Термодинамические основы производства тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, КЭС и в районных (стр. 3 из 4)
S= S′ + (r·x)/ tн,
6,506 = = 0,4634 + (2425/305,0815)x
x = 0,76,
i= i ′+rx,
i = 133,915 + 2425·0,76 = 1976,915кДж/кг,
V= V″x + (1-x) V′,
V = 29,66·0,76+ 0,34·0,001005 = 22,5402 м3/кг.
Энтальпию в точке 6 определяем по формуле:
i6 = i4 – (i4 – i5)·η″oi = 2699,95 – (2699,95 - 1976,915)·0,92 = 2034,76 кДж/кг.
Точка 6 строится на пересечении линии i6 = 2034,76 кДж/кг и изобары Pk= P2 =4,75 кПа.
Пар в точке 6 влажный насыщенный. Определим параметры по диаграмме:
x6 = 0,78, S6 = 6,7 кДж/кг·К, V6= 23 м3/кг, t6 = 30˚С.
При проверке достоверности определения параметров точки 5 пользуемся справочными данными точки 2, так как они лежат на одной изобаре.
i= i ′+rx,
x = (i - i′ )/r,
x = (2034,76 – 133,915)/2425 = 0,784,
S= S′ + (r·x)/ tн,
S= 0,4634 + 2425·0,784/305,0815= 6,695 кДж/кг·К,
V= V″x + (1-x) V′,
V = 29,66·0,784 + 0,216·0,001005 = 23,25 м3/кг.
Параметры водяного пара, определяемые по диаграмме:
| № точки | P, МПа | t, ˚С | V, м3 /кг | x | i, кДж/кг | S, кДж/(кг· К) |
| 1 | 8,93 | 425 | 0,034 | - | 3190 | 6,42 |
| 2 | 0,00475 | 30 | 23 | 0,745 | 1940 | 6,42 |
| 3 | 0,8 | 170 | 0,23 | 0,94 | 2650 | 6,42 |
| 4 | 0,8 | 170 | 0,23 | 0,96 | 2702,2 | 6,5 |
| 5 | 0,00475 | 30 | 22 | 0,76 | 1980 | 6,5 |
| 6 | 0,00475 | 30 | 23 | 0,785 | 2037,77 | 6,72 |
Параметры водяного пара в соответствующих точках:
| № точки | P, МПа | t, ˚С | V, м3 /кг | x | i, кДж/кг | S, кДж/(кг· К) |
| 1 | 8,93 | 425 | 0,03209 | - | 3185,3 | 6,3857 |
| 2 | 0,00475 | 31,9315 | 22,353 | 0,745 | 1940,54 | 6,3857 |
| 3 | 0,8 | 170,42 | 0,226 | 0,9399 | 2646,02 | 6,3857 |
| 4 | 0,8 | 170,42 | 0,2322 | 0,966 | 2699,95 | 6,506 |
| 5 | 0,00475 | 31,9315 | 22,5402 | 0,76 | 1976,915 | 6,506 |
| 6 | 0,00475 | 31,9315 | 23,25 | 0,784 | 2034,76 | 6,695 |
По данным таблице строим процессы изменения состояния водяного пара в i-S диаграмме. (см приложение)
После построения i -S диаграммы переходим к построению T-S диаграммы изменения состояния водяного пара. Для построения диаграммы необходимо знать параметры точек 7,8,9,10.
Параметры водяного пара в точках 7,8,9,10:
| № точки | P, МПа | t, ˚С | x | S, кДж/ (кг·) |
| 7 | 0,00475 | 28,979 | 0 | 0,4634 |
| 8 | 0,8 | 170,42 | 0 | 2,046 |
| 9 | 8,93 | 302,75 | 0 | 3,28154 |
| 10 | 8,93 | 302,75 | 1 | 5,68262 |
 |
2.4 Построение i-S диаграммы.
 |
Рис. 2. Изменение состояния пара в турбине с одним регулируемым отбором пара
в i-S – диаграмме.
На рис. 2. показано изменение в i-S – диаграмме 1 кг рабочего тела при прохождении его через турбину при выходе из отбора слегка перегретого пара.
1-2 – адиабатное расширение пара без отбора;
2-3 – адиабатное расширение пара в ЦВД без потерь;
3-2 – адиабатное расширение пара в ЦНД без потерь;
1-4 – расширение с учетом трения.
2.6. Определение термодинамических и технико-экономических параметров.2.6.1. Конденсационный режим работы турбины
Определим удельный расход пара на турбину при номинальном режиме без отбора, при работе в конденсационном режиме:
dэн =1/( i1 - i6 )ηм·ηэл = 1/(3185,3-2034,76)·0,88·0,92 = 0,0010735 кДж/кг = 0,0010735·3,6·103 кг/(кВт·ч) = 3,8646 кг/(кВт·ч); (2.1)
где i1 – энтальпия пара на входе в турбину в ЧВД, кДж/кг·ч; i6 – энтальпия пара на выходе из ЧНД, кДж/кг·ч; ηм - механический КПД турбины; ηэл – КПД электрогенератора.
