Курсовая работа
«Расчет тепловой схемы комбинированной ПГУ электростанции»
- 45 страниц
Введение….
1 Принципиальная тепловая схема парогазовой установки….
1.1 Принципиальная тепловая схема и основные энергетические характеристики паротурбинной установки….….
1.1.1 Краткое описание принципиальной тепловой схемы на базе турбоустановки ПТ-30-90/10…
1.1.2 Результаты расчета принципиальной тепловой схемы….
1.2 Описание основного оборудование ПГУ….
1.2.1 Паровая турбина ПТ-30-90/10 …
1.2.2 Описание парогенератора…
1.2.2.1 Котельный агрегат Е-230-100ГМ…
1.2.2.2 Модернизация парового котла при совместной работе с с ГТУ….….
1.3 Газотурбинная установка АЛ-31СТЭ….
1.3.1 Краткое описание ГТУ….
1.3.2 Результаты расчета ГТУ….
1.4 Предварительное согласование совместной работы ПТУ и ГТУ….
2 Расчет вариантов тепловых схем комбинированной энергетической установки….
2.1 Расчет ГТУ с подогревателем сетевой воды (ГТУ-ТЭЦ)…
2.2 Расчет КПГУ с утилизацией продуктов сгорания ГТУ в котле-утилизаторе…
2.3 Расчет КПГУ с утилизацией продуктов сгорания ГТУ в котле-утилизаторе с дожиганием топлива….
2.4 Расчет КПГУ с утилизацией продуктов сгорания ГТУ в паровом котле с дожиганием топлива….
3 Сопоставление результатов расчета тепловых схем КПГУ со сбросом продуктов сгорания в котел-утилизатор и в топку парового котла для существующего режима ПТУ…
3.1 Результаты расчета КПГУ с дожиганием топлива….
3.2 Энергетические показатели КПГУ с дожиганием топлива….
4 Анализ вариантов тепловых схем КПГУ по показателям тепловой эффективности….
Заключение….
Список использованных источников…
Курсовой проект посвящен расчету тепловой схемы комбинированных парогазовых установок. Такая тематика очень актуальна в настоящее время, так как применение комбинированных парогазовых установок (КПГУ) в энергетике является перспективным. Опыт развития мировой энергетики показывает, что радикальное улучшение основных характеристик паротурбинных установок тепловых электростанций возможно путем их реконструкции по парогазовому циклу с подачей выхлопных газов ГТУ в топки реконструированных котлов.
В паровых энергоустановках температура перегретого пара не может превышать допустимую для металла труб котельных пароперегревателей и таких неохлаждаемых узлов, как паропроводы, коллекторы, арматура, - она составляет сейчас 530-565 °С, а в самых современных установках - 600-620 °С. Зато отвод тепла в конденсаторах паровых турбин осуществляется циркуляционной водой при температурах, близких к температуре окружающей среды.
Указанные особенности позволяют существенно повысить КПД производства электроэнергии путем объединения в одной парогазовой установке (ПГУ) высокотемпературного подвода в ГТУ и низкотемпературного отвода тепла в конденсаторе паровой турбины. Для этого отработавшие в турбине газы подаются в котел-утилизатор, где генерируется и перегревается пар, поступающий затем в паровую турбину. Вращаемый ею электрический генератор при неизменном расходе топлива в камере сгорания ГТУ увеличивает выработку электроэнергии в 1,5 раза. В итоге КПД лучших современных ПГУ составляет 55-58%.
Привлекательными особенностями ПГУ, помимо высоких КПД, являются умеренная удельная стоимость (в 1,5-2 раза ниже, чем у паровых энергоблоков близкой мощности), возможность сооружения за короткое время (2 года), вдвое меньшая потребность в охлаждающей воде, хорошая маневренность. С учетом всех достоинств ПГУ наиболее важной задачей для отечественной энергетики является перевод многочисленных паровых электростанций, работающих в основном на природном газе, в парогазовые.
