Визначити:

1. Необхідну продуктивність парогенераторів ТЕЦ на основі розрахунку таких величин:

1.1 Витрата технологічної пари на опалення, гаряче водопостачання та потреби сторонніх споживачів.

1.2 Витрата енергетичної пари на турбіну і РОУ.

1.3 Витрата хімочищеної води, що надходить в деаератор, та живильної води після живильних насосів.

1.4 Витрата технологічної пари після ОУ і РОУ на деаератор.

2. Загальну і питому витрату палива в ТЕЦ.

3. Електричну потужність, яку розвиває турбогенератор ТЕЦ на базі теплового споживання.

4. Висоту розташування деаераторів по відношенню до живильних на

Розв’язок завдання

1. Визначаємо витрату теплоти на опалювання приміщень та гаряче водопостачання.

1. . Витрату теплоти на опалювання житлових приміщень, , визначаємо за формулою:

,

де: – питома витрата теплоти на опалювання житлових будинків, , приймається з таблиць. Згідно п.З вихідних даних .

Величину приймаємо з п. 1, з п.7, а – з п.6 вихідних даних.

Тоді: .

2. . Витрата теплоти на опалювання адміністративних приміщень

3. Витрата теплоти на опалювання промислових приміщень.

Відповідно до вихідних даних, п.5 ,вона складає 24% від витрати теплоти на опалювання житлових приміщень, тобто

.

Загальна витрата теплоти на опалювання дорівнює

4. . Визначаємо витрату теплоти на гаряче водопостачання ,

де значення величин к, m, a наведені в п.9 вихідних даних, тобто

.

2. . Визначаємо тиск пари після парової турбіни (протитиск),

.

Значення величин наведено в п.12, а – в п. 10 вихідних даних, тобто: .

3. . Визначаємо кількість пари після ОУ парової турбіни та РОУ, яка необхідна для забезпечення теплового навантаження опалення та ГВП:

.

Величини в чисельнику приймаємо з п.1 розв’язку, а - теплоту конденсації пари при тиску , з таблиць термодинамічних властивостей води і водяної пари. Зокрема, при тиску .

Тоді: .

4. . Визначаємо витрату технологічної пари після ОУ турбіни та після РОУ на забезпечення технологічних потреб промислових споживачів,

Д 3600 , т/год,

де: величина задана в п.10 вихідних даних; =1,03 –приймається з п.11 вихідних даних; – ентальпія насиченої пари, яка надійшла до споживача, приймається з таблиці додатку відповідно до її тиску, який наведено п.10 вихідних даних.

Зокрема, для , – ентальпія поверненого конденсату, .

.

Відповідно до п.13 вихідних даних в ТЕЦ повертається конденсат у кількості 72% від кількості споживаної пари. Знаменник являє собою кількість теплоти, яку віддає кожний кг пари, що надійшов до споживача.

Тоді: .

5. . Визначаємо загальну потребу у технологічній парі з урахуванням необхідності її витрати у кількості Д для забезпечення роботи деаератора: .

6. .Згідно з п.14 вихідних даних загальна потреба у відпрацьованій парі на 74% забезпечується парою після ОУ та на 26% – парою після РОУ. Тобто після ОУ необхідно отримати :

,

а після РОУ: .

7. . Визначаємо параметри пари після парової турбіни. Відповідно до п.15 вихідних даних пара перед турбіною має тиск р=35 бар і температуру t=435 ^оС (в трубопроводах високого тиску на шляху від парового котла до турбіни втрачається 40–35=5 бар тиску і зменшується на 450–435=15^оС температура перегрітої пари).

Будуємо в координатах h–S (ентальпія –ентропія ) робочий процес водяної пари в проточній частині турбіни.

0–1 – теоретична лінія адіабатичного розширення пари в турбіні;

h_o – початкова ентальпія пари на вході в турбіну, (незначну втрату тиску при дроселюванні пари в регулюючих клапанах умовно не враховуємо);

h₁ – кінцева ентальпія пари за умови її адіабатичного розширення до т.1 на перетині адіабати 0–1 та ізобари з визначеним в п.3 розв’язку тиском пари після турбіни .

Величина –різниця початкової і кінцевої ентальпій пари, яка перетворилася б в механічну енергію обертання ротора турбіни, якби процес розширення пари здійснився за адіабатою 0–1.

В умовах реального процесу розширення пари, завдяки наявності тертя пари по елементах проточної частини турбіни, проходить часткове його дроселювання. Це приводить до зменшення величини різниці ентальпій пари, що перетворилась в механічну енергію. Воно враховується внутрішнім індикаторним коефіцієнтом корисної дії проточної частини турбіни _ві, який показує долю теоретичної різниці тепловмістів пари на вході і виході з турбіни Н_о, що перетворюється в механічну енергію. Значення _ві=69% наведено в п. 20 вихідних даних.

