Типовой расчет. Занятие-10-11, 2018/2019, 1 семестр, магистры

Задание №10.Для энергоблока К-300-240 определить мощность турбины при работе в нормальном режиме эксплуатации, используя исходные данные из табл.№1. Построить процесс расширения пара h-sдиаграмм, определить показатели тепловой экономичности.

Задание №11. Для энергоблока К-300-240 определить изменение мощности турбины, и построить процесс расширения пара в h-s диаграмме, при отключении ПВД. Определить изменение расхода топлива на котел, рассчитать удельный расход топлива на полученную дополнительную мощность при отключении ПВД энергоблока. Количество отключаемых ПВД и другие исходные данные представлены в табл.2 и табл.1.

Дополнительные исходные данные:

1.Принять, что отключение каждого из ПВД приводит к снижению температуры уходящих газов за котлом на 5 ^ОС (температура уходящих газов в номинальном режиме, задает преподаватель в диапазоне t=110-130 ^оС).

2.В соответствии с результатами экспериментальных исследований установлено, что для сохранения температуры пара промперегрева на номинальном уровне необходимо увеличить подачи воздуха по сравнению с номинальным режимом, что соответственно приводит к увеличению коэффициента избытка воздуха в уходящих газах. Условно можно принять, что отключение одного ПВД приводит к увеличению избытка воздуха на 7% по отношению к номинальному режиму. Принять  ух ном=1,3.

3. Считать, что КПД проточной части турбины при отключении ПВД не меняется и остается равным КПД в номинальном режиме.

Указания к решению.

Задание 10.

1.Используя данные табл.1 построить процесс расширения пара в h-s диаграмме.

2. Уточнить вакуум в конденсаторе в соответствии с заданным расходом циркуляционной воды и ее температурой на входе в конденсатор.

2.Определить расходы пара по отсекам.

3. Рассчитать мощность турбины в исходном режиме.

.

H_j-теплоперепад в j-ом отсеке.

4. Определить расход топлива на выработку электроэнергии.

5. Определить удельный расход топлива на выработанную электроэнергию.

b =B/(Nном)

Задание 11.

Отключение ПВД приводит к снижению температуры питательной воды на входе в котел и увеличению расхода пара через промперегрев. Все это, в конечном счете, приводит к увеличению расхода топлива на котел при сохранении паропроизводительности котла. Увеличение расхода топлива можно оценить по выражению:

(1)

где hpwn, hpw-энтальпии питательной воды в номинальном режиме и в режиме с отключением ПВД;

hn, hpwd-энтальпии острого пара в номинальном режиме и в режиме с отключением ПВД;

ppn, pp-доли расхода пара через промперегрев в номинальном режиме и в режиме с отключением ПВД;

hppg, hppx, hpg, hx-энтальпии пара горячего и холодного промперегрева в номинальном режиме и в режиме с отключением ПВД;

_kn , _k-КПД котла в номинальном режиме и в режиме с отключенными ПВД.

Снижение температуры питательной воды приводит к изменению распределения тепла топлива по поверхностям нагрева котла в сторону увеличения тепловосприятия хвостовых поверхностей, что приводит к некоторому снижению температуры уходящих газов ( на 5 ^оС), а поддержание температуры промперегрева на прежнем уровне требует увеличения расхода воздуха на 5-10%, в результате КПД котла остается почти на неизменном уровне или немного повышается за счет уменьшения потерь с уходящими газами.

_k =_kn + q₂ (2)

q₂ =q_2nom-q₂=q_2nom(1-q₂/q_2nom) (3)

q₂/q_2nom=(tух/ tухnom)*( ух(1-b)+(a-1))/(ухnom(1-bnom)+(a-1)) (4)

_kn=0,935

где b=tхв/tух

tхв-температура холодного воздуха, соответственно в номинальном режиме и в режиме с отключением ПВД (считаем ее неизменной и равной 30^ОС);

tух-температура уходящих газов в соответствующих режимах.

a-коэффициент, значение которого зависит от вида топлива ( для твердого топлива 1,2-1,3, для газомазутного 1,05)

Изменение мощности турбины при отключении ПВД наиболее точно можно определить экспериментально или путем расчета тепловой схемы турбоустановки в целом. При проведении оценочных расчетов можно воспользоваться приближенной оценкой, по предлагаемой ниже методике:

1. На первом этапе определяется увеличение расхода пара в отборы регенеративных подогревателей, расположенных за отключаемыми ПВД и на деаэратор.

Величину прироста J-ого отбора на ПНД можно в первом приближении оценить по выражению:

_j=_j. (5)

где K-число отключенных ПВД ( при этом доля отбора пара на турбопривод, если этот отбор попадает в число отключенных не учитываются, учитываются только доли регенеративных подогревателей).

N – общее число регенеративных отборов.

Тогда увеличение расхода пара в отбор на ПНД можно определить:

_jрасч=_j+∆α_j. (6)

Отключение ПВД ведет к увеличению расхода пара на нижерасположенные ПВД и на деаэратор, в связи с тем, что в этом случае нет подвода тепла в деаэратор с конденсатом греющего пара (дренажа) ПВД.

