termoenergetska postrojenja

MAŠINSKI FAKULTET PODGORICA

TERMOENERGETSKA POSTROJENJA

Principijelna šema parnog bloka prema podacima o broju i pritiscima oduzimanja datim u zadatku

04/11 RAMIZ KURBEGOVIĆOVJERIO



Određivanje linije ekspanzije pare u turbinama

Stanje na glavnom ventilu TVPPoznato je pGV1=140 bar i tGV1=520 °C odakle dobijamo iGV1=3377,46 kJ/kg, sGV1=6460,64 kJ/kgK

Stanje na prvom regulacionom stepenu TVP (ulaz u TVP, tačka 0)Zbog prigušenja imamo da je i0=const, a p0=0,95·pGV1, tj. i0=iGV1=3377,46 kJ/kgp0=0,95·pGV1=0,95·140=133 bar odakle dobijamo: t0=516,89 °C i s0=6481,92 kJ/kgK

Izlaz iz TVP (tačka 1)Teorijska tačka završetka ekspanzije u TVP je p1=p01=34 bar, s1t=s0=6481,92 kJ/kgK, pri čemu je t1t=304 °C, i1t=2990,93 kJ/kgRaspoloživi toplotni pad (izentropski) predstavlja razliku entalpija između tačaka 0 i 1t:

ΔhiTVP=i0-i1t=3377,46 – 2990,93= 386,53 kJ/kgStvarni toplotni pad je:

Δh0TVP= ΔhiTVP·ηiTVP=386,53*0,9=347,88 kJ/kgPa tako dobijamo i stvarnu tačku završetka ekspanzije pare iz TVP:

i1=i0 – Δh0TVP= 3377,46 – 347,88= 3029,58 kJ/kgt1=319,02 °C, s1=6548,01 kJ/kgK

Ulaz u TSP (tačka GV2=2)Poznato je pGV2=31 bar i tGV2=520 °C pa se može odrediti: i2=3500,11 kJ/kg i s2=7274,85kJ/kgK

Izlaz iz TSP (ulaz u TNP, tačka 3)Određuje se na isti način kao i ekspanzija u TVP. Usvaja se da je izlazni pritisak iz TSP 3 bar. U presjeku linije pritiska i entropije s2 dobijamo tačku 3t i koja predstavlja tačku završetka ekspanzije pare u TSP u idealnom slučaju: i3t=2848,15 kJ/kg. Stvarna tačka završetka ekspanzije 3 određuje se preko raspoloživog toplotnog pada ΔhiTSP=i2-i3t=3500,11-2848,15=651,96 kJ/kg.Stvarni toplotni pad je:ΔhoTSP= ΔhiTSP·ηiTSP=651,96*0,91=593,28 kJ/kgPa tako dobijamo i stvarnu tačku završetka ekspanzije pare iz TSP:i3=i2 – ΔhoTSP= 3500,11 – 593,28= 2906,83 kJ/kgt3=220,32 °C, s3=7397,36 kJ/kgK

Izlaz iz TNP (tačka K)Postupak je isti kao i ranije samo što je sad poznat pritisak kondenzacije pK i entropija s3. Isto se preko raspoloživog i stvarnog pada određuje tačka kondenzacije K i veličine stanja u njoj. U presjeku linije pritiska kondenzacije pK=0,065 bar i entropije s3 dobija se tačka Kt koja predstavlja tačku završetka ekspanzije u TNP u idealnom slučaju: iKt=2306,2 kJ/kgRaspoloživi toplotni pad (izentropski) predstavlja razliku entalpija između tačaka 3 i Kt:ΔhiTNP=i3-iKt=2906,83 – 2306,2= 600,63 kJ/kgStvarni toplotni pad je:ΔhoTNP= ΔhiTNP·ηiTNP=600,63*0,82=492,52 kJ/kgPa tako dobijamo i stvarnu tačku završetka ekspanzije pare iz TVP:iK=i3 – ΔhoTNP= 2906,83 – 492,52 = 2414,31 kJ/kgtK=37,52 °C, sK=7769,47 kJ/kgK

p t i' i'' s' s''0,060 36,18 151,5 2567 0,5207 83280,065 37,52 157,1 2569 0,5387 83030,080 41,54 173,9 2576 0,5927 8227




Veličine stanja na mjestima oduzimanja

Ove veličine se mogu približno odrediti očitavanjem sa i-s diagram za vodu i vodenu paru na mjestima presjeka linija ekspanzija i izobara koje odrgovaraju pritiscima oduzimanja, ali sam ja izračunao kao i za prethodne tačkame. Za tačke koje padaju u oblast vlažne pare potrebno je odrediti i stepen suvoće x.

