Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Промышленность, производство->Конспект
Проектування не є принципово новим видом людської діяльності. Творчі відкриття винахідника чи науковця, створення архітектурних споруд чи художніх тво...полностью>>
Промышленность, производство->Контрольная работа
Каждая культура произрастает на своей почве, имеет свою географическую, социальную среду и, соответственно, специфическую окраску, то есть обладает са...полностью>>
Промышленность, производство->Контрольная работа
Проверка адекватности гипотезы о законе распределения случайных величин. Определение интегральной функции для каждого интервала Определение расчетных ...полностью>>
Промышленность, производство->Контрольная работа
Исходные данные: мощность на ведущем шкиве Р1 = 7 кВт, вращающий момент на ведущем шкиве Т1 = 45,5 Нм, частота вращения ведущего шкива n1 = 1470 мин-1...полностью>>

Главная > Лекция >Промышленность, производство

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Лекция №2. Тепловой цикл паротурбинной установки и показатели экономичности ТЭС. Особенности турбоустановок АЭС

2.1. Тепловой цикл паротурбинной установки ТЭС и показатель его термодинамической эффективности

Энергетический процесс современных паротурбинных установок (ПТУ) основан на использовании термодинамического цикл Ренкина с полной конденсацией отработавшего в турбине водяного пара. Схема простейшей теплоэнергетической установки, посредством которой реализуется данный цикл, представлена на рис.2.1, а на рис.2.2 приведен идеальный цикл Ренкина в Т,s-диаграмме. Обозначения термодинамических параметров в соответствующих узлах и точках цикла (давление р, МПа (кПа), температура t, 0С) и параметра теплового состояния рабочих сред (удельная энтальпия h, кДж/кг) даны на представленных рисунках. Там же показаны расходы водяного пара G0, кг/с и теплоты Q0, кДж/ч в паровую турбину.

Рис. 2.1. Простейшая схема ПТУ Рис. 2.2. Идеальный цикл ПТУ в Т,s-диаграмме

Сокращенные обозначения основного оборудования ПТУ и краткая характеристика происходящих в ней процессов следующие:

ПТ паровая турбина, в которой в процессе расширения водяного пара его тепловая (потенциальная) энергия преобразуется в механическую энергию вращающегося ротора с передачей на ротор электрогенератора (ЭГ) работы турбины Lт (процесс 1-2);

КР конденсатор турбоустановки, в котором отработавший в турбине водяной пар конденсируется при постоянном давлении рк и отдает теплоту Qк охлаждающей воде (на рис.2.1 представлено как удельное количество теплоты q2, кДж/кг) – процесс 2-21;

ПН - питательный насос, в котором осуществляется адиабатное сжатие питательной воды (процесс 21-3 при затрате работы Lн на сжатие 1 кг воды);

К энергетический котел (далее котел), в котором в процессе подвода теплоты при сгорании органического топлива (на рис.2.1 представлено как удельное количество подводимой теплоты q1, кДж/кг) осуществляется подогрев воды до температуры кипения (процесс 3-31), ее испарение (процесс 31-4) и перегрев водяного пара (процесс 4-1).

Эффективность цикла Ренкина с подводом q1 и отводом q2 удельных количеств теплоты определяется его термическим КПД

(2.1)

где h0 - энтальпия водяного пара перед турбиной; hпв - энтальпия питательной воды; h2t - энтальпия пара после турбины при изоэнтропийном расширении в ее проточной части; hк1- энтальпия конденсата за конденсатором ПТУ; Н0=h0-h2t - располагаемый теплоперепад турбины; Нпн=hпв-hк1 - подогрев питательной воды в адиабатном процессе ее сжатия, который эквивалентен работе, затрачиваемой на повышение давления в питательном насосе; Q01=h0-hк1- расход теплоты на турбину без учета подогрева воды в данном насосе. Термический КПД цикла без учета подогрева воды в питательном насосе

(2.2)

Термический КПД идеальной паротурбинной установки (рис.2.1) можно выразить и через отношение полезной теоретической работы 1 кг водяного пара в цикле L к теплоте, переданной 1 кг рабочей среды в котле (q1=h0-hпв), следующим образом:

. (2.3)

Располагаемый теплоперепад турбины Н0 расходуется на производство электроэнергии и приводные двигатели установок собственных нужд, среди которых основной составляющей является расход энергии на привод питательного насоса.