Будуємо графік процесу адіабатичного розширення пари в турбіні, починаючи з точки О, що відповідає параметрам пари перед турбіною (р=35 бар, t=435ºС), до точки 1, яку одержуємо при перетині вертикалі, проведеної з точки О до ізобари р=3,15 бар. В результаті одержимо :

, , .

Тоді, з кожного кг пари, що пройшов через турбіну, в механічну енергію перетвориться теплова енергія в кількості . Ентальпія пари в кінці реального процесу її розширення дорівнює .

Перетин ізоентальпійної горизонталі h_прот=2898,7 кДж/кг з ізобарою P_прот=3,15бар дає точку 2, яка характеризує фактичний стан пари на виході з проточної частини турбіни.

Слід звернути увагу, що стан пари на виході з проточної частини турбіни - перегріта пара.

Лінія 2–3 на діаграмі h–S зображає процес охолодження перегрітої пари, що надходить з проточної частини турбіни , т. 2, до стану сухої насиченої пари після ОУ, що характеризується точкою 3 на лінії х=1. Ентальпія цієї пари дорівнює (з таблиці термодинамічного стану води і насиченої пари при p=3,15 бар).

8. . Визначаємо додаткову кількість насиченої пари, яка утворюється в охолоджувальній установці за рахунок охолодження живильною водою 1 кг перегрітої пари, що надходить в ОУ після проточної частини турбіни.

Живильну воду в ОУ подають з надлишком 20% до необхідної питомої кількості води ,щоб забезпечити надійне охолодження перегрітої пари,яка надходить в ОУ з проточної частини турбіни, до стану насиченої пари.

t_ж.в. – температура живильної води, вона відповідає робочому тиску в деаераторі, що дорівнює 1,2 бар (згідно з п.21 вихідних даних), , а з урахуванням втрат теплоти від деаератора до ОУ приймемо ;

Величини і приймемо для тиску P_прот=3,15 бар, для якого (як зазначалось в пункті 7 розвязку) і , а (визначено в п.7).

З теплового балансу ОУ маємо:

,

звідки

9. Визначаємо додаткову кількість насиченої пари, що утворюється в РОУ за рахунок охолодження живильною водою 1 кг пари, яка надходить в РОУ зі збірно–розподільчого колектора гострої пари, . Нанесемо в координатах h-s процес дроселювання і охолодження пари в РОУ,пам`ятаючи, що параметри пари перед РОУ такі ж ,як і перед турбіною, а процес дроселювання пари - ізоентальпійний процес:

Лінія 0–4 – дроселювання гострої пари від початкового стану перед РОУ згідно п.15 вихідних даних (тиск 35 бар, температура 435ºС) до тиску, що дорівнює протитиску пари після турбіни, р =3,15 бар;

лінія 4–3 – процес охолодження дросельованої пари до стану насичення в т.3.

Для порівняння наносимо робочу лінію розширення пари в турбіні (штрихова лінія 0-2).

По аналогії з ОУ також подаємо в РОУ живильну воду після живильних насосів з надлишком в розмірі 20%. Тоді одержимо:

10. Визначаємо кількість пари, яка повинна надійти в турбіну і в РОУ, щоб одержати після них визначену в пункті 6 кількість технологічної пари, відповідно, Д =50,8+0,74Д , т/год, та Д =17,8+0,26, т/год:

,

.

11.Сумарна кількість пари, яка надходить в турбіну і в РОУ після парових котлів, дорівнює:

.

12. Визначаємо витрату пари після парогенераторів:

.

Згідно п.19 вихідних даних витрата пари після парогенераторів на власні потреби ТЕЦ складає від продуктивності парогенераторів, тобто:

.

Тоді: ,

звідки: , .

13. Визначаємо кількість живильної води, яка надходить в ОУ і РОУ. ,

.

Величини і визначені в п.10 розрахунку, а і , відповідно, в пунктах 8 і 9.

14. Визначаємо загальну потребу в живильній воді для роботи ТЕЦ.

Живильна вода використовується для живлення парогенераторів та для охолодження пари в ОУ і РОУ. Потреба парогенераторів в живильній воді дорівнює:

.

Тут: –величина безперервної продувки води з великим солевмістом з барабана котла, % , згідно з п.18 вихідних даних , значення приймаємо з п.12 розв´язку, тоді:

Загальна потреба в живильній воді складає:

.

