Розв’язок завдання

1. Визначаємо витрату теплоти на опалювання.

кДж/год.

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

Д 3600 , т/год,

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

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, яка корисно використовується кожним 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, ;

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

Величина –різниця початкової і кінцевої ентальпій пари, яка б перетворилась 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 в механічну енергію перетвориться . Ентальпія пари в кінці реального процесу розширення дорівнює .

Перетин ізоентальпійної горизонталі h_прот=2898,7 кДж/кг з ізобарою P_прот=3,15бар дасть точку 2, яка характеризує в діаграмі h–S 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 .

8. .Визначимо 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, що виходить 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.8).

З теплового балансу ОУ маємо:

,

звідки

9. Визначимо 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,що:

10.Визначаємо кількість пари, яка повинна надійти в турбіну і в РОУ, щоб одержати після них визначену в пункті 6 кількість технологічної пари у кількостях, 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. Визначимо 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.Визначимо 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 барабана котла, % , згідно з п.18 вихідних даних

Загальна потреба в живильній воді складає:

.

15.Визначимо 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.Визначимо кількість пари, , яка утворюється в РДНТ при надходженні в нього дренажної води.

Відповідно з п.23 вихідних даних робочий тиск в РДНТ дорівнює 0,13 МПа або 1,3 бар. Цьому тиску відповідає температура насичення 107,1^оС.

Примітка: доданком, що включає в себе Д , нехтуємо через його малу величину.

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

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 барабану парогенератора, від початкової температури t_бар до робочої температури в РБП, що відповідає тиску в ньому бар.

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

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

20. Визначимо 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,

– 72% кількість поверненого конденсату – з п..13 вихідних даних; (з п.4 розв’язку),

тобто: ;

– з п.16 і 17 розв’язку;

– з п.19 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.)

Тоді:

22.Для визначення витрати технологічної пари 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)

Тоді рівняння теплового балансу буде таке:

23.За знайденими значеннями визначаємо величини, залежні від , а саме:

а. Загальна потреба в технологічній парі (п.5 розв´язку ):

=68,6+ =68,6+2,27=70,87 т/год.

б. Після ОУ турбіни і після РОУ одержуємо технологічну пару у кількості (п.6 розвязку):

=50,8+0,74 =50,8+0,74.2,27=52.5 т/год.

=17,8+0,26 =17,8+0,26.2,27=18,4 т/год.

в. Кількість пари, яка надходить в турбіну в РОУ (п.10 розвязку):

=47,3+0,69 =47,3+0,69.2,27=48,9 т/год.

=14,3+0,21. =14,3+0,21.2,27=14,8 т/год.

г. Витрата пари після парогенераторів (п.12 розвязку):

=64,8+0,95 =64,8+0,95.2,27=67 т/год.

д. Загальна потреба в живильній воді складає (п.14 розвязку):

=75,8+1,11 =75,8+1,11.2,27=78,3 т/год.

є. Кількість води, яка у вигляді дренажу надходить після ОУ і РОУ в РДНТ(п.15 розвязку):

=1,4+0,02 =1,4+0,02.2,27=1,45 т/год.

ж. В бак чистих дренажів , а звідтіля в деаератор ,надходить вода у кількості (п.17 розвязку)

=1,33+0,02 =1,33+0,02.2,27=1,38 т/год.

з. В РПБ надходить котлова вода у кількості (п.18 розвязку)

=2,6 +0,038 =2,6+0,038.2,27=2,7 т/год.

і. В РБП утворюється пара в кількості (п.19 розвязку)

=0,77+0,01 =0,77+0,01.2,27=0,8 т/год.

к. З РПБ відводиться вода в ПСВ у кількості (п.20 розвязку)

=1,83+0,028 =1,83+0,02.2,27=1,9 т/год.

л. Необхідна кількість хімочищеної води дорівнює (п. 20 розвязку)

=26,11+ 0,08 =26,11+0,08.2,27=26,3 т/год.

м. Температура хімочищеної води (п. 21 розвязку)

= = =15ºС.

26. Визначаємо витрату палива на ТЕЦ за формулою

,

де: величини , визначені в пункті 23

=67 т/год, =2,7 т/год;

h_п.п – ентальпія перегрітої пари на виході з котла при р=40 бар і t=450^oC h_п.п=3330_,7 ; ; (пункт 18 розв’язку).

Згідно з п.17 вихідних даних _п.г=90%, а з п.26 Q =24486 кДж/кг.

Тоді:

.

Кількість пари, що утворюється за рахунок теплоти 1 кг реального палива при його спалюванні в топці парового котла, дорівнює , а з теплоти 1 кг умовного палива- . При спалюванні 1 м³ газу одержимо таку кількість енергетичної пари , а при спалюванні 1 кг мазуту .

27. Визначимо потужність, що розвиває турбогенератор, в парову турбіну якого надходить пара у кількості Д_турб=48,9 т/год:

,

де: h_о і h_прот – ентальпія пари на вході і виході з турбіни, вони визначені в п.7 розв’язку, h_о=3300 , h_прот=2898,7 ; – електромеханічний к.к.д. турбогенератора, згідно пункту 20 вихідних даних .

Тоді:

28. Визначимо питому витрату пари на виробництво електричної енергії

29. Визначаємо висоту розташування деаератора, за умови (п.25 вихідних даних), що температура насичення, яка відповідає тиску води на вході в живильний насос, вища температури живильної води в деаераторі на 6 ^оС.

а) Оскільки робоча температура в деаераторі t_д=104,8 ^оС, тоді температура насичення, що відповідає тиску води, який повинен бути створений за рахунок висоти розташування деаератора, на вході в живильний насос, дорівнює: .

Цій температурі відповідає тиск сухої насиченої пари

.

Цей тиск визначається з рівняння:

бар,

де: – гідравлічні втрати при надходженні води з деаератора в живильний насос, -робочий тиск в деаераторі, -густина живильної води.

Звідси знаходимо:

.

Таким чином мінімальна висота установки деаератора дорівнює 3,1 м.

Фактична ж висота розташування деаераторів істотно вища, вона також залежить від компоновочних рішень, пов’язаних з установкою деаераторів.