Энергетика - сектор экономики, охватывающий сложную совокупность процессов преобразования и передачи энергии от источников природных энергетических ресурсов до приемников энергии включительно и представляет собой сложный развивающийся объект, исследование которого возможно только на основе системного подхода.

Энергетика сегодня занимает в жизни общества такое место, что не возможно оценить отказ от его благ. Основным назначением электрических станций является выработка электрической энергии для снабжения ею промышленного и сельскохозяйственного производства, коммунального хозяйства и транспорта. Часто электростанции обеспечивают также предприятия паром и горячей водой.

Вместе с тем и очень высока цена энергии: ее производство и транспорт. Повышение технического уровня тепловых электростанций, на основе применения энергетического оборудования, с высокими технико-экономическими показателями, комплексной автоматизации технологических процессов, совершенствования проектных решений, направленных на снижение стоимости сооружения и экологической безопасности, - основная задача повышения эффективности отечественной теплоэнергетики, эта проблема останется актуальной и в перспективе, так как тепловым электростанциям, составляющим в настоящее время основу электроэнергетики России, ещё длительное время будет принадлежать ведущая роль в производстве тепла и электроэнергии.

1. Описание тепловой схемы и подготовка данных к расчёту

Таблица 1.1 - Основные параметры блока и парогенератора

1.2 Определение параметров нерегулируемых отборов

2.3 Определение расхода пара на турбину

Коэффициент недоиспользования мощности отопительного отбора:

где: - энтальпия пара сетевого подогревателя, кДж/кг;

- энтальпия пара в конденсаторе, кДж/кг;

- энтальпия пара пароперегревателя,кДж/кг.

Расход пара на турбину, кг/с:

где: - использованный теплоперепад, кДж/кг;

- номинальная мощность турбины, кВт;

- электромеханический КПД;

- коэффициент регенерации принимаем равным =1,15 (с последующим уточнением).

2.4 Баланс пара и конденсата

Расход пара на эжектор принят 0,5 % от расхода пара на турбину, кг/с:

Расход пара на уплотнения турбины принят 1 % от расхода пара на турбину, кг/с:

Утечки пара и конденсата можно принять 2% от расхода пара на турбину, кг/с:

Расход перегретого пара, кг/с:

Расход питательной воды, кг/с:

3. Расчёт схемы регенеративного подогрева питательной воды

3.1 Расчёт подогревателей высокого давления

Рисунок 3.1 - Схема подогревателей высокого давления

ПВД - 1

, - энтальпии пара, греющего ПВД - 3, ПВД - 2 и ПВД - 1, соответственно, кДж/кг;

, - энтальпии конденсата греющего пара ПВД -3, ПВД - 2 и ПВД - 1, соответственно, кДж/кг;

, ,, - энтальпии питательной воды за питательным насосом, за ПВД - 1 и за ПВД - 2, ПВД-3 соответственно, кДж/кг;

Уравнение теплового баланса ПВД - 1:

,

отсюда: - расход пара на утечки, кг/с.

- энтальпия пара на утечки, принимаем , отсюда:

,

Тогда расход пара на ПВД - 1 составит, кг/с:

ПВД - 2

Уравнение теплового баланса ПВД - 2:

Из уравнения теплового баланса находим расход пара на ПВД-1, кг/с:

ПВД - 3

Уравнение теплового баланса ПВД - 3:

Из уравнения теплового баланса находим расход пара на ПВД-3, кг/с:

где: , кДж/кг,

где: ,

отсюда:

,

тогда:

следовательно, расход пара на ПНД - 3 составит, кг/с:

3.2 Расчёт деаэратора

В деаэратор поступает:

Рисунок - 3.2.1 Схема деаэратора

- расход пара на сетевой подогреватель.

- энтальпия конденсата греющего пара.

- энтальпия конденсата греющего пара.

- энтальпия пара.

- пар из третьего отбора.