Oduzimanje 2 (tačka 02)

Teorijska tačka ekspanzije u TSP na mjestu oduzimanja je p02=28 bar ; s02t=s2=7274,85 kJ/kgK, pri čemu je t02t=502,53 °C i i02t=3464,05 kJ/kgRaspoloživi toplotni pad (izentropski) predstavlja razliku entalpija između tačaka 2 i 02t:

ΔhiTSP02=i2-i02t=3500,11 – 3464,05= 36,06 kJ/kgStvarni toplotni pad je: ΔhoTSP02= ΔhiTSP02·ηiTSP=36,06*0,91=32,82 kJ/kgPa tako dobijamo i stvarnu tačku oduzimanja pare iz TSP:i02=i2 – ΔhoTSP02= 3500,11 – 32,82= 3467,29 kJ/kgt02=503,98 °C, s02=7279,02 kJ/kgK








Teorijska tačka ekspanzije u TNP na mjestu oduzimanja je p05=2,8 bar ; s05t=s3=7397,36 kJ/kgK, pri čemu je t05t=212,36 °C i i05t=2891,45 kJ/kgRaspoloživi toplotni pad (izentropski) predstavlja razliku entalpija između tačaka 3 i 05t:

ΔhiTNP05=i3-i05t=2906,83 – 2891,45= 15,38 kJ/kgStvarni toplotni pad je: ΔhoTNP05= ΔhiTNP05·ηiTNP=15,38*0,82=12,61 kJ/kgPa tako dobijamo i stvarnu tačku oduzimanja pare iz TNP:i05=i3 – ΔhoTNP05= 2906,83 – 12,61= 2894,22 kJ/kgt05=213,71 °C, s05=7403,05 kJ/kgK










Podaci su dati tabelarno:

tačka p [bar] t [°C] i [kJ/kg]s

[kJ/kgK]GV1 140 520 3377,6 6,461

0 133 516,89 3377,6 6,4821t 34 304 2990,9 6,482

1=01 34 319,02 3251 6,548GV2=2 31 520 3500,1 7,275

02 28 503,98 3467,3 7,27903 18 437,74 3333 7,29804 9 344,23 3147,1 7,3323t 3 191,72 2939 7,2753 3 220,32 2906,8 7,39705 2,8 213,71 2894,2 7,40306 1,4 152,62 2778,3 7,46507 0,7 112,35 2704,1 7,598Kt 0,065 37,52 2384 7,397K 0,065 37,52 2511 7,769

Tabela 1. Veličine stanja za specifične tačke




Određivanje veličina stanja radnog tijela u pojedinim tačkama regenerativnog zagrijavanja osnovnog kondenzata i napojne vode

Kondenzator

U kondenzator dolazi para iz turbine niskog pritiska i kondenzat najnižeg oduzimanja u sistemu. Temperature kondenzacije se očitava

sa dijagrama za vodenu paru. Temperature osnovnog kondenzata OK na izlazu iz kondenzatora je za 0,1-0,2 °C niža od temperature kondenzacije. Temperature kondenzata najnižeg oduzimanja je za 8-12 °C viša od temperature osnovnog kondenzata na izlazu iz kondenzatora, a pritisak iznosi 95% od pritiska na oduzimanju. Osnovni kondenzat ide u kondenzatnu pumpu čiji se rad zanemaruje

a pritisak osnovnog kondenzata je dva puta veći od pritiska u deaeratoru i uzima se da je on stalan pri prolazu osnovnog

kondenzata kroz zagrijače niskog pritiska do deaeratora.