1 Принципиальная тепловая схема
парогазовой установки
1.1 Принципиальная тепловая схема и основные энергетические характеристики паротурбинной установки
1.1.1 Краткое описание принципиальной тепловой схемы на базе турбоустановки ПТ-30-90/10
Энергоблок номинальной электрической мощностью 30 МВт состоит из котла высокого давления Е-230-100 ГМ, турбины ПТ-30-90/10 УТМЗ, электрогенератора и вспомогательного оборудования. Руководствуясь методикой [8], составлена принципиальная тепловая схема (ПрТС) турбоустановки ПТ-30-90/10 на базе тепловой схемы Уфимской ТЭЦ-3.
2.5 Расчет КПГУ с утилизацией продуктов сгорания ГТУ в паровом котле с дожиганием топлива
На рисунке 2.9 представлена расчетная схема КПГУ со сбросом продуктов сгорания в топку парового котла Е-230-100ГМ. Выходные газы ГТУ по газоходу направляются в горелки парового котла (КД) для сжигания в их среде газообразного топлива, т.к. они содержат достаточное количество несгоревшего кислорода ( ). В отличие от котла-утилизатора продукты сгорания сначала проходят испарительные поверхности нагрева, затем пароперегревательные и экономайзерные.
Коэффициент избытка воздуха в топке котла ограничен величиной , а, следовательно, существует ограничение по температуре газов в топке котла.
При расчете тепловой схемы соблюдались следующие минимальные температурные напоры [17]:
- на холодном конце испарительной поверхности нагрева;
- на холодном конце экономайзерной поверхности нагрева;
- на горячем конце пароперегревательной поверхности нагрева.
Рисунок 2.9 - Расчетная схема КПГУ со сбросом продуктов сгорания в топку парового котла
Таблица 2.4 – Результаты расчета КПГУ с сбросом продуктов сгорания в топку парового котла
Наименование Значение
Результаты расчёта элемента модели "Вход питат воды":
Давление воды, [КПа] 12500
Расход воды, [кг/с] 60.75
Степень сухости, [-] -0.551522
Температура воды, [0C] 203
Удельная энтальпия воды, [кДж/кг] 870.331
Результаты расчёта элемента модели "КД":
Давление газа на выходе из КС, [кПа] 101.335
Коэффициент избытка воздуха в КС, [-] 1.0511
Коэффициент полного давления в КС, [-] 0.99
Коэффициент полноты сгорания топлива в КС, [-] 0.995
Расход газа на выходе из камеры сгорания, [кг/с] 72.8361
Расход топлива в камере сгорания, [кг/с] 2.77253
Температура газа на выходе из КС, [К] 2070
Результаты расчёта элемента модели "ЭК":
Давление воды на выходе, [кПа] 10791
Коэффициент избытка воздуха на выходе. [-] 1.11972
Потери давления воды, [кПа] 309
Расход воды на выходе, [кг/с] 60.75
Расход газов на выходе, [кг/с] 77.3361
Степень сухости на выходе. [-] 0
Температура воды на выходе, [0C] 316.644
Температура газов на входе в экономайзер, [К] 883.902
Температура газов на выходе, [К] 506.627
Температурный напор на горячем конце, [0C] 294.108
Температурный напор на холодном конце, [0C] 30.3444
Тепловая мощность, отданная газами, [кВт] 35051.6
Результаты расчёта элемента модели "ИСП":
Давление пара на выходе, [кПа] 10791
Коэффициент избытка воздуха на выходе, [-] 1.0511
Расход воды на входе на расчетном режиме, [кг/с] 60.75
Расход воды на продувку, [кг/с] 1.215
Расход газов на выходе, [кг/с] 72.8361
Продолжение таблицы 2.4
Расход пара на выходе, [кг/с] 59.535
Степень сухости пара на выходе, [-] 1
Температура газов на входе в испаритель, [К] 2070
Температура газов на выходе, [К] 1342.71
Температура пара на выходе, [0C] 316.644
Температурный напор на горячем конце, [0C] 1480.2
Температурный напор на холодном конце, [0C] 752.916
Тепловая мощность, отданная газами, [кВт] 76304.7
Результаты расчёта элемента модели "ПЕ":
Давление пара на выходе, [кПа] 9811
Коэффициент избытка воздуха на выходе, [-] 1.08156
Потери давления пара, [кПа] 980
Расход газов на выходе, [кг/с] 74.8361
Расход пара на выходе, [кг/с] 59.535
Степень сухости пара на выходе, [-] 1.5072
Температура газов на входе в пароперегреватель, [К] 1320.45
Температура газов на выходе, [К] 900.054
Температура пара на выходе, [0C] 510
Температурный напор на горячем конце, [0C] 537.3
Температурный напор на холодном конце, [0C] 310.26
Тепловая мощность, отданная газами, [кВт] 41651.1
В результате расчета получен максимальный расход пара на выходе из ПЕ 59,535 кг/с вместо 63,89кг/с. Следовательно, КПГУ со сбросом продуктов сгорания в топку парового котла Е-230-100ГМ не способна генерировать пар с номинальным расходом.