2.2. Энергетические показатели тепловой электростанции и общий баланс теплоты и мощности для ее энергоблоков

Основным показателем энергетической эффективности электростанции является коэффициент полезного действия по отпуску электрической энергии, называемый абсолютным электрическим КПД электростанции и который с учетом расхода электроэнергии на собственные нужды Эсн определяют как «КПД нетто» («нт» - нетто):

(2.4)

где Э - выработанная электроэнергия; Qс, кДж/ч - затраченная энергия (теплота сожженного топлива); эснсн - доля электроэнергии на собственные нужды станции (4-6%). Выражение (2.4), записанное для часового промежутка времени, имеет вид:

(2.5)

где Nэ, кВт - электрическая мощность. Показатель «КПД нетто» используется при решении реальных задач планирования работы и отчетности электростанции. В анализе энергетической эффективности процесса выработки электроэнергии используется «КПД брутто» эсбр=эснт/(1-эсн), который для часового промежутка времени имеет выражение:

(2.6)

Коэффициент полезного действия электростанции по производству электроэнергии зависит от КПД ее основных элементов – турбоустановки, котла и трубопроводов. На рис.2.3 для конденсационной электростанции представлена схема, определяющая общий баланс теплоты и мощности ее энергоблока при расходе теплоты топлива ВQрн=Qc (В –расход топлива, кг/с; Qрн – его низшая теплотворная способность, кДж/кг) на создание электрической мощности в электрогенераторе Nэ.

Рис. 2.3. Схема баланса теплоты и мощности для конденсационной ПТУ

Здесь расход теплоты на турбоустановку

Q0=3600(Nэ+Nэг+Nмех+Ni)+Qк=3600Ni+Qк,

где Nэг – потери мощности в электрическом генераторе; Nмех (Nм на рис.2.3) - механические потери турбоагрегата; Ni – внутренние потери мощности в турбине; Ni - внутренняя мощность турбины; Qк - потери теплоты с охлаждающей водой конденсатора турбоустановки. Тепловая нагрузка котла Qк=Q0+Qтр, где Qтр - потери теплоты в окружающую среду при транспортировке рабочих сред в трубопроводах. Теплота топлива Qc=Qпк+Qпк расходуется в паровом котле на теплоту получаемого пара и покрытие потерь в котле Qпк (рис.2.3).

Абсолютный электрический КПД турбоустановки для часового промежутка времени при расходе тепла на нее Q0, кДж/ч равен

(2.7)

КПД котла при его тепловой нагрузке Qк равен . Потери теплоты в котле с физической теплотой уходящих газов, от химической и механической неполноты сгорания топлива, от рассеяния в окружающую среду, при удалении жидких шлаков определяют диапазон значений к=0,94-0,90.

КПД трубопроводов (транспортировки теплоты) =0,99-0,98, где Q0 – теплота водяного пара, подводимого к турбоустанове. Из-за аэродинамического сопротивления главного паропровода, средств измерения расхода пара и различного рода запорных и регулирующих органов давление водяного пара перед турбиной обычно на 1…1,5 МПа меньше, чем давление пара за котлом.

В итоге, с учетом (2.6), выражение для КПД брутто электростанции принимает вид

(2.8)

Электрическая мощность Nэ связана с эффективной мощностью Nе на муфте между турбиной и генератором соотношением Nэ=Nеэг, где электрический КПД генератора учитывает потери мощности в нем - Nэг (рис.2.3). Эффективная мощность турбины Nе связана с ее внутренней мощностью Ni соотношением Nе=Niмех, где механический КПД учитывает потери трения в подшипниках валопровода турбоагрегата, расход энергии в системах регулирования и маслоснабжения. На рис.2.3 электрическая мощность Nэнт определяет отпущенную в энергосистему электрическую энергию с учетом ее затрат на собственные нужды станции (Nсн).

