Розрахунок та побудова характеристик ТЕЦ

Міністерство транспорту та зв’язку України Українська державна академія залізничного транспорту Кафедра: «Теплотехніка та теплові двигуни»

РОЗРАХУНОК ТА ПОБУДОВА ХАРАКТЕРИСТИК ТЕЦ Керівник: доцент В. В. Савенко Розробив: студент гр.12−5-ТЕ К.О. Грігоров Харків 2010

Зміст

• 1 Вихідні дані
• 2. Характеристики котельні
• 3. Характеристики турбоагрегатів
• 4. Характеристики машиного залу
• 5. Характеристики ТЕЦ
• Висновок
• Список використаної літератури

1. Вихідні дані

На ТЕЦ встановлено наступне обладнання.

1. Турбоагрегат ПТ-50−90 у кількості 2 штуки з параметрами:

відбір пари від турбоагрегатів до виробничих параметрів D_вир= 40 т/год;

відбір пари від турбоагрегатів до опалювальних параметрів D_оп= 100 т/год;

сумарна витрата пари з урахуванням відборів пари та виробництва електроенергії D_{maxm t}= 385 т/год;

початкові параметри пари P₀= 10 МПа, t₀= 540 ⁰С, h_п= 3478 кДж/кг, h_в= 901 кДж/кг;

рівняння енергетичної характеристики

Q_t= 83,8 + 1,84D_вир + 0,83 D_оп + 8,4P_t + 0,084 (P_t — P_кр),

P_кр=58,6 — 0,1 D_вир — 0,22 D_оп.

2. Турбоагрегат Т-50−90 у кількості 3 штуки з параметрами:

відбір пари від турбоагрегатів до опалювальних параметрів D_оп= 90 т/год;

сумарна витрата пари з урахуванням відборів пари та виробництва електроенергії D_{maxm t}= 290 т/год;

початкові параметри пари P₀= 10 МПа, t₀= 540 ⁰С, h_п= 3478 кДж/кг, h_в= 901 кДж/кг;

рівняння енергетичної характеристики

Q_t= 50,3 + 1,03D_оп + 8,2P_t + 0,84 (P_t — P_кр),

P_кр=58 — 0,089D_оп.

3. ККД котельні на номінальній потужності з_к= 0,92.

2. Характеристики котельні

Витрата пари на роботу турбоагрегатів з урахуванням втрат пари, що можна прийняти у розмірі 2…3% складає, т/год:

D_кт= (1,02…1,03)? D_{maxm t}, (2.1)

де D_{maxm t} — сумарна витрата пари для кожної з турбіни, що є в наявності на ТЕЦ (за вихідними даними)

D_кт= 1,025• (2•385 + 3•290) = 1681

Номінальна видатність котельні D_кн повинна бути не менше D_кт. Величина D_кн визначається за кількістю котлів і номінальною видатністю кожного котла. При заданих турбінах на тиск пари 9 МПа приймаємо до встановлення 8 котлів типу Е-220/100, тоді D_кн= 8•220 = 1760 т/год.

Видатність котельні в теплових одиницях, ГДж/год:

Q_кн= D_кн (h_п — h_в), (2.2)

де D_кн — з пункту 2.2, h_п, h_в — за вихідними даними.

Q_кн= 1760• (3478 — 901) •10³ = 4 536

Витрата умовного палива на номінальному режимі, т умов. палива/год:

В_кн= Q_кн/ (Q^р_нуп•з_кн), (2.3)

де Q_кн — за формулою (2.2),

з_кн — з вихідних даних,

Q^р_нуп — теплота згоряння умовного палива, що дорівнює 29 330 кДж/кг

В_кн= 4536•10⁶/ (29 330•0,92) = 168,102

Залежність витрати палива В_к від тепловидатності Q_к:

В_к= В_кн — (Q_{кн -} Q_к) • [0, 1935 — 0,0493•з_кн + (0,0808 — 0,0822•з_кн) • • (1 — Q_к/Q_кн) ³] •к_е/4, 19, (2.4)

де В_кн — за формулою (2.3), к_е — коефіцієнт, що враховує додаткову витрату палива в експлуатації на пуски, несталі режими та інше (приймаємо рівним 1,1)

В_к= 168,102 — (4536 — 1361) • [0,1481 + 5,176•10^-3• (1 — 0,3) ³] •1,¼, 19= 43,176

Розрахунки виконуємо для Q_к = (0,3; 0,5; 0.65; 0,8;1)•Q_кн. Результати розрахунків заносимо до таблиці 1. За результатами розрахунків будуємо енергетичну характеристику котельні (Рисунок 1).

