и схема установки…………………………………………..3
   
2. 
   Расчёт теплофизических свойств газов……………………………….6
   
3. 
   Тепловой расчёт котла-утилизатора ………………………………….8
   
4. 
   Расчёт паротурбинной установки в составе ПГУ-ТЭЦ….…………..8
   
5. 
   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

№	Наименование	Обозн.	Величина
	Вид сжигаемого топлива	–	Средняя Азия Центр
	Тип котла утилизатора	–	Гор.-Дубль
Характеристики энергетической ГТУ
	Электрическая мощность ГТУ (автономный режим), МВт		32.8
	КПД производства электроэнергии (автономный режим), %		37.20
	Массовый расход выходных газов ГТУ, кг/с		95.00
	Температура выходных газов ГТУ, °С		533
	Избыток воздуха в выходных газах ГТУ		2,96
Характеристики паровой ступени ПГУ
	Давление перегретого пара, МПа		5.00
	Недогрев на горячем конце пароперегревателя, °С		20
	Температурный напор на холодном конце испарителя, °С		15
	Запас от вскипания жидкости в экономайзере, °С		9
	Температура уходящих газов КУ, °С		85
	Температура конденсата (воды) на входе в КУ, °С		56
	Температура обратной сетевой воды, °С		40
	Температура прямой сетевой воды, °С		70
	Давление пара в конденсаторе ПТУ, кПа		5.5

Таблица 2 – Расчетные характеристики топлива

Состав (по объему), %
СН4­	С2Н6	С3Н8	С4Н10	С5Н12	С6Н14		СO	СО2		N2		О2	H2S	H2
94.08	2.8	0.73	0.30	0.07	0.02		0	1.00		1.00		0	0	0
Низшая теплота сгорания
36.76			МДж/м3			8780					ккал/ м3
Плотность при 0°С и 101.3 кПа , кг/м3									0.771

Расчет теплофизических свойств газов

Теоретическое количество воздуха, необходимое для полного сгорания 1 нм³ сухого газообразного топлива:

м3/м3

Объемный состав (м³/м³) продуктов сгорания топлива определяется по формулам:


Где H₂, CO₂, CO, C_mH_n, N₂, H₂S – объемные содержания компонентов топлива, %;

d_г.тл. – влагосодержание газообразного топлива, отнесенное к 1 м³ сухого газа, г/м³.

Полный относительный объем продуктов сгорания:

Объемные доли продуктов сгорания:

Параметр длягазовой смеси:

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:

C

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]:





=4,187










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

Поверх-ность	Температура дымовых газов, °С		Температура воды/пара, °С		Тепловой поток, кВт
	вход	выход	вход	выход
ПЕ
И
ЭК
ГПК
ГВТО

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 – потери давления в системе клапанов;

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 – энтальпия влажности.
Располагаемый теплоперепад ЧНД:



Поправочный коэффициент влажности пара:




где – коэффициент учёта влияния средней влажности.

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 – механический КПД и КПД электрогенератор.



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 𝑄_н^р – низшая рабочая теплота топлива, МДж/м³, 𝜌 – плотность топлива.

Расход топлива:



Параметры газов при температуре наружного воздуха:

температура: ;

𝜇h_н = 592,7;

энтальпия:



КПД котла-утилизатора:



КПД по производству электроэнергии (брутто):



КПД по производству электроэнергии (нетто):

где - доля расхода электроэнергии на собственные нужды.

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:

Наименование	Значение	Размерность
Электрическая мощность ПГУ-ТЭС: мощность ГТУ мощность ПГУ	25,318	МВт МВт МВт
Тепловая мощность ГВТО		МВт
Расход топливо на ГТУ
Коэффициент использования теплоты топлива	56,41	%
КПД по производству электрической энергии (брутто)	54,4	%
Удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии (брутто)
Удельный расход условного топлива на выработку тепловой энергии