Для этих целей формула (5) не подходит. Так расход питательной воды через ПВД остается неизменным. Для оценки прироста расхода пара в отборы на ПВД, расположенные после отключаемых ПВД, можно использовать уравнения баланса тепла.

Величина дополнительного расхода пара на соответствующий ПВД стоящий за отключенными ПВД определяется из выражениям:

∆Dk₊₁=, (7)

α_k+1=∆Dk₊₁/Do, (8)

Для следующего ПВД, а также для деаэратора необходимо учитывать уже изменение дренажа с учетом прироста расхода пара в предыдущий отбор.

∆Dk₊₂=, (9)

∆D_д= (10)

hп^k+1, hп^k+2 , h_п^д –соответственно, энтальпия пара в отборах на соответствующий ПВД и на деаэратор, кДж/кг;

h¹_д, _{hдр.пвдk+1, hдр.пвдk+2} –соответственно, энтальпия питательной воды на выходе из деаэратора и энтальпия дренажа на выходе из соответствующего ПВД, кДж/кг;

D_k^исх, D_k^расч-расход дренажа пара в исходном варианте и расчетном варианте, кг/с;

Кроме этого, на деаэратор расход пара будет дополнительно необходим еще. Так как за счет отключения ПВД увеличится расход конденсата из ПНД на величину расхода пара Отключенных ПВД. В первом приближении, эту величину можно, с определенной долью погрешности рассчитать по (5). Погрешность расчета будет состоять в не учете увеличения расхода пара в отборы, на не отключенные ПВД.

В результате расход пара на деаэратор можно определить из выражения

Dd^расч=Dd^исх+∆D_д+∆D_dj

2) На втором этапе определяются расходы пара в расчетном режиме по отсекам турбины.

, (11)

3) На третьем этапе оценивается изменение давления в конденсаторе.

Для этого, построить процесс расширения пара в проточной части по данным табл.1.

Оценить на основании балансового уравнения конденсатора, фактическое давление для нормального режима эксплуатации:

t_k=t_w1++((D_k^номq_k)/ С_wG_w)

По t_k-определяется давление в конденсаторе, по табл. воды и водяного пара в исходном режиме.

После чего провести корректировку вакуума в конденсаторе для конкретного варианта с учетом расхода циркводы и ее температуры. Точка пересечения изобары с линией процесса расширения, построенного ранее (или продленной линией ) и будет фактической точкой конца процесса расширения для конкретного варианта.

При отключении ПВД увеличивается расход пара в конденсатор, что приводит к увеличению подогрева циркуляционной воды в конденсаторе и росту давления в конденсаторе. Ухудшения вакуума в конденсаторе приводит к уменьшению мощности вырабатываемой турбиной. В первом приближении рассчитаем величину роста давления в конденсаторе при отключении подогревателей, по изменению температуры насыщения в конденсаторе при изменившемся расходе пара:

t_k=t_w1++((Dk+Dk)q_k)/ С_wG_w.

Где, q_k=2248.4кДж/кг- удельная теплота парообразования пара на входе в конденсатор, принята усредненной.

C_w=4,186кДж/кгК-теплоемкость воды.

G_w= -расход воды в номинальном режиме взять из задания табл.2.

-недогрев в конденсаторе, принять равным 5^оС.

По величине t_k определяем давление в конденсаторе.

Прирост расхода пара в конденсатор определяется на втором этапе.

4) На четвертом этапе оценивается изменение давления в отборах турбины.

Для этого может быть использована формула Стодолы-Флюгеля. Учитывая, что в расчетном режиме неизвестны изменения температур пара в отборах, в первом приближении можно считать, что внутренний относительный КПД проточной части турбины не меняется. Для ЦВД процесс расширения в проточной части можно считать неизменным, за исключением роста давления на выхлопе. Для ЦСД и ЦНД необходимо построить процесс расширения параллельно исходному процессу с учетом изменения давления в отборах и на выходе из ЦВД (холодный промперегрев для горячего промперегрева с учетом потерь давления в тракте промперегрева, доля потерь считается неизменной). При этом температура горячего промперегрева не меняется. Изменение давления в регенеративных отборах за счет роста расхода пара можно определить по упрощенной формуле Стодолы-Флюгеля,

Температура пара в отборе определяется по линии пересечения процесса расширения с линией рассчитанного с учетом отключения ПВД давления.

Предлагается для оценок изменения давления использовать пропорциональную зависимость. Расчет ведется со стороны конденсатора.

.

5)На пятом этапе определяется теплоперепады по отсекам.

Для этого, по рассчитанным значениям и исходным значениям, строится процесс расширения пара в турбине для исходного и расчетного режима. Далее, принимаем, что внутренний относительный КПД проточной части не меняется при отключении ПВД. Поэтому, по определенным на 4 этапе давлениям, находим точки пересечения процесса расширения и рассчитанных давлений и определяем параметры пара в отборах и теплоперепады.

6)На шестом этапе проводится расчет мощности в новом режиме.

.

H_j-теплоперепад в j-ом отсеке.