Таблиця 1 — Залежність витрати палива від тепловидатності величини відносного приросту витрати палива r_k приймаємо приблизно за характеристикою відносних приростів витрати палива котельні для даного з_кн= 0,92. Отримані дані також заносимо в таблицю 1. За даними таблиці будуємо характеристику відносних приростів витрати палива.

Таблиця 1 — Дані для побудови характеристики котельні

3. Характеристики турбоагрегатів

Встановимо можливий інтервал змінення електричного навантаження для даних турбоагрегатів.

За характеристиками турбоагрегатів Пт-50−90 та Т-50−90 при заданих величинах відборів

D_вир= 40 т/год, D_оп= 100 т/год та D_оп= 90 т/год відповідно знаходимо значення Р_min та P_max.

Отримані дані заносимо в таблицю 2.

Значення електричних навантажень Р_кр для Пт-50−90, МВт (за вихідними даними):

P_кр= 58,6 — 0,1 D_вир — 0,22 D_оп, (3.1)

де D_вир, D_оп — за вихідними даними.

P_кр= 58,6 — 0,1•40 — 0,22•100 = 32,6

Значення електричних навантажень Р_кр для Т-50−90, МВт (за вихідними даними):

P_кр=58 — 0,089D_оп, (3.2)

де D_оп — за вихідними даними.

P_кр=58 — 0,089•90 = 50

Отримані результати заносимо в таблицю 2.

Енергетична характеристика турбоагрегатів описується рівнянням ламаної лінії. Загальний вигляд такого рівняння:

Q_t= Q_о + к_вир•D_вир+ к_оп•D_оп + r_т1•P_t + (r_т2 — r_т1) • (P_t — P_кр1) + (r_т3 — r_т2) • • (P_t — P_кр2), (3.3)

де Q_о — умовна витрата теплоти на холостий хід;

к_вир, к_оп — коефіцієнти відборів;

r_т1, r_т2, r_т3 — відносні прирости витрати теплоти турбоагрегатом на різних ділянках характеристики;

P_кр1, P_кр2 — значення електричних навантажень у точках зломів характеристики.

Витрата теплоти для Пт-50−90 Q_т, ГДж/год:

Q_t= 83,8 + 1,84D_вир + 0,83 D_оп + 8,4P_t + 0,084 (P_t — P_кр), (3.4)

де P_кр — за формулою (3.1), P_t — характерні значення електричного навантаження турбоагрегата (Р_min, P_кр, P_max)

Q_t= 83,8 + 1,84•40 + 0,83•100 + 8,4•28 + 0,084 (28 — 32,6) = 475,6

Отримані результати заносимо до таблиці 2.

Аналогічно витрата теплоти для Т-50−90 Q_т, ГДж/год:

Q_t= 50,3 + 1,03D_оп + 8,2P_t + 0,84 (P_t — P_кр), (3.5)

де D_оп — за вихідними даними.

Q_t= 50,3 + 1,03•90 + 8,2•20 + 0,84• (20 — 50) = 307

Розрахунок ведеться для P_t= (Р_min, P_кр, P_max). Результати заносяться до таблиці 2.

Таблиця 2 — Дані для побудови енергетичних характеристик турбоагрегатів

За даними таблиці 2 будуємо енергетичні характеристики турбоагрегатів (Рисунок 2)

За прикладом загального виду рівняння (3.3) знаходимо величини відносних приростів витрати теплоти турбоагрегатом з рівнянь (3.4) та (3.5):

Для ПТ-50−90

r_т1=8,4 ГДж/ (Мвт•год);

r_т2= r_т1 + 0,084 = 8, 484 ГДж/ (Мвт•год);

Для Т-50−90

r_т1=8,2 ГДж/ (Мвт•год);

r_т2= r_т1 + 0,84 = 9,04 ГДж/ (Мвт•год).