При работе к конденсационном режиме (Dотб =0) турбина развивает номинальную мощность, а весь пар проходит последовательно ЧВД, ЧНД и поступает в конденсатор.
Полный расход пара составит:
DBН = dэн · NH = 0,0010735·12590 = 13,52 кг/с = 48,672 т/ч; (2.2)
где dэн – удельный расход пара на турбину для выработки номинальной мощности, кг/(кВт·ч),
NH– номинальная мощность турбины, кВт;
2.6.2.Работа турбины с отбором.
Коэффициент β, называется коэффициентом недовыработки, характеризует долю работы, не совершаемую паром из отбора ЦНД.
 |
Определим показатели паротурбинной установки при работе в номинальном режиме с отбором:
β = (i4 - i6)/ ( i1 - i6 ) = (2699,95-2034,76)/(3185,3-2034,76)=0,578; (2.3)
Числитель в этой зависимости характеризует недовыработку 1 кг пара в ЦНД, знаменатель – выработку 1 кг пара по всей турбине.
Если из патрубка отбора взято количество пара (Dотб≠0), то мощность турбины станет меньше, так как отобранный пар не совершит роботы в ЦНД. Чтобы компенсировать эту недовыработку полезной энергии, нужно в турбину ввести дополнительное количество пара вместо взятого из отбора; это количество пара будет меньше взятого из отбора, так как он будет расширяться как в ЦНД, так и в ЦВД. Дополнительное количество пара определяют как долю β от Dотб.
Полный расход пара на турбине при номинальном режиме, составит:
DBН = dэн · NH+ β·DотбН = 13,52 + 0,578·9,5 = 19,011 кг/с = 68,4396т/ч; (2.4)
Расход конденсата, выходящего из конденсатора при номинальном режиме DКН, определяется разностью полного расхода пара на турбину DBН и расхода отбора DотбН:
DКН = DBН - DотбН = 19,011 - 9,5 = 9,511 кг/с = 34,2396 т/ч; (2.5)
Расход пара на регенерацию при номинальном режиме DРН определяется, предварительно определив согласно таблице энтальпии кипящей жидкости при давлении отбора (Pотб = 800 кПа) i4 ′ и давлении в конденсаторе (Pk= P2 =4,75 кПа) i6 ′:
 |
DРН= DКН(i4 ′ - i6 ′ )/( i4 - i4 ′ ) = 9,511(720,9-133,915)/(2699,95-720,9) = 2,82 кг/с, (2.6)
где i4 ′ и i6 ′ - энтальпия кипящей жидкости при давлении Pотб и Pkсоответственно; DКН – расход конденсата, выходящего из конденсатора при номинальном режиме.
Расход пара на тепловое потребление DТН определяется:
DТН = DотбН - DРН = 9,5 – 2,82 = 6,68 кг/с. (2.7)
Определим количество тепла QТН, опущенного на теплофикацию, т.е без учета тепла на регенерацию:
QТН= DТН( i4 – i6 ′ ) = 6,68 (2699,95-133,915) = 17141,113 кВт; (2.8)
Расход топлива на теплофикацию BНТ в единицу времени определяется:
BНТ = QТН / QНР· ηк = 17141,113 /0,88·29300 = 0,665 кг/с, (2.9)
где QНР - низшая теплота сгорания топлива, принимаемая равной низшей теплоте сгорания условного топлива (QНР= QНУ.Т.=29300 кДж/кг).
Общий расход топлива на номинальном режиме BНопределяется:
BН= DBН( i1 - i4 ′ )/ QНР· ηк= 19,011 (3185,3-720,9)/0,88·29300 = 1,817 кг/с. (2.10)
 |
Расход топлива на производство электроэнергии BНЭ определяется:
BНЭ = BН - BНТ = 1,817 – 0,665 = 1,152 кг/с. (2.11)
Удельный расход топлива на выработку электроэнергии внэ и на тепловое потребление внт определим:
внэ = BНЭ/ NH= 1,152 /12590 = 0,0000915кг/Дж = 91,5·10-6 кг/кДж; (2.12)
внт = BНТ/ NH= 0,665 /17141,113=0,0000387 кг/Дж = 38,7·10-6 кг/кДж. (2.13)
Коэффициенты полезного действия по выработке электрической ηтэцэ и тепловой ηтэцт энергии при номинальном режиме работы:
ηтэцэ = NH/ BНЭ·QНР = 1/ внэ· QНР = 1/ 0,0000915·29300 = 0,373; (2.14)
ηтэцт = QТН/ BНТ· QНР = 1/ внт· QНР = 1 / 0,0000387·29300 = 0,882; (2.15)
На ТЭЦ пользуются экономическим показателем, в котором в числителе суммируются полезная выработанная электрическая энергия и отпущенная тепловая энергия. Эту сумму относят к теплу, выделившемуся при горении топлива, и называют коэффициентом использования тепла топлива.