Основной конденсат из четвёртого отбора в количестве с энтальпией

Уравнение материального баланса деаэратора:

Уравнение теплового баланса деаэратора:

,

где:

,

тогда получим:

Следовательно, расход основного конденсата составит, кг/с:

3.3 Расчёт подогревателей низкого давления

Рисунок 3.3.1 Схема подогревателей низкого давления

где: , , , , и - энтальпии основного конденсата за соответствующими ПНД, узлом смешения и эжектором с охладителем уплотнений, кДж/кг; Подогрев основного конденсата в эжекторе принимаем 4^оС и в охладителе уплотнений - 2 ^оС;

, , и - расходы пара на соответствующие ПНД, кг/с;

, , и - энтальпии пара на соответствующие ПНД, кДж/кг;

Уравнение теплового баланса ПНД - 4:

,

где:

Расход пара на ПНД - 4 (из уравнение теплового баланса), кг/с:

Уравнение теплового баланса ПНД - 5:

Расход пара на ПНД - 5 (из уравнение теплового баланса), кг/с:

Уравнение теплового баланса ПНД - 6:

Расход пара на ПНД - 6 (из уравнение теплового баланса), кг/с:

Расход пара на ПНД - 6 (из уравнение теплового баланса), кг/с:

Уравнение теплого баланса для точки смешения:

Уравнение теплового баланса ПНД - 7:

,

где: ,

отсюда:

Расход пара на уплотнения конденсатора, кг/с:

,

3.4 Определение расхода пара в конденсатор и погрешности расчёта ПТС

Расход пара на конденсатор, кг/с:

,

,

где:,

отсюда: ,

Следовательно расход пара на конденсатор составляет:

Уравнение теплового баланса узла смешения:

Найдём энтальпию за узлом смешения, кДж/кг:

Подставив значение в найдём расход пара на ПНД-2, кг/с:

Подставив значение в найдём расход пара на ПНД-1, кг/с:

Проверка по балансу мощности

Расчётная электрическая мощность турбоагрегата, МВт:

Погрешность расчета составляет:

Погрешность не превышает 2 %, следовательно коэффициент регенерации уточнять не надо.

3.5 Уточнение расхода пара на турбину, кг/с

,

,

тогда:

4. Расчёт технико-экономических показателей работы станции

4.1 Старая методика

Расходуемая тепловая мощность турбоустановки, МВт:

где: - секундный расход пара на турбоустановку, кг/с;

- количество пара, прошедшее через промперегрев, кг/с;

- энтальпия острого пара(по давлению и температуре острого пара), кДж/кг;

- энтальпия пара после и до промперегрева, кДж/кг.

Тепло, отданное тепловому потребителю, кВт:

где: - энтальпия после сетевого подогревателя, кДж/кг.

Затраты тепла на выработку электроэнергии, МВт:

КПД турбоустановки по производству электроэнергии:

КПД станции по производству электроэнергии:

КПД станции по производству и отпуску тепла:

Удельный расход топлива на производство электроэнергии, кг/кВтч:

Удельный расход натурального топлива на производство электроэнергии, кг/кВтч:

Удельный расход топлива на производство тепла, кг/ГДж:

Удельный расход натурального топлива на производство тепла, кг/ГДж:

Удельный расход тепла, кДж/кВтч:

Удельный расход пара, кг/кВтч:

4.2 Новая методика

Коэффициенты ценности тепла:

Увеличение расхода тепла на производство электроэнергии, кВт:

Расход тепла на собственные нужды турбоагрегата, кВт:

Коэффициент отнесения затрат топлива энергетическими котлами на производство электроэнергии:

Количество отпущенной электроэнергии с шин электростанции, кВт:

Расход электроэнергии на собственные нужды, кВт:

Расход топлива на выработку электроэнергии, кг/с:

Расход топлива на выработку тепла, кг/с:

где: - расчетный расход топлива на работу парогенератора

Удельный расход топлива на выработку электроэнергии, кг/кВт·ч:

Удельный расход топлива на выработку тепла, кг/ГДж:

5. Выбор вспомогательного оборудование в приделах ПТС

5.1 Регенеративные подогреватели

Подогреватель высокого давления выбираем по заводским данным, так чтобы их характеристики удовлетворяли значениям, полученным в ходе расчета ПТС.

ПВД - 1: ПВ-900-380-18-1, где 900 - площадь поверхности теплообмена, м²; 380 максимальное давление в трубной системе, бар; 70 - максимальное давление в корпусе, бар.

