Расчет тепловой схемы парогазовой установки утилизационного типа - Курсовая работа

Паротурбинные установки (ПТУ) составляют основу современной энергетики. Работа их базируется на осуществлении прямого термодинамического цикла преобразования теплоты, в механическую работу вращения ротора турбины и привода электрогенератора с использованием в качестве рабочего тела воды и ее пара. Современные ПГУ характеризуются низким уровнем вредных выбросов в атмосферу. Выработка значительной доли мощности газотурбинной установкой обеспечивает меньшие потребности ПГУ в охлаждающей воде и меньшее тепловое загрязнение окружающей среды по сравнению с паротурбинными энергоблоками равной мощности. В настоящее время наиболее перспективной с точки зрения экономичности и возможности практической реализации является парогазовая установка (ПГУ), работающая по комбинированному циклу Брайтона (ГТУ) - Ренкина (ПТУ).1) включает в себя одну ГТУ с КУ, деаэратор и паровую турбину с конденсацией отработавшего пара. Деаэратор питается паром из коллектора, к которому присоединены трубопроводы контуров НД КУ. Поток перегретого пара, выходящий из контура ВД КУ, подается к паровой турбине. Потоки пара, вышедшие из контура НД, перемешиваются друг с другом и подаются в камеру смешения, расположенную в ЦВД. Под высоким давлением воздух из компрессора направляется в камеру сгорания, куда подается и основное топливо - газ.ГТУ вырабатывает электрическую мощность , а ее уходящие газы направляются в котел-утилизатор (КУ), имеющий два контура генерации пара. Контур ВД генерирует пар ВД в количестве и направляет его в паровую турбину. Расширившись в части высокого давления (ЧВД) турбины, этот пар смешивается с паром, генерируемым контуром НД. Из конденсатора конденсат отработавшего в турбине пара конденсатным электронасосом (КЭН) направляется в газовый подогреватель конденсата (ГПК). Расход конденсата , где - расход пара НД, - расход греющего пара в деаэратор, направляется из ГПК в деаэратор для термической деаэрации, осуществляемой нагревом конденсата паром из контура НД.Стехиометрический (теоретически необходимый) расход воздуха определяем по формуле: Коэффициент избытка воздуха в уходящих газах ГТУ: где - фактический и теоретический объемы (расходы) воздуха, ; плотность воздуха при нормальных условиях, .Выбрав температурный напор на выходе из ППВД (см. рис. Выбираем значение недогрева питательной воды, поступающей в барабан ВД, . Параметры питательной воды в деаэраторе, из которого она поступает в контур ВД, соответствует давлению 0,61 МПА: температура насыщения 159,5 энтальпия насыщенной воды 673,3 КДЖ/кг. По соотношению (4.11) найдем энтальпию газов за контуром ВД (см. рис. Энтальпию газов за ППВД рассчитываем по соотношению (4.12) : КДЖ/кг, а температура .Поступив во внутренний корпус ЦВД, пар проходит 1-й отсек и поступает в поворотную камеру с давлением . После камеры смешения пар расширяется в 3-м (последнем в ЦВД) отсеке и поступает на вход двухпоточного ЦНД с давлением . Относительный внутренний КПД 1-го отсека оцениваем по приближенной эмпирической формуле для группы ступеней малой верности при работе в сухом паре: , где м3/кг - средний для отсека удельный объем, а коэффициент, учитывающий влажность пара, ; Строя изоэнтропический процесс расширения пара во 2-м отсеке до давления в камере смешения МПА, вычисляем энтальпию КДЖ/кг и удельный объем м3/кг в конце процесса расширения. Строя изоэнтропический процесс расширения пара в 3-м отсеке до давления , определяем энтальпию , удельный объем и сухость в конце процесса расширения (перед ЦНД). Изоэнтропический теплоперепад отсека .Абсолютный электрический КПД ПТУ находим по (п.26): 3.