15. Визначаємо кількість живильної води, догрітої до температури насичення при р_прот=3,15 бар, , яка у вигляді дренажу надходить в розширювач дренажів низького тиску (РДНТ):

16. Визначаємо кількість пари, , яка утворюється в РДНТ при надходженні в нього дренажної води.

Відповідно з п.23 вихідних даних робочий тиск в РДНТ дорівнює 1,3 бар. Цьому тиску відповідає температура насичення 107,1^оС.

Величину приймаємо з п.15 розв´язку.

Значення приймаємо з п.8 розв’язку, де вона вже вказана, а величини і приймаємо з таблиць термодинамічних властивостей води і пари при Ентальпія утвореної в РДНТ насиченої пари .

Тоді:

Примітка: доданком, що включає в себе Д , нехтуємо через його мале значення.

17. Визначаємо кількість води, яка надходить з РДНТ в бак чистих дренажів, а звідтіля насосом подається в деаератор:

Ентальпія цієї пари

18. Визначаємо кількість пари, яка утворюється в розширювачі безперервної продувки (РБП) за рахунок охолодження продувної котлової води, що надходить в РБП з барабана парогенератора, від початкової температури t_бар до робочої температури в РБП t =107,1ºС, що відповідає тиску в ньому бар.

Кількість продувної води ,що надходить в розширювач РБП з барабанів котлів, дорівнює:

Величину приймають з п. 18 вихідних даних.

Температура і ентальпія котлової води, t_бар і , приймають з таблиць при тиску в барабані котла (величини 40 і 4 приймають з п. п. 15 і 16 вихідних даних), а саме, =256 ºС, =1115,5 кДж/кг.

Значення величин приймають такі ж, як і для РДНТ, оскільки за умовою задачі в РБП і в РДНТ однаковий робочий тиск.

Кількість пари, що утвориться в РБП, дорівнює:

19. Визначаємо кількість продувної води, яка виходить з температурою 107,1 ^оС з РБП і надходить в підігрівник сирої води,

20. Визначаємо кількість хімочищеної води , необхідної для забезпечення ТЕЦ належною кількістю живильної води. Складаємо рівняння матеріального балансу деаератора:

,

де:

(визначено в п.14 розв’язку);

– кількість поверненого конденсату, т/год,

,де 72- кількість поверненого конденсату в % до одержаної з ТЕЦ пари – з п..13 вихідних даних; (з п.4 розв’язку),

тобто: ;

– з п.16 і 17 розв’язку;

– з п.18 розв’язку.

Тоді маємо:

.

21. Складаємо рівняння теплового балансу підігрівника сирої води, з якого необхідно визначити температуру сирої води після підігрівника. Умовно (з невеликою похибкою) приймемо, що ця температура є температурою хімочищеної води, t_х.о.в, з якою вона надходить в деаератор.

Згідно п.22 вихідних даних початкова температура сирої води дорівнює 10^оС, а продувна вода, що надходить з РБП, охолоджується до температури 25^оС.

Кількість теплоти, яка передається від продувної до сирої води, з урахуванням втрат теплоти в межах 2%, дорівнює:

Ця теплота сприймається сирою водою, тобто:

.

Тут: – кількість сирої води , А=1,15 – коефіцієнт, яким враховується збільшена потреба в сирій воді порівняно з кількістю необхідної хімочищеної води (витрати води на спушування фільтрувальних та іонообмінних матеріалів, промивання фільтрів, одержання розчинів для регенерації і т.п.), величину

Тоді:

звідки

22. Для визначення витрати пари після ОУ і РОУ в деаератор, , складаємо рівняння теплового балансу деаератора (з урахуванням втрат теплоти в навколишнє середовище та з випаром з головки деаератора в межах 2% від теплоти, що відводиться з деаератора з живильною водою):

де – ентальпія сухої насиченої пари, що надходить в головку деаератора з тиском р_д = р_прот -0,2 бар (0,2 бар – втрати тиску парою при її русі від ОУ і РОУ до головки деаератора).

Тоді: р_д = 3,15 -0,2=2,95 бар . При цьому тиску ентальпія пари в стані насичення дорівнює .

Величини і відповідають робочому тиску в РДНТ і РБП, який, згідно п.23 вихідних даних, дорівнює 1,3 бар.

Робочий тиск в деаераторі р_д=1,2 бар (пункт 21 вихідних даних) , йому відповідає температура насиченої пари (робоча температура) t =104,8 ^оС.

Температура поверненого конденсату t_конд=122 ^оС (пункт 13 вихідних даних). Решта величин приймаємо: -з п.14; -з п.20; - з п.16; - з п.17; - з п.18 розв´язку.

Тоді рівняння теплового балансу запишемо так: