Термодинамические основы производства тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, КЭС и в районных (стр. 1 из 4)
 |
СОДЕРЖАНИЕ
Введение…………………………………………………………………………...3
1. Исходные данные……………………………………………………..........5
2. Комбинированная выработка тепловой и электрической энергии на ТЭЦ………………………………………………………………………….6
2.1. Характеристика основного оборудования ТЭЦ…………………...6
2.2. Схема производства тепловой и электрической энергии на ТЭЦ с турбинами с регулированным отбором……………………………9
2.3. Термодинамический расчёт комбинированной схемы производства тепловой и электрической энергии на ТЭЦ……...13
2.4. Построение i-S диаграммы……………………………….............18
2.5. Построение T-S диаграммы………………………………….........19
2.6. Определение термодинамических и технико-экономических параметров…………………………………………………….........20
2.6.1. Конденсационный режим работы турбины…………………...20
2.6.2. Работа турбины с отбором……………………………………..20
3. Раздельная схема производства тепловой и электрической энергии на КЭС и тепловых котельных……………………………………………………..25
3.1. Определение термодинамических и технико-экономических параметров КЭС и районных котельных………………………………………25
4.Анализ показателей эффективности ТЭЦ и КЭС………………………..27
5. Определение характеристик конденсационной турбины и построение режимов её работы……………………………………………………………....27
5.1. Расчёт характеристик……………………………………………….27
5.2. Построение диаграммы работы турбины………………………….31
Библиографический список……………………………………………………..32
ВВЕДЕНИЕПромышленные и коммунально-бытовые предприятия, сельское хозяйство, транспорт, население страны используют в основном энергию двух видов: электрическую и тепловую. Выработка этих видов энергии может производиться раздельно, в двух технологических процессах – по одному для каждого вида энергии, или совместно – в одном технологическом процессе.
В первом случае на электрической станции производится один вид продукции – электрическая энергия, которая в централизованном порядке распределяется между потребителями. Такие электростанции в настоящее время оборудуют преимущественно паровыми турбинами, имеющими конденсаторы, и называются они конденсационными электрическими станциями (КЭС). Для снабжения предприятий и удовлетворения коммунально-бытовых нужд населения другим видом энергии – тепловой – строят отдельные котельные, которые отпускают тепло централизованно или в индивидуальном порядке (котельная в жилом доме).
Выработка обоих видов энергии – электрической и тепловой – не раздельно, а в едином технологическом процессе дает большие экономические преимущества и осуществляется на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ).
Установленные на них турбины называются конденсационными турбинами с регулируемым отбором пара.
Турбины типоразмера Т-12-35. Это конденсационная турбина мощностью 12000 кВт с начальными параметрами 34,3 МПа (35 кгс/см2 ) и t = 435оС с теплофикационным (иначе – отопительным) регулируемым отбором. Турбина одноцилиндровая, состоящая из двух частей: части высокого давления (ЧВД), в которой имеются одна двухвенечная ступень и одиннадцать активных ступеней давления, после которых расположен регулируемый отбор, и часть низкого давления (ЧНД), имеющая четыре
активные ступени давления. Турбина имеет и два нерегулируемых отбора для подогрева питательной воды.
Давление в регулируемом отборе можно менять в диапазоне 0,7-2,5 МПа, поддерживая нужную температуру пара, отпускаемого для подогрева сетевой воды поддерживают в зависимости от температуры наружного воздуха.
 |
 |
1. Исходные данные.
NH=12,59МВт;
P1 = 8,93МПа;
t1=425˚C;
ηk=ηпг=0,88;
ηoi′ / ηoi″ = 0,9/0,92;
Pотб = 800 кПа;
Pk= P2 =4,75 кПа;
DотбH=9,5 кг/с;
η М = 0,88;
η эл = 0,92.
 |
2. КОМБИНИРОВАННАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЭЦ
Основным оборудованием любой тепловой электростанции являются паровая турбина и конденсатор (парогенератор тоже относится к основному оборудованию, но в данной методике не рассматривается).
