Dr inż. Iva Pavlova-Marciniak. Wytwarzanie energii elektrycznej.
Obiegi cieplne- przykład 1 b_(z regeneracją i przegrzewem międzystopniowym)_______
1
Zadanie 1b
Obliczyć moc, sprawność i wskaźniki techniczno - ekonomiczne bloku
energetycznego z przegrzewem międzystopniowym i regeneracji. W kotle
spalany jest węgiel o wartości opalowej 18 300 kJ/kg, a dane o parametrach są:
kg
/
kJ
163
i
s
/
kg
150
m
i
i
MPa
6
,
0
p
%
7
kPa
7
p
MPa
3
p
p
p
9
,
0
C
450
t
t
95
,
0
MPa
5
,
11
p
8
,
0
kg
/
kJ
300
18
W
)
MPa
007
,
0
(
'
6
8
u
4
3
2
pm
GP
0
3
1
em
1
iNP
iWP
i
d
====
====
≅≅≅≅
====
====
εεεε
====
====
====
====
====
ηηηη
====
====
====
ηηηη
====
====
ηηηη
====
ηηηη
====
ηηηη
====
••••
gdzie:
εεεε
- zużycia energii elektrycznej na potrzeby własne.
4
5
6
WP
NP
m
m
m -m
m
-m
m
OD
8
7
Schemat układu i wykres procesu rozprężania pary w turbinie
Oznaczenia:
GP- generator pary (kocioł);
WP, NP- wysokoprężna i niskoprężna części turbiny parowej;
PWZ- pompa wody zasilającej;
PK (lub PS) - pompa kondensatora (skroplin);
K (S) - kondensator (skraplacz);
G- generator elektryczny;
PW - potrzeby własne ( przez transformator)
PM- przegrzewacz międzystopniowy
Dr inż. Iva Pavlova-Marciniak. Wytwarzanie energii elektrycznej.
Obiegi cieplne- przykład 1 b_(z regeneracją i przegrzewem międzystopniowym)_______
2
Rozwiązanie:
1. Zaznaczanie proces rozprężania pary w turbinie.
Dla p
1
= 11,5 MPa i
C
t
0
1
450
====
można odnaleźć punkt na wykresie
i-s
,
dla którego odczytujemy entalpia
kg
/
kJ
i
3216
1
====
.
2. Parametry pary wylotowej z części WP turbiny.
Zaznaczamy proces izoentropny (linia pionowa, proces teoretyczny) do
MPa
3
p
pm
====
i odczytujemy entalpię
kg
/
kJ
i
s
,
2880
2
====
.
Entalpia w p.2.
====
−−−−
ηηηη
−−−−
====
⇒
⇒
⇒
⇒
−−−−
−−−−
====
ηηηη
)
i
i
(
i
i
i
i
i
i
s
,
i
s
,
i
2
1
1
2
2
1
2
1
=
kg
/
kJ
2947
)
2880
3216
(
8
,
0
3216
====
−−−−
⋅⋅⋅⋅
−−−−
Obliczoną wartość nanosimy na wykresie na linii
MPa
p
3
2
====
- punkt
leży w obszarze pary suchej przegrzanej. Można narysować proces rzeczywisty
(ze stratami energetycznymi - linia 1-2).
3. Przy
MPa
const
p
p
3
3
2
====
====
====
podnosimy się i szukamy punkt na
izotermie
C
t
0
3
450
====
- punkt 3 - po przegrzewem międzystopniowym.
Parametry pary w tym punkcie odpowiadają parametrom pary na wejściu w
części NP. Odczytana entalpia jest równa 3342 kJ/kg.
Zaznaczamy proces izoentropny (, teoretyczny, linia pionowa) do linii
s
p =7 kPa
(0,007 MPa) i odczytujemy entalpię
s
,
4
i
=2232 kJ/kg.