PC OK K07p [bar] 0,065 0,065 0,665t [°C] 37,52 37,4 48

i [kJ/kg] 2511 156,5 201,25s [kJ/kgK] 7769 0,537 0,678

Zagrijač niskog pritiska 7

U zagrijač niskog pritiska ulazi osnovni kondenzat OK, a izlazi osnovni kondenzat OK7i. Zatim u njega ulazi i para iz oduzimanja PO7 pri čemu je pritisak iz oduzimanja manji za 5% zbog pada pritiska u cijevnom sistemu, kao i pothlađeni kondenzat oduzimanja KO6, a izlazi ka kondenzatoru pothlađen kondenzat KO7.Δt1=2÷4 °C Δt2=8÷12 °C iPO7=iO7

pP07=0,95·pO7

tPO7=f(pPO7)tKO7i= tPO7 – Δt1

pK06=0,95·pO6

tKO6=tOK7i + Δt2

pOK=2·p03


PO7 OK OK7i KO6 KO7

p [bar] 0,665 36 36 1,33 0,665

t [°C] - kondenzat

88,6 37,4 85 95 48

i [kJ/kg] 2704,1 156,47 356,8 398,7 201,25

s [J/kgK] 7,622 0,537 1,137 1,252 0,678




U zagrijač niskog pritiska 6 ulazi OK7i, a izlazi OK6i. Zatim u njega ulazi i para iz oduzimanja PO6, kao i pothlađeni kondenzat oduzimanja KO5, a izlazi ka zagrijaču niskog pritiska 7 pothlađen kondenzat KO6.

Δt1=2÷4 °C ; Δt2=8÷12 °C ; iPO6=iO6 ; pP06=0,95·pO6 ; tPO6=f(pPO6) ; tKO6i= tPO6 – Δt1 ; pK05=0,95·pO5 ;

tKO5=tOK6i + Δt2


U zagrijač niskog pritiska 5 ulazi OK6i, a izlazi OK5i. Zatim u njega ulazi i para iz oduzimanja PO5, kao i pothlađeni kondenzat oduzimanja KO4, a izlazi ka zagrijaču niskog pritiska 6 pothlađen kondenzat KO5.

Δt1=2÷4 °C ; Δt2=8÷12 °C ; iPO5=iO5 ; pP05=0,95·pO5 ; tPO5=f(pPO5) ; tKO5i= tPO5 – Δt1 ; pK04=0,95·pO4 ;

tKO4=tOK5i + Δt2


PO6 OK7i OK6i KO6 KO5p [bar] 1,33 36 36 1,33 2,66t [°C] -

kondenzat107,8 85 105 95 115

i [kJ/kg] 2778,3 356,8 440,7 398,7 482,8s [J/kgK] 7,488 1,137 1,365 1,252 1,474

PO5 OK6i OK5i KO5 KO4p [bar] 2,66 36 36 2,66 8,55t [°C] -

kondenzat129,5 105 127 115 137

i [kJ/kg] 2894,2 440,7 533,5 482,8 576,1s [J/kgK] 7,426 1,365 1,603 1,474 1,708




U zagrijač niskog pritiska 6 ulazi OK5i, a izlazi OK4i. Zatim u njega ulazi i para iz oduzimanja PO4, kao i pothlađeni kondenzat oduzimanja KO4.

Δt1=2÷4 °C ; Δt2=8÷12 °C ; iPO4=iO4 ; pP04=0,95·pO4 ; tPO5=f(pPO5) ; tKO5i= tPO5 – Δt1 ;

Deaerator

U deaerator ulazi OK4i, a izlazi OKDi. Zatim u njega ulazi para iz oduzimanja PO3, kao i pothlađen kondenzat KO2 iz zagrijača visokog pritiska 2.pP03=0,95·pO3 ; iPO3=iO3 ;

tOKDi=f(pPO3) ;iOKDi=i”(pPO3) ; sOKDi=s”(pPO3) ;tKO2=tOKDi + ΔtNP+ Δt2 ; pOK2=0,95·pO2


PO4

PO4 OK5i OK4i KO4p [bar] 8,55 36 36 8,55t [°C] -

kondenzat173,2 127 170 137

i [kJ/kg] 3147,1 533,5 719 576,1s [J/kgK] 7,355 1,603 2,042 1,708

PO3 OKDi OK4i KO2p [bar] 17,1 17,1 36 26,6t [°C] -

kondenzat204,6 204,6 170

i [kJ/kg] 3333 873,7 719s [J/kgK] 7,321 2,375 2,042



Napojna pumpa

Uzima se u obzir rad napojne pumpe i njen uticaj na porast entalpije i temperature napojne vode. Uzima se da je pritisak napojne vode iza pumpe 25% veći od pritiska na GV1. Iz izraza za stepen korisnosti pumpe možemo naći stanje napojne vode na izlazu iz pumpe. Usvaja se da je ηiNP=0,82. Za s2s=s1=2,375 kJ/kgK i za p2=1,25·pGV1=175 bar, slijedi i2s=894,44 kJ/kg nakon čega slijedi:i2 = iNP = i1 + (i2s - i1) / ηiNP =873,7+(894,44–873,7)/0,82=899 kJ/kgUzima se da je pritisak na izlazu iz pumpe konstantan do ulaza u kotao.