Паровая турбина. Большая часть кинетической энергии пара превращается в механическую энергию вращения вала турбины. Паровая турбина ТЭЦ имеет не одну, а несколько ступеней. В одной ступени сложно выработать всю потенциальную энергию пара (перепад давлений) и получить большую мощность вращения. Поэтому, для уменьшения скорости вращения вала турбину разделяют на ступени, в каждой из которых происходит частичное падение перепада давлений. Скорость после каждой ступени остается одной и той же; развиваемая же каждой ступенью мощность передается на вал турбины и на нем суммируется. Обычно скорость вращения вала многоступенчатых турбин на ТЭЦ составляет п = 3000 об/мин, что позволяет получить на применяемых электрогенераторах частоту тока 50 Гц.
Расчет термодинамических процессов турбины ведется с помощью iS – диаграммы. Расширение в каждой ступени без учета внутреннего трения происходит адиабатически, так как турбина хорошо изолирована и внешние тепловые потери практически исключаются.
Совершив работу в турбине, пар поступает в конденсатор.
Конденсатор. Чем ниже конечное давление пара, тем большую работу при данных начальных параметрах совершает пар. Для понижения давления пара ниже атмосферного его нужно направлять из турбины в особое герметически изолированное устройство, называемое конденсатором, где путем охлаждения пар конденсируют. При этом температура конденсатора
 |
равна температуре пара, из которого получен конденсат. Отнятие тепла от пара происходит в процессе р = const.
Для паровых турбин применяют только поверхностные конденсаторы. Такой конденсатор состоит из цилиндрического барабана-корпуса с двумя крышками по торцам; в оба барабана вделаны две металлические трубные доски, в которых закреплено большое число трубок.
Пар из турбины поступает в конденсатор через патрубок и окружает трубки, по которым движется вода. Через патрубок в пространство поступает вода, забираемая из реки или какого-либо другого источника водоснабжения. По нижним трубкам она движется в сторону правой крышки, а по выходе из них по трубкам верхней половины конденсатора движется влево. Охлаждая трубки. Вода отнимает через их поверхность тепло от пара, который конденсируется, то есть превращается в воду, которая называется конденсатором. Конденсат стекает в нижнюю часть конденсатора. И отсюда через патрубок его откачивают насосом. Подогретая теплом, отнятым от пара, вода выходит из патрубка и возвращается в источник водоснабжения. Вода, используемая для охлаждения пара в конденсаторе, называется циркуляционной водой, а насос, который падаете в конденсатор, - циркуляционным насосом.
Возможно применение таких конденсаторов, в которых пар и охлаждающая вода смешиваются. Такие конденсаторы называются смешивающими.
Воздух, неизбежно проникающий в конденсатор с паром, необходимо отбрасывать. Отсос воздуха с незначительным количеством пара производится через патрубок с помощью пароструйного насоса, называемого эжектором.
Если вблизи электростанции нет проточной воды, циркуляционную воду из конденсатора направляют в охладительные установки.
В конденсаторах паровых турбин поддерживают давление 2,9-4,9 кПа (0,03-0,05 кгс/см²). Из таблиц насыщенного пара видно, что при этих давлениях температура пара, а следовательно, и конденсатора составляет 24-33 ˚С.
Тепловой баланс конденсатора можно выразить уравнение:
Dк = (i2 - iк) = W (i2В - i1В), где
Dk и Wk– соответственно количество пара и количество циркуляционной воды, поступающей в конденсатор; i2 -ik- разность энтальпий пара и конденсата; i2В и i1В определяют по таблицам водяного пара по соответствующим температурам воды; ik– по таблицам водяного пара при P2; i2 – по тепловому расчёту процесса расширения пара в турбине.
Уравнение теплового баланса конденсатора позволяет определить количество циркуляционной воды, требующейся для конденсации 1 кг пара и поступающей в конденсатор.
Отношение масс пара и циркуляционной воды называют кратностью охлаждения и обозначают буквой m:
m = Wk / Dk.
Выполняют конденсаторы одно-, двух-, трех- и четырехходовые. Значения m могут изменяться в пределах от 20 до 120, но обычно составляют 50-60.
 |
2.2 Схема производства тепловой и электрической энергии на ТЭЦ и в турбинах регулируемыми отборами.
На современных тепловых электрических станциях применяются различные методы повышения их экономичности: повышают давление Р1 и температуру пара t1 перед турбиной, снижают (до возможного) давление Р2 за турбиной, а также применяется промежуточный перегрев пара. На всех видах конденсационных турбин применяется регенерация, дающая экономию топлива 5-12%. Но самую большую экономию энергии, как будет показано ниже, дает теплофикация.