СОДЕРЖАНИЕ

Реферат

Введение

1 Исходные данные. Постановка задачи

1.1 Исходные данные

1.2 Описание работы установки ГТУ

1.3 Описание работы и схемы ПГУ

2 Определение теплофизических характеристик уходящих газов

3 Расчет котла-утилизатора

4 Приближенный расчет паровой турбины

5 Определение экономических показателей ПГУ

Заключение

Библиографический список

Паротурбинные установки (ПТУ) составляют основу современной энергетики. Они применяются как на обычных тепловых, так и на атомных электростанциях. Работа их базируется на осуществлении прямого термодинамического цикла преобразования теплоты, в механическую работу вращения ротора турбины и привода электрогенератора с использованием в качестве рабочего тела воды и ее пара.

Современные ПГУ характеризуются низким уровнем вредных выбросов в атмосферу. Выработка значительной доли мощности газотурбинной установкой обеспечивает меньшие потребности ПГУ в охлаждающей воде и меньшее тепловое загрязнение окружающей среды по сравнению с паротурбинными энергоблоками равной мощности.

В настоящее время наиболее перспективной с точки зрения экономичности и возможности практической реализации является парогазовая установка (ПГУ), работающая по комбинированному циклу Брайтона (ГТУ) - Ренкина (ПТУ). На долю ПГУ приходится примерно 35% общего объема новых мощностей, вводимых в настоящее время на тепловых электростанциях. Мощные ПГУ работают главным образом на природном газе, который резервируется жидким топливом. Наряду с этим разрабатываются проекты и существуют опытные ПГУ на базе различных технологий газификации угля.

Существенным достоинством ПГУ являются меньшие удельные капитальные затраты и высокая маневренность. Так, удельные капиталовложения для ПГУ мощностью 350 МВТ составляют примерно 300 долл. США на 1 КВТ. Для ПГУ малой мощности (от 3 до 100 МВТ) эта цифра возрастает до 600...1200 долл./КВТ. Прогнозируется, что рост энергетических мощностей в развитых странах (США, Японии, Германии и России) в ближайшие десятилетия будет достигаться в основном за счет ввода ПГУ. Первым этапом будет являться строительство на ПГ ТЭС ГТУ, которые быстро устанавливаются и служат для покрытия пиков нагрузки. В дальнейшем они достраиваются паровой частью для преобразования в ПГУ.

В результате расчета тепловой схемы были получены: - параметры пара и воды по всему тракту (давления, температуры, влажность, энтальпии и расходы); 3560 КДЖ/кг; 560

МПА; ; КДЖ/кг; кг/с; ; МПА ; кг/с; КДЖ/кг; МПА ; ;

КДЖ/кг; КДЖ/кг; кг/с; кг/с.

- количество теплоты, передаваемое от греющих газов к рабочему телу (пару или воде) каждым элементом КУ; КВТ; КВТ;

КВТ; КВТ; КВТ; КВТ;

- процесс расширения пара в турбине, КПД и внутренние мощности отсеков паровой турбины; ; ; ;

КВТ; КВТ; ;

- электрическая мощность на зажимах генератора паровой турбины (ПТ)

- электрическая мощность парогазовой установки

- КПД котла-утилизатора 84%

- КПД паросиловой установки (ПСУ) 26,3%

- абсолютный электрический КПД паротурбинной установки 22,1%

- КПД парогазовой установки 60%

1. Кудинов А.А. Парогазовые установки тепловых электрических станций: учеб. Пособие/ А.А. Кудинов. - Самара: Самар. Гос. Техн. Ун-т, 2009. - 116 с.

2. Костюк А.Г. Турбины тепловых и атомных электрических станций/ А.Г. Костюк, В.В. Фролов, А.Е. Булкин, А.Д. Трухний. - М.: Изд-во МЭИ, 2001. - 448с.

3. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара/ А.А. Александров, Б.А. Григорьев. - М.: Издательство МЭИ. 1999. - 168с.

Размещено на .ru