За отриманими значеннями будуємо характеристику відносних приростів витрати теплоти турбоагрегатом.

4. Характеристики машиного залу

Робимо оптимальний розподіл навантаження, що забезпечує найменшу витрату пари у машзалі та відповідно найменшу витрату палива на ТЕЦ. Для цього у кожному інтервалі змінення P_t завантажуємо той з турбоагрегатів, який у даному випадку має найменшу величину r_т. Електричне навантаження машзала P_мз, МВт:

P_мз= P_{t пт}•n_пт+ P_{t т}•n_т, (4.1)

де P_{t пт}, P_{t т} — характерні значення P_{t (}Р_min, P_кр, P_max) для кожного турбоагрегата (з таблиці 2), n_пт, n_т — кількість турбоагрегатів (вихідні дані)

P_мз0= 28•2 + 20•3 = 116

За формулою (4.1) знаходимо значення P_мз1, P_мз1', P_мз2, P_мз2', результати заносимо в таблицю 3.

Витрата теплоти машзалом Q_мз, ГДж/год:

Q_мз= Q_{t пт}•n_пт+ Q_{t т}•n_т, (4.2)

де Q_{t пт}, Q_{t т} — з таблиці 2 для відповідного режиму.

Q_мз0= 475,6•2+ 332,2•3 = 1948,572

За формулою (4.2) знаходимо значення Q_мз1, Q_мз1', Q_мз2, Q_мз2', отримані дані заносимо в таблицю 3. За значеннями у таблиці будуємо енергетичну характеристику машзалу та характеристику відносних приростів витрати теплоти машзалом.

теплова електрична станція котельня

5. Характеристики ТЕЦ

Витрати теплоти у котельні Q^к_мз, ГДж/год:

Q^к_мз= (1,02.1,03) Q_мз, (5.1)

де Q_мз — з таблиці 3.

Q^к_мз= 1,03•1872,2 = 1928,366

Отримані результати заносимо у таблицю 3. За даними таблиці будуємо графік Q^к_мз= f (P_мз).

Рисунку 3 для заданих P_мз знаходимо відповідні Q^к_мз, для яких з Рисунку 1 визначаємо відповідну витрату палива В^'_ТЕЦ. Результати заносимо в таблицю 3.

Із врахуванням витрат палива на власні потреби ТЕЦ у розмірі приблизно 4%, то В_ТЕЦ= 1,04В^'_ТЕЦ. Значення В_ТЕЦ також вносимо до таблиці 3. За даними таблиці будуємо графік енергетичної характеристики ТЕЦ (Рисунок 4)

Відносний приріст витрати палива на ТЕЦ r_ТЕЦ, кг/ГДж:

r_ТЕЦ= 1,04 r_к• r_мз, (5.2)

де r_мз — з таблиці 3, r_к.

r_ТЕЦ= 1,04•35,51•0 = 0

Отримані значення заносимо в таблицю 3. За ії даними будуємо характеристику відносних приростів витрати палива для ТЕЦ

Таблиця 3 — Характеристики машзалу та ТЕЦ

Висновок

У курсовій роботі для заданого складу основного обладнання ТЕЦ і заданого графіка електричного навантаження енергосистеми, до якої входить ТЕЦ, були визначені норми витрати палива на вироблення одиниці електричної та теплової енергії. Під час визначення норм витрат палива передбачалось оптимальне навантаження ТЕЦ в енергосистемі та оптимальний розподіл електричного навантаження поміж турбоагрегатами. При цьому як критерій оптимальності застосовувалась найменша сумарна витрата палива.

Список використаної літератури

1. Леншин И. А., Смоляков Ю. И. Логистика. — М.: Машиностроение, 1996. — 246 с. — Ч.1.

2. Логистика: Учебн. пособие / Под ред. Б. А. Аникина. — М.: ИНФРА-М, 1997. — 327с.

3. Савенко В. В. Розрахунок та побудова характеристик ТЕЦ: методичні вказівки до курсової роботи. — Х.: ХарДАЗТ, 2007. — 32с.