ПВД - 2: ПВ-1200-380-43

ПВД - 3: ПВ-900-380-66

Подогреватели низкого давления:

ПНД - 4: ПН-350-14-7-III

ПНД - 3: ПН-350-16-7-II

ПНД - 2: ПН-350-16-7-I

ПНД - 1: ПН-250-16-7-I

5.2 Деаэратор

По найденному расходу питательной воды G_пв=176.6 кг/с выбираем деаэратор смешивающего типа повышенного давления ДП-1000-М-2 с характеристиками:

емкость деаэраторной колонки - 17 м³,

производительностью - 1000 т/ч,

давление - 7 бар

5.3 Сетевые подогреватели

Подогреватели сетевой воды выбираем по расчетному пропуску воды, давлению пара в корпусе и температуре пара на входе и воды на выходе.

Расчетный пропуск сетевой воды G_св=180.1 кг/с.

Тип: ПСВ-315-3-23 с характеристиками:

расчетный пропуск воды - 725 т/ч;

поверхность нагрева - 315 м;

число ходов - 2;

вес без воды - 11.646 т.

5.4 Выбор питательных насосов

Для блочных электростанций производительность питательных насосов выбирают по расходу питательной воды на блок с запасом 6-8%, т/ч:

Напор питательного насоса принимается на 30-50% больше, чем номинальное давление пара перед турбиной, м:

Выбираем питательный электронасос ПЭ-720-185/200 в количестве (на 1 блок): 1 рабочий 1 резервный.

Характеристики:

· Производительность - 720 м³/ч

· Номинальная мощность - 5000 кВт

· Частота вращения - 2900 об/мин

· КПД - 81,5 %

5.5 Выбор конденсатных насосов

где: T =21ч - число часов работы топливоподачи.

Производительность ленточного конвейера (приближенно), т/ч:

где: b - ширина ленты (принимаем 1м);

c - скорость ленты (принимаем 2.5м/с);

- насыпной вес топлива (принимаем 0.85т/м³⁾;

= 345 - коэффициент, учитывающий угол естественного откоса.

Мощность на вал приводного барабана ленточного конвейера без сбрасывающего устройства определяются по формуле, кВт:

где: Z=50 - длина конвейера между центрами приводного и концевого барабанов, м;

H=5 - высота подъема по вертикали между центрами приводного и концевого барабанов, м;

- коэффициент, зависящий от длины ленты ;

- коэффициент, зависящий от ширины ленты.

Мощность, потребляемая электродвигателем приводной станции, кВт:

где: =1,25 - коэффициент запаса(т.к горизонтальный);

=0,95 - КПД электродвигателя;

=0,96 - КПД редуктора.

6.4 Дробилки

Применяем на проектируемой станции двухступенчатое дробление. Ввиду высокой влажности топлива используем молотковые не забивающиеся дробилки с подвижными дробильной и отбойной плитами и с очистными устройствами. По расходу топлива на котельный агрегат по расчетному расходу топлива выбираем дробилки типа СМ-170Б с характеристиками:

· Производительность - 200 т/ч;

· Размеры ротора

длина - 1600 мм

диаметр - 1300 мм

· Частота вращения ротора - 750 об/мин;

· Мощность электродвигателя - 150 кВт;

· Масса - 14,8 т.

Емкость бункера сырого угля, м³:

где =10 - число часов работы парогенератора на топливе, запасенном в бункерах;

=0,8 - коэффициентом заполнения;

=0,85 - насыпной вес угля.

Для подачи угля из бункера используем ленточный питатель пыли с шириной ленты 800 мм, длиной 2 м. Производительность при высоте слоя 0,2 м 270 м³/ч, требуемая мощность - 4,5 кВт.

6.5 Топливные склады

Емкость склада угля рассчитываем на двухнедельный расход при 20 часах работы в сутки всех котлов.

Площадь, непосредственно занятую штабелями, ориентировочно определяем по формуле, м² :

где: - запас топлива на складе (принимаем 30сут);

- высота штабеля(принимаем 15м);

- насыпной вес топлива, т/м³;

=0,8-0,9 - коэффициент, учитывающий угол откоса (сползания) топлива в штабеле.

6.6 Выбор механизмов системы пылеприготовления

Для сжигания Ирша - Бородинского бурого угля применяем замкнутую систему пылеприготовления с прямым вдуванием пыли, с использованием молотковых мельниц. Устанавливаем четыре мельницы на блок.

Расчетная производительность мельницы, т/ч:

где: - количество мельниц на котле;

- коэффициент размолоспособности.

Выбираем мельницу типа ММТ 1500/3230/740, имеет следующие характеристики:

· Производительность - 39.7 т/ч;

· Частота вращения - 980 об/мин.

6.7 Дутьевые вентиляторы и дымососы