)
i
i
(
i
i
s
4
3
NP
,
i
3
4
−−−−
⋅⋅⋅⋅
ηηηη
−−−−
====
=
= 3342 - 0,8.(3342 - 2200) =2428,4 kJ/kg
Obliczoną wartość nanosimy na wykresie (na linii
s
p
=7 kPa), rysujemy
proces w części NP (stopień suchości pary x=0,945).
Z tabeli dla pary nasyconej na linii x=0 (woda) przy
s
p
=7 kPa
odczytujemy
kg
/
kJ
163
i
i
5
'
)
MPa
007
,
0
(
====
====
.
4. Parametry pary w upuście
Sposób I
- z wykresu odczytujemy
====
s
,
7
i
2912 kJ/kg
.
Dr inż. Iva Pavlova-Marciniak. Wytwarzanie energii elektrycznej.
Obiegi cieplne- przykład 1 b_(z regeneracją i przegrzewem międzystopniowym)_______
3
Sprawność dla części NP zadana
η
i NP
,
,
=
0 8
, skąd można korzystając ze
znajomą nam zależność obliczyć
kg
/
kJ
2999
)
2912
3342
(
8
,
0
3342
i
7
====
−−−−
⋅⋅⋅⋅
−−−−
====
II sposób. Ponieważ już został narysowany proces w części NP,
odczytujemy entalpii w miejsce przecinania rzeczywistego procesu z linią
ciśnieniową
MPa
6
,
0
p
u
====
-
kg
/
kJ
3000
2999
i
7
≈≈≈≈
====
.
5. Temperatura i entalpia wody zasilającej
Dla ciśnienia p = 0,6 MPa z tabelach odczytujemy entalpię nasycenia
wody
kg
/
kJ
4
,
670
i
i
i
i
wz
8
6
'
MPa
6
,
0
====
====
====
====
,
a temperatura nasycenia wynosi
C
83
,
158
t
t
t
t
0
wz
8
6
)
MPa
6
,
0
(
s
====
====
====
====
.
6. Wymagana ilość pary upustowej do podgrzania kondensatu w
odgazowywacza
Bilans cieplny i materiałowy
((((
))))
((((
))))
s
kg
8
,
26
163
2999
163
4
,
670
150
i
i
i
i
m
m
i
i
m
i
i
m
i
m
i
m
m
i
m
5
7
5
8
u
5
8
5
7
u
8
5
u
7
u
====
−−−−
−−−−
⋅⋅⋅⋅
====
−−−−
−−−−
⋅⋅⋅⋅
====
−−−−
⋅⋅⋅⋅
====
−−−−
⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅⋅
====
⋅⋅⋅⋅
−−−−
++++
⋅⋅⋅⋅
••••
••••
••••
••••
••••
••••
••••
••••
8
OD
7
m
-m
m
5
m
Bilans materiałowy
s
u
m
m
m
••••
••••
••••
++++
====
7. Strumień masy pary wylotowej z części NP
u
s
m
m
m
••••
••••
••••
−−−−
====
=150 - 26,8 = 123,2 kg/s
8. Strumień ciepła przyjęty przez parę i wodę w kotle
====
−−−−
++++
−−−−
⋅⋅⋅⋅
====
−−−−
++++
−−−−
⋅⋅⋅⋅
====
••••
••••
••••
••••
)
i
i
i
i
(
m
)
i
i
(
m
)
i
i
(
m
Q
2
3
wz
1
2
3
wz
1
GP
MW
s
MJ
kg
kJ
s
kg
MW
,
s
/
MJ
,
)
,
(
====
====
⋅⋅⋅⋅
====
====
−−−−
++++
−−−−
⋅⋅⋅⋅
====
1
441
1
441
2947
3342
4
670
3216
150
Dr inż. Iva Pavlova-Marciniak. Wytwarzanie energii elektrycznej.
