Реферат: Термодинамические основы производства тепловой и электрической энергии на ТЭЦ, КЭС и в районных

P_отб = 800 кПа;

P_k = P₂ =4,75 кПа;

D_отб ^H =9,5 кг/с;

η _М = 0,88;

η эл = 0,92.

2. КОМБИНИРОВАННАЯ СХЕМА ПРОИЗВОДСТВА ТЕПЛОВОЙ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА ТЭЦ

Основным оборудованием любой тепловой электростанции являются паровая турбина и конденсатор (парогенератор тоже относится к основному оборудованию, но в данной методике не рассматривается).

Паровая турбина. Большая часть кинетической энергии пара превращается в механическую энергию вращения вала турбины. Паровая турбина ТЭЦ имеет не одну, а несколько ступеней. В одной ступени сложно выработать всю потенциальную энергию пара (перепад давлений) и получить большую мощность вращения. Поэтому, для уменьшения скорости вращения вала турбину разделяют на ступени, в каждой из которых происходит частичное падение перепада давлений. Скорость после каждой ступени остается одной и той же; развиваемая же каждой ступенью мощность передается на вал турбины и на нем суммируется. Обычно скорость вращения вала многоступенчатых турбин на ТЭЦ составляет п = 3000 об/мин, что позволяет получить на применяемых электрогенераторах частоту тока 50 Гц.

Расчет термодинамических процессов турбины ведется с помощью iS – диаграммы. Расширение в каждой ступени без учета внутреннего трения происходит адиабатически, так как турбина хорошо изолирована и внешние тепловые потери практически исключаются.

Совершив работу в турбине, пар поступает в конденсатор.

Конденсатор. Чем ниже конечное давление пара, тем большую работу при данных начальных параметрах совершает пар. Для понижения давления пара ниже атмосферного его нужно направлять из турбины в особое герметически изолированное устройство, называемое конденсатором, где путем охлаждения пар конденсируют. При этом температура конденсатора

равна температуре пара, из которого получен конденсат. Отнятие тепла от пара происходит в процессе р = const.

Для паровых турбин применяют только поверхностные конденсаторы. Такой конденсатор состоит из цилиндрического барабана-корпуса с двумя крышками по торцам; в оба барабана вделаны две металлические трубные доски, в которых закреплено большое число трубок.

Пар из турбины поступает в конденсатор через патрубок и окружает трубки, по которым движется вода. Через патрубок в пространство поступает вода, забираемая из реки или какого-либо другого источника водоснабжения. По нижним трубкам она движется в сторону правой крышки, а по выходе из них по трубкам верхней половины конденсатора движется влево. Охлаждая трубки. Вода отнимает через их поверхность тепло от пара, который конденсируется, то есть превращается в воду, которая называется конденсатором. Конденсат стекает в нижнюю часть конденсатора. И отсюда через патрубок его откачивают насосом. Подогретая теплом, отнятым от пара, вода выходит из патрубка и возвращается в источник водоснабжения. Вода, используемая для охлаждения пара в конденсаторе, называется циркуляционной водой, а насос, который падаете в конденсатор, - циркуляционным насосом.

Возможно применение таких конденсаторов, в которых пар и охлаждающая вода смешиваются. Такие конденсаторы называются смешивающими.

Воздух, неизбежно проникающий в конденсатор с паром, необходимо отбрасывать. Отсос воздуха с незначительным количеством пара производится через патрубок с помощью пароструйного насоса, называемого эжектором.

Если вблизи электростанции нет проточной воды, циркуляционную воду из конденсатора направляют в охладительные установки.

В конденсаторах паровых турбин поддерживают давление 2,9-4,9 кПа (0,03-0,05 кгс/см²). Из таблиц насыщенного пара видно, что при этих давлениях температура пара, а следовательно, и конденсатора составляет 24-33 ˚С.

Тепловой баланс конденсатора можно выразить уравнение:

D_к = (i₂ - i_к ) = W (i₂ ^В - i₁ ^В ), где

D_{k и Wk} – соответственно количество пара и количество циркуляционной воды, поступающей в конденсатор; i₂ -i_k - разность энтальпий пара и конденсата; i₂ ^В и i₁ ^В определяют по таблицам водяного пара по соответствующим температурам воды; i_k – по таблицам водяного пара при P₂ ; i₂ – по тепловому расчёту процесса расширения пара в турбине.

Уравнение теплового баланса конденсатора позволяет определить количество циркуляционной воды, требующейся для конденсации 1 кг пара и поступающей в конденсатор.

Отношение масс пара и циркуляционной воды называют кратностью охлаждения и обозначают буквой m:

m = W_k / D_k .

Выполняют конденсаторы одно-, двух-, трех- и четырехходовые. Значения m могут изменяться в пределах от 20 до 120, но обычно составляют 50-60.

2.2 Схема производства тепловой и электрической энергии на ТЭЦ и в турбинах регулируемыми отборами.

На современных тепловых электрических станциях применяются различные методы повышения их экономичности: повышают давление Р₁ и температуру пара t₁ перед турбиной, снижают (до возможного) давление Р₂ за турбиной, а также применяется промежуточный перегрев пара. На всех видах конденсационных турбин применяется регенерация, дающая экономию топлива 5-12%. Но самую большую экономию энергии, как будет показано ниже, дает теплофикация.

На рис.1 дана схема ТЭЦ с одним отопительным регулируемым отбором пара (промышленный отбор не совмещается с отопительным из–за больших давлений в нем (до 1,5 МПа) и в данной методике не рассматривается). В отопительном отборе давление не превышает 0,25 МПа.

Перегретый пар, вырабатываемый в котле 1 с перегревателем, поступает в турбину 2, состоящую из двух цилиндров: цилиндра высокого давления (ЦВД – эквивалент ЧВД) и цилиндра низкого давления (ЦНД – эквивалент ЧНД). Между ЦВД и ЦНД имеется патрубок для регулируемого отбора пара. Всё количество пара D_B после прохождения через ЦВД разделяется на два потока. Один поток (его будем обозначать D_отб ) через патрубок регулируемого отбора поступает в устройство 8, которое условно изображает внешний тепловой потребитель (теплофикационный пароводяной поверхностный подогреватель), и в регенеративный подогреватель 7. Другой поток, его будем обозначать D_K , следует в ЦНД и затем в конденсатор 3.

Таким образом,

D_B = D_отб + D_K .

Если количество пара, идущее к внешнему потребителю, равно D_T , а в систему регенерации поступает D_P , то

D_отб = D_T + D_P .

Подставляя второе уравнение в первое, получим:

D_B = D_T + D_P + D_K –