Zagrijač visokog pritiska 2

U zagrijač visokog pritiska 2 ulazi napojna voda NV, a izlazi NVi. U njega ulazi para sa oduzimanja PO2 kao i pothlađeni kondenzat oduzimanja KO1, a izlazi ka deaeratoru pothlađen kondenzat KO2.

Δt1=2÷7 °C ; Δt2=8÷12 °C ; iPO2=iO2 ; pP02=0,95·pO2 ; tPO2=f(pPO2) ; pKO2= pP02; tKO2=tNV + Δt2 ;tNV2i= tPO2kond – Δt1 ; pK01=0,95·pO1 ; tKO1=tNV2i + Δt2 ;


NV OKDip [bar] 175 17,1t [°C] 208,97 204,6

i [kJ/kg] 899 873,7s [J/kgK] 2,416 2,375

PO2 NV NV2i KO2 KO1p [bar] 26,6 175 175 26,6 32,3t [°C] -

kondenzat227,32 208,97 222 220 232

i [kJ/kg] 3467,3 899 953,5 944,2 1000s [J/kgK] 7,302 2,416 2,538 2,519 2,629



Zagrijač visokog pritiska 1

U zagrijač visokog pritiska 1 ulazi NV2i, a izlazi NV1i. U njega ulazi para sa oduzimanja PO1, a izlazi ka zagrijaču visokog pritiska 2 pothlađen kondenzat KO1.

Δt1=2÷7 °C ; Δt2=8÷12 °C ; iPO1=iO1 ; pP01=0,95·pO1 ; tPO1=f(pPO1) ; pKO1= pP01; tKO1=tNV2i + Δt2 ;


PO1 NV2i NV1i KO1p [bar] 32,3 175 175 32,3t [°C] -

kondenzat238 222 235 232

i [kJ/kg] 3251 953,5 1014 1000s [J/kgK] 6,918 2,538 2,657 2,629



Određivanje jediničnih oduzimanja pare iz turbine za regenerativno zagrijavanje napojne vode

Jednačina oduzimanja pare se izračunava iz energetskog bilansa







Određivanje specifičnog ekvivalentnog unutrašnjeg rada turbine

Prvo se određuju unutrašnji toplotni padovi u turbine, između svaka dva susjedna oduzimanja pare.




Specifični ekvivalentni unutrašnji rad turbine

Glavni termodinamički parametri parog bloka i turbopostrojenja

Bruto specifični rad generatora

Maseni protok kroz glavni ventil 1

Maseni protok kroz glavni ventil 2

Potrošnja toplote bloka

gdje je:iPPi – entalpija svježe pare na izlazu iz pregrijača, a određuje se na osnovu pritiska i temperature

tPPi=tGV1+(3÷5)°C=520+5=525 °CpPPi=1,05·pGV1=1,05·140=147 bar

iMPi – entalpija međupregrijane pare na izlazu iz međupregrijača, a određuje se na osnovu pritiska i temperature

tMPi=tGV2+(3÷5)°C=520+5=525 °CpMPi=pGV2+0,5·(p01-pGV2)=31+0,5·(34-31)=32,5 bar

iNV – entalpija napojne vode iza zagrijača visokog pritiska 2 (ulaz u kotao) iNV=1014 kJ/kgi1 – entalpija pare na ulazu u dogrijač i1=3251 kJ/kg