Температура уходящих газов (т.е. на выходе из ЭК) очень высока и составляет 506,6 К. Поэтому, исходя из рекомендаций [20], для утилизации теплоты уходящих газов до температуры 1300С, в конвективной шахте котла устанавливается газовый подогреватель сетевой воды (ГСП). Расчетная схема представлена на рисунке 2.10.
В результате проведения аналитического расчета вариантов схем КПГУ, исследованы 2 тепловых схемы комбинированных энергоустановок: КПГУ со сбросом продуктов в топку котла-утилизатора с дожиганием топлива и со сбросом в топку существующего парового котла Е-230-100ГМ. Обе схемы обеспечивают потребную теплопроизводительность ( ), которая выдает необходимые параметры пара перед турбиной ПТ-30-90/10. Необходимо подчеркнуть, что сбрасывать продукты сгорания в топку парового котла неэкономично с термодинамической точки зрения по сравнению со сбросом в топку котла-утилизатора, т.к. имеет место разница в температурах дожигания топлива 90С (следовательно, и в расходах топлива 0,01889 кг/с). Эта разница связана, прежде всего, с присосами холодного воздуха из котельного цеха в газовоздушный тракт котла.
Основным недостатком рассмотренных двух схем является высокое значение температуры уходящих газов, что связано с высокой температурой питательной воды. Для понижения температуры уходящих газов можно предложить следующие схемы утилизации тепла:
• установка ГСП;
• частичное вытеснение регенерации.
Предлагаемые схемы требуют предварительной разработки, что выходит за рамки данной работы.
При сравнении энергетических показателей раздельно работающих ГТУ и ПТУ с КПГУ можно выделить следующие основные положения:
• уменьшение расхода условного топлива при применении КПГУ;
• уменьшение удельного расхода условного топлива;
• увеличение электрического КПД КПГУ по сравнению с ПТУ.
В качестве одного из вариантов использования теплоты уходящих из ГТУ выхлопных газов была рассмотрена схема ГТУ с ПСВ. Результаты расчета данной схемы показали, что при одинаковой электрической мощности схем ГТУ и ГТУ с ПСВ происходит снижение удельного расхода топлива, обусловленное утилизацией теплоты выхлопных газов ГТУ в подогревателе сетевой воды.
Таким образом, результаты расчета показали, что реализация любой схемы комбинированной установки, в которой осуществляют утилизацию теплоты выхлопных газов, приводит к улучшению показателей тепловой эффективности энергетической установки.
1. Александров А.А., Григорьев Б.А. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. Рек. Гос. Службой стандартных справочных данных. ГСССД Р-776-98 – М.: Издательство МЭИ, 1999.
2. Арьков Ю.Г. , Шайхутдинов З.Г. Конвертирование АД для использования в наземных энергетических установках.- Уфа: изд УАИ, 1986- 82 с.
3. А.М.Ахметзянов «Термогазодинамические расчеты авиационных ГТД» - Уфа: УАИ, 1982.
4. Инструкция по эксплуатации парового котла Е-230-100 ГМ (ТКЗ) Уфимской ТЭЦ-3. – Уфа, 2006. – 76 с.
5. Инструкция по эксплуатации турбогенератора ПТ-30-90 УТМЗ ст. №5 Уфимской ТЭЦ-3. – Уфа, 2004. – 38 с.
6. Каталог газотурбинного оборудования. Газотурбинные технологии. Газпром, 2006.
