Расчет тепловой схемы паротурбинной установки

                                     СОДЕРЖАНИЕ 
 

Введение………………………………………………………………..……….3

Задание………………………………………………………………….............4

1. Описание прототипа с характеристикой тепловых и конструктивных особенностей……………………………………………………………………...5

2. Расчет тепловой схемы………………………………………………………...6

2.1 Построение  процесса расширения рабочего  тела в проточной части турбины………………………………………………………………..…………..6

2.2 Распределение  регенеративного подогрева питательной  воды: по ступеням и определение  параметров пара в отборах…………………………...6

2.3 Определение  расхода пара из котла и  расхода питательной воды……..8

2.4 Расчет  регенеративных подогревателей  высокого давления……………9

2.5 Расчет  деаэратора…………………………………………………………..10

2.6 Расчет  регенеративных подогревателей  низкого давления……………..11

Заключение……………………………………………………………………...12     

Перечень  ссылок…………………………………………………………….…13

 

ВВЕДЕНИЕ 

    Современная энергетика основывается на централизованной выработке электроэнергии. Устанавливаемые  на электрических станциях генераторы электрического тока в подавляющем  большинстве имеют привод от турбин. Для электроэнергетики, производимой в стране тепловыми электростанциями, где почти всегда применяются  паровые турбины, составляют 83-85%. Аналогичное  соотношение характерно и для  большинства других стран.

    Таким образом, паровая турбина является основным типом двигателя на современной  тепловой электростанции, в том числе  на атомной, паровая турбина получила также широкое применение в качестве двигателя для кораблей. Паровые  турбины используются для привода  разных машин - насосов, воздуходувок и  т.д.

    Паровая турбина, обладая большой быстроходностью, отличается сравнительно малыми размерами  и массой. И может быть построена  на большую мощность с высокой  экономичностью и высоким КПД.

    В термодинамическом цикле водяного пара при отсутствии внешних потребителей тепла определенное количество тепла, отработавшего пара может быть использовано для подогрева питательной воды. Вместо того, чтобы питательную воду подогревать в самом котле  за счет тепла сжигаемого топлива, можно  для повышения температуры питательной  воды использовать пар, отбираемый из промежуточных ступеней турбины. Таким  образом осуществляется регенерация  тепла, то есть передача части тепла  отработавшего пара питательной  воде. Регенеративный подогрев питательной  воды повышает КПД цикла паротурбинной  установки.

 

                                              ЗАДАНИЕ 

      Рассчитать  тепловую схему регенеративного  подогрева воды конденсационной  турбины К-800-246 по следующим данным:

      а) номинальная электрическая мощность турбины, N=850МВт;

      б) число отборов, n=8;

      в) давление пара перед турбиной, Р₀=23,5 МПа;

      г) начальная температура пара, t₀=540ºС;

      д) давление промежуточного перегрева, Р_п/п=3,8 МПа;

      е) температура промежуточного перегрева, t_п/п=540ºС;

      ж) давление отработавшего пара, Р_к=3,43 кПа;

      з) температура питательной воды, t_п.в.=270ºС.

 

1. ОПИСАНИЕ ПРОТОТИПА С ХАРАКТЕРИСТИКОЙ ТЕПЛОВЫХ И КОНСТРУКТИВНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ 

    Характерной особенностью современной энергетики является стремление к увеличению единичных  мощностей паротурбинных установок  с одновременным повышением их начальных  параметров пара.

    Конденсационная паровая турбина К-800-246 мощностью  850 МВт рассчитана на работу с начальными параметрами пара Р₀=23,5 МПа и t₀=540ºС с промежуточным перегревом до t_п/п=540ºС при давлении  Р_п/п=3,8МПа. Давление пара в конденсаторе при номинальной нагрузке турбины Р_к=3,43кПа.

    Турбина имеет семь регенеративных отборов  пара для подогрева питательной  воды до t_п.в.=270ºС. Подогрев воды осуществляется в четырех подогревателях низкого давления, сальниковом подогревателе, подогревателе испарителя и деаэраторе. В подогревателях высокого давления, к которым подается перегретый пар, предусмотрены отсеки для использования тепла перегрева.

 

                      2. РАСЧЕТ ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ 

    2.1 Процесс расширения пара в  проточной части турбины строим  в I-S диаграмме водяного пара.

    Определим давление после стопорного  клапана  турбины:

     

      На диаграмме находим изобару  Р₀=23,5 МПа и изотерму t₀=540 ºС и на их пересечении строим точку 1, энтальпия которой i₁=3390 кДж/кг.