На рис.2.4 представлены процессы расширения водяного пара в проточной части паровой турбины. Внутренняя мощность турбины Ni связана с располагаемой (теоретической) мощностью N0 соотношением Ni=N0oi, где внутренний относительный КПД турбины oi характеризует степень совершенства ее проточной части в процессе преобразования тепловой энергии водяного пара в механическую энергию вращающегося ротора. С учетом этого КПД действительный теплоперепад на турбину Hi=H0oi (рис.2.4,б). В свою очередь, с учетом дросселирования водяного пара в стопорных и регулирующих клапанах турбины, определяемого коэффициентом дросселирования др010, oi=дрoi1 (рис.2.4,а). Здесь oi1i01 - внутренний относительный КПД проточной части турбины с учетом потерь энергии с выходной скоростью пара в последней ступени.

В итоге для секундного промежутка времени КПД электростанции (энергоблока)

(2.9)

а) б)

Рис. 2.4. Представление процесса расширения водяного пара в турбине в h,s-диаграмме:

а – с учетом дросселирования в стопорных и регулирующих клапанах;

б – упрощенное (1 - теоретический процесс; 2 – реальный процесс)

Наибольшее влияние на КПД электростанции оказывает КПД турбоустановки, учитывающий основную потерю теплоты в цикле производства электроэнергии – потерю с охлаждающей водой конденсатора Qк, достигающей 45-50% затрачиваемой в цикле теплоты. Теплота Qк отработавшего в паровой турбине водяного пара передается при очень низком давлении рк в конденсаторе (рк=3…5 кПа много меньше атмосферного давления ра=98…102 кПа). Это говорит о том, что при данных условиях водяной пар за турбиной обладает крайне низкой работоспособностью. Примем следующие оценки КПД: t=0,55; oi=0,85; мех=0,99; эг=0,985; тр=0,99; к=0,90. Тогда КПД электростанции по производству электроэнергии эсбр=0,406. С учетом затрат энергии на собственные нужды, например эсн=0,05, КПД станции нетто эснт=эсбр(1-эсн)=0,386.



Загрузить файл

Похожие страницы:

  1. Расчет принципиальной тепловой схемы паротурбинной установки типа Т-100-130

    Дипломная работа >> Физика
    ... показатели турбоустановки и ТЭЦ в целом: 1) тепловая нагрузка парогенераторной установки ... экономичности и имеет высокий К.П.Д. Современные паротурбинные ... страны особенно большое ... крупных ТЭС была ... схемы турбоустановок включают ... весь цикл повторяется ...
  2. Расчет тепловой схемы турбоустановки с турбиной К-1000-60/1500-1

    Курсовая работа >> Физика
    ... ПОКАЗАТЕЛЕЙ ТЕПЛОВОЙ ЭКОНОМИЧНОСТИ ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ ВЫВОД ЛИТЕРАТУРЫ ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ТЕПЛОВЫХ СХЕМ ТУРБОУСТАНОВОК ... а также мощности установки и показателей тепловой экономичности (КПД, удельного ... Второй (паротурбинный) контур ...
  3. Паровые турбины как основной двигатель на тепловых электростанциях

    Реферат >> Физика
    ... работы; – высокая тепловая экономичность; – высокая равномерность ... . Тепловые циклы работы ... оборудование турбоустановок (ПТУ ... эти показатели окажутся ... ТЭС без учета их особенностей ... А.И. Паровые турбины и паротурбинные установки. – Л.: Машиностроение. Ленингр ...
  4. Инжиниринг как разновидность инновационного процесса

    Реферат >> Экономика
    ... цикла. 1. Понятие, особенности ... , экономичности использования ... тепловую мощность непосредственно в существующие электрические и тепловые ... паротурбинными установками. ... турбоустановок ... показателей (ТЭП) работы отдельного энергетического оборудования и в целом ТЭС ...

Хочу больше похожих работ...

Generated in 0.0020229816436768