7. Моделирование работы элементов авиационных ГТД в системе DVIGw: Практикум по курсу «Теория, расчет и проектирование АД и ЭУ»/ Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т; Сост.: Х.С. Гумеров, О.Н. Иванова. – Уфа, 2005. – 74 с.
8. Наземная газотурбинная энергетическая установка с силовой турбиной. Прототип АЛ-31СТЭ. Курсовой проект по дисциплине «Теория и расчет ГТУ» студ. К. Н. Брезгин. Руковод. И. М. Горюнов.– Уфа: УГАТУ, 2007.–63 с.
9. Полещук И. З. Расчет тепловой схемы комбинированной парогазовой установки электростанции: учебное пособие/ И. З. Полещук; Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. – Уфа: УГАТУ, 2007. – 47с.
10. Полещук И. З. Расчет тепловых схем паротурбинных установок: учебное электронное издание: учебное пособие к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Тепловые и атомные электрические станции». – Уфа: УГАТУ, 2005.
11. Расчет принципиальной тепловой схемы электростанции на базе турбоустановки ПТ-30-90/10. Курсовой проект по дисциплине «Тепловые и атомные электрические станции» студ. К.Н. Брезгин. Руковод. И. М. Горюнов.– Уфа: УГАТУ, 2007.–49 с.
12. Руководство по эксплуатации двигателя АЛ-31СТН. ОАО «НПО Сатурн» НТЦ им. А. Люльки. – Рыбинск, 2005.
13. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции: Учебник для вузов/ Под ред. В. Я. Гиршфельда. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 447с
14. Теория, расчет и проектирование авиационных двигателей и энергетических установок: Учебник/ В.И. Бакулев, В.А. Голубев, Б.А. Крылов и др.; Под редакцией В.А. Сосунова, В.М. Чепкина – М.: Изд-во МАИ, 2003 – 688 с.
15. Тепловой расчет (Нормативный метод). Издание 3-е, переработанное и дополненное. – СПб.: Издательство НПО ЦКТИ, 1998. – 256 с.
16.Теплоэнергетика и теплотехника: Справочник/под ред.
А. В. Клименко, В. М. Зорина. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: МЭИ.- (ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА И ТЕПЛОТЕХНИКА. Справочная серия в 4-х книгах)– Т.3: Тепловые и атомные электростанции, 2003.– 648с.
17. Цанев, С. В. Газотурбинные и парогазовые установки электростанций: учебное пособие – М.: МЭИ, 2002. – 580 с.
18. Щегляев А.В. Паровые турбины: Учеб. для вузов. – 3-е изд., перераб. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1955. – 320 с.
19. Шляхин П.Н., Бершадский М.Л. Краткий справочник по паротурбинным установкам. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960. – 367 с.
20. Эстеркин Р.И. Котельные установки. Курсовое и дипломное проектирование: Учеб. пособ. для техникумов. – Л.: Энергоатомиздат. Ленинг. отд-ние, 1989. – 280 с.
Тема: | «Расчет тепловой схемы комбинированной ПГУ электростанции» | |
Раздел: | Разное | |
Тип: | Курсовая работа | |
Страниц: | 45 | |
Цена: | 1500 руб. |
Закажите авторскую работу по вашему заданию.
- Цены ниже рыночных
- Удобный личный кабинет
- Необходимый уровень антиплагиата
- Прямое общение с исполнителем вашей работы
- Бесплатные доработки и консультации
- Минимальные сроки выполнения
Мы уже помогли 24535 студентам
Средний балл наших работ
- 4.89 из 5
написания вашей работы
У нас можно заказать
(Цены могут варьироваться от сложности и объема задания)
682 автора
помогают студентам
42 задания
за последние сутки
10 минут
время отклика
Поверочный расчет принципиальной тепловой схемы электростанции на базе турбоустановки т-250/300-240
Курсовая работа:
Составление и расчет принципиальной тепловой схемы на базе ТУ Т-110/120-130-4 ТМЗ и -60/75-12,8/1,3 ЛМЗ
Курсовая работа:
Расчеты расхода теплоты на технологические нужды.
Курсовая работа:
Расчет ректификационной колонны для разделения бинарной смеси бензол-толуол
Курсовая работа:
Оборудование предприятий общественного питания.