Specifična potrošnja toplote bloka

bruto

neto Stepen korisnosti bloka

bruto

neto Potrošnja toplote turbopostrojenja

IPPi=3383 kJ/kg

iMPi=3510 kJ/kg




Specifična potrošnja toplote turbopostrojenja

bruto

neto Stepen korisnosti turbopostrojenja

bruto

neto Ukupna potrošnja goriva

Specifična potrošnja goriva

bruto

neto Specifična potrošnja pare

bruto

neto Snaga na vratilu generator

Snaga po cilindrima turbinevisokopritisni dio turbine

srednjepritisni dio turbine

niskopritisni dio turbine

Bilans parnog bloka po I zakonu termodinamikaDovedena energija parnom bloku

a) Toplota dovedena u kotao gorivom

b) Rad napojne pumpe

Gubici energijeGubici u kotlu

Gubici u glavnim parovodima

Mehanički gubici u turbine

Gubici u generatoru

Odvedena toplota u kondenzatoru

Gubitak u zagrijaču visokog pritiska 1

Gubitak u zagrijaču visokog pritiska 2

Koristan rad

Bilans postrojenja se računa kao:DOVEDENA ENERGIJA = GUBICI + KORISTAN RADodnosnoA + B = C + D + E + F + G + H + M + N

Greška računanja

0,0925<<1%Bilans postrojenja je prikazan u sledećoj tabeli:

kJ/kg %1. Dovedena energija parnom bloku

A - toplota dovedena u kotao gorivom 3047,640B - rad napojne pumpe 25,300

Ukupna dovedena energija 3072,940 1002. Gubici energije

C - gubici u kotlu 427,814D - gubici u glavnim parovodima 14,885E - mehanički gubici u turbini 3,800F - gubitak u generatoru 12,310G - odvedena toplota u kondenzatoru 1675,840H - gubitak u zagrijaču visokog pritiska 1 0,610M - gubitak u zagrijaču visokog pritiska 2 0,550

3. Koristan rad 934,290Suma gubitaka i korisnog rada 3070,099 99,90754. Greška bilansa 0,0925


Mašinski Fakultet u PodgoriciKatedra za Energetiku


PROJEKTNI RAD

KANDIDAT PREDMETNI PROFESORRamiz Kurbegović Vladan Ivanović



Određivanje troškova proizvodnje električne energije

Definisanje dijagrama opterećenja parnog bloka

Stopostotna snaga u interval od 6 do 12 časova, ostalo 75% od nominalne snage.

Pg – bruto snaga generator u toku radaPgn – nominalna bruto snaga generatorτp – vrijeme za koje se postigne stopostotno opterećenjeWp – brzina promjene opterećenja

Karakteristika sopstvene potrošnje

Za blokove snage do 600 MW

% %

Pg/Pgn100

Psp/Pg7

50 9

za Pg/Pgn=75% Psp/Pg=8za Pg/Pgn=87,5 Psp/Pg=8,5


Pg/Pgn

h



Određivanje prosječne snage generator - neto

Tabelarni prikaz

iPgb

[MW]τ

[h]Psp

[MW]Pgn

[MW]1 172,5 8,68 13,8 158,72 201,25 0,32 17,10625 184,143 230 6 16,1 213,94 201,25 0,32 17,10625 184,145 172,5 8,68 13,8 158,7

Isporučena električna energija za jednu godinu

Efektivni broj radnih dana parnog bloka u toku godine

Ukupna utrošena primarna energija u toku godine

– toplota koja se potroši pri startovanju

Sa dijagrama sopstvene potrošnje bloka datom u uputstvu nađeni su koeficijenti ζ1, ζ2, ζ3.




Srednja specifična potrošnja toplote – neto

Promjenljivi troškovi (troškovi goriva)- Ukupni troškovi goriva za jednu godinu

- specifični promjenljivi troškovi

Fiksni troškovi proizvodnje za godinu dana

- koeficijent troškova koji zavise od investicija, i on obuhvata:

- periodična otplata

za k=5% - kamata, slijedi ; n=25god – rok otplate kredita

- amortizacija

- investiciono održavanje

- premije osiguranja od neželjenih poslijedica

- koeficijent fiksnih troškova koji ne zavise od investicija, a obuhvata:- platni fond zaposlenih- troškove potrebnog materijala- zakonske obaveze- doprinose za zdravstvo i školstvo

I – specifična investicijaI=1910 eur/kWh

Ukupni troškovi

Cijena troškova proizvodnje električne energije


termoenergetska postrojenja

Documents

tko1tnv2i

ko koipo kom

tko5i tpo5

teorijska

njega ulazi

1g gp

kj kg

tpo5