    Из  точки 1 проводим изоэнтропу до пересечения  с изобарой Р_п/п=3,8МПа и получим точку 2, энтальпией которой i₂=2900 кДж/кг

   Определим энтальпию точки 3, которая находится на пересечении и .

 i₃=3550 кДж/кг

 = Х 0,95=3,8 Х 0,95=3,61МПа

По давлению и определим точку Проводим изоэнтропу из точки до пересечения с изобарой Р_п/п=3,8МПа и получим точку 4.

    i₄=2180 кДж/кг

В результате измерений узнаем:

    i₁=3390 кДж/кг ;

      i₂=2900 кДж/кг ;

    i₃=3550 кДж/кг ;

    i₄=2180 кДж/кг

    Н₀₁= i₁ - i₂= 3390 - 2900 =490 кДж/кг;

    Н_i1= Н₀₁*0,83 = 490*0,83=406 кДж/кг;

    i₂΄= i₁΄- Н_i1=3390 - 406=2984 кДж/кг.

    Н₀₂=i₃ - i₄=3550 - 2180=1370 кДж/кг;

    Н_i2= Н₀₂*0,83=1370*0,83=1137 кДж/кг;

    i₄΄= i₃ - Н_i2=3550-1137=2413 кДж/кг.

    Н_i= Н_i1 + Н_i2=406+1137=1543 кДж/кг; 

    2.2  Распределение    регенеративного   подогрева   питательной    воды.

Для тепловых схем стандартных турбин завод-изготовитель указывает давление и температуры  при номинальной мощности турбины  во всех регулируемых и нерегулируемых отборах.

    При проектировании турбины необходимо определить параметры пара в нерегулируемых отборах. Для этого необходимо определить по начальному давлению пара Р₀ температуру питательной воды t_п.в. и по давлению в конденсаторе – температуру конденсата t_к..

    Разность  температур каждой ступени регенеративной схемы находим по формуле:

    Δt_ст.=(t_п.в.-t_к.)/n, 

    где n – количество ступеней регенеративного  подогрева, равное числу отборов  пара.

    Δt_ст.=(270_.-26,93)/8=30,4 ºС. 

    По  известной величине подогрева в  ступени для нее определяют необходимое  давление в регенеративном отборе. Определяем температуры воды после  каждого подогревателя и энтальпии  воды.

t₁ = t_k + ∆t_ст = 26,93 + 30,4 = 57,3 ºС                                 j₁ = 116,31 кДж/кг

t₂ = t₁ + ∆t_ст = 57,33  +  30,4 = 87,2 ºС                                j₂ = 243,1 кДж/кг

t₃ = t₂ + ∆t_ст = 87,23 + 30,4 = 118,1 ºС                               j₃ = 368,1 кДж/кг

t₄ = t₃ + ∆t_ст = 118,13 + 30,4 = 148,5 ºС                             j₄ = 498,3 кДж/кг

t₅ = t₄ + ∆t_ст = 148,53 + 30,4 = 178,9ºС                            j₅ = 627,9 кДж/кг

t₆ = t₅ + ∆t_ст = 178,93 + 30,4 = 209,3 ºС                             j₆ = 759,8 кДж/кг

t₇ = t₆ + ∆t_ст = 209,33 + 30,4 = 239,7 ºС                             j₇ = 895,2 кДж/кг

t₈ = t₇ + ∆t_ст = 239,73 + 30,4 = 270,1 ºС                             j₈ = 1035,9 кДж/кг 

      Для подогревателей низкого давления, расположенных  от конденсатора питательного насоса, величина недогрева составляет Ө=3÷5 ºС, а для подогревателя высокого давления (после питательного насоса) -  Ө=4÷6 ºС. Для смешивающих подогревателей (термический деаэратор) - Ө=1÷2 ºС. Определяем температуру насыщенного пара для каждого подогревателя.

                                       t_п1 = t₁ + Ө = 57,3 + 5 = 62,3 ºС

                                       t_п2 = t₂ + Ө = 87,2 + 5 = 92,2 ºС

      t_п3 = t₃ + Ө = 118,1 + 5 = 123,1 ºС

      t_п4 = t₄ + Ө = 148,5 + 5 = 153,5 ºС

      t_п5 = t₅ + Ө = 178,9 + 5 = 183,9 ºС

      t_п6 = t₆ + Ө = 209,3 + 1 = 210,3 ºС

      t_п7 = t₇ + Ө = 239,7 + 5 = 244,7 ºС

      t_п8 = t₈ + Ө = 270,1 + 5 = 275,1 ºС

       

Рп1= 3,8 МПа

Рп2= 2,1 МПа

Рп3= 1,2 МПа

Рп4= 0,9 МПа

Рп5= 0,6 МПа

Рп6=0,4 МПа

Рп7=0,02МПа

     2.3. Определение расхода пара из котла и расхода питательной воды.

По рассчитанным температурам определяем энтальпии  греющего пара и конденсата греющего пара.

Составим  таблицу характеристик пароотборов.

                 Таблица 2.1-Характеристики пароотборов