Obiegi cieplne- przykład 1 b_(z regeneracją i przegrzewem międzystopniowym)_______
4
9. Strumień ciepła oddany przez parę w turbinę
MW
1
,
162
s
/
MJ
1
,
162
P
s
/
kJ
9
,
162097
)
4
,
2428
2999
(
2
,
123
)
2999
3342
2947
3216
(
150
)
i
i
(
m
)
i
i
(
m
)
i
i
(
m
P
i
4
7
s
7
3
2
1
i
====
====
====
−−−−
⋅⋅⋅⋅
++++
−−−−
++++
−−−−
⋅⋅⋅⋅
====
====
−−−−
⋅⋅⋅⋅
++++
−−−−
⋅⋅⋅⋅
++++
−−−−
⋅⋅⋅⋅
====
••••
••••
••••
10. Strumień masy paliwa rzeczywistego spalonego w kotle
====
====
⋅⋅⋅⋅
====
⋅⋅⋅⋅
ηηηη
====
••••
••••
s
kg
kg
MJ
s
MJ
s
/
kg
78
,
26
30
,
18
9
,
0
1
,
441
W
Q
B
d
GP
GP
11. Moc generatora brutto
MW
154
MW
993
,
153
95
,
0
1
,
162
P
P
em
i
G
≈≈≈≈
====
⋅⋅⋅⋅
====
ηηηη
⋅⋅⋅⋅
====
12. Moc bloku netto
93
,
0
07
,
0
1
1
pw
====
−−−−
====
εεεε
−−−−
====
ηηηη
MW
2135
,
143
93
,
0
993
,
153
P
P
pw
G
n
====
⋅⋅⋅⋅
====
ηηηη
⋅⋅⋅⋅
====
13. Sprawność energetyczna obiegu
367574
,
0
1
,
441
1
,
162
Q
P
GP
i
oe
====
====
====
ηηηη
••••
MW
MW
10. Sprawność elektrowni brutto
31427
,
0
95
,
0
367574
,
0
9
,
0
em
oe
GP
b
,
e
====
⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅⋅
====
ηηηη
⋅⋅⋅⋅
ηηηη
⋅⋅⋅⋅
ηηηη
====
ηηηη
albo
31427
,
0
300
,
18
78
,
26
154
W
B
P
d
G
b
,
e
====
⋅⋅⋅⋅
====
⋅⋅⋅⋅
====
ηηηη
••••
11. Sprawność elektrowni netto
292
,
0
292228
,
0
93
,
0
31427
,
0
pw
b
,
e
n
,
e
≈≈≈≈
====
⋅⋅⋅⋅
====
ηηηη
⋅⋅⋅⋅
ηηηη
====
ηηηη
albo
292
,
0
292228
,
0
300
,
18
78
,
26
2135
,
143
W
B
P
d
n
n
,
e
≈≈≈≈
====
⋅⋅⋅⋅
====
⋅⋅⋅⋅
====
ηηηη
••••
Dr inż. Iva Pavlova-Marciniak. Wytwarzanie energii elektrycznej.
Obiegi cieplne- przykład 1 b_(z regeneracją i przegrzewem międzystopniowym)_______
5
12. Sprawność teoretyczna obiegu Clausiusa - Rankine'a
46
,
0
4594675
,
0
10
1
,
441
)
2200
2912
(
2
,
123
)
2912
3342
2880
3216
(
150
)
i
i
i
i
(
m
)
i
i
(
m
)
i
i
(
m
)
i
i
(
m
Q
P
R
C
3
2
3
wz
1
s
4
s
7
s
s
7
3
s
2
1
GP
t
R
C
≈≈≈≈
====
ηηηη
====
⋅⋅⋅⋅
−−−−
⋅⋅⋅⋅
++++
−−−−
++++
−−−−
⋅⋅⋅⋅
====
====
−−−−
++++
−−−−
⋅⋅⋅⋅
−−−−
⋅⋅⋅⋅
++++
−−−−
⋅⋅⋅⋅
++++
−−−−
⋅⋅⋅⋅
====
====
ηηηη
−−−−
••••
••••
••••
••••
••••
−−−−
Sprawność energetyczna obiegu możęmy także obliczyc na podstawie
wzoru
367574
,
0
8
,
0
4594675
,
0
i
R
C
oe
====
⋅⋅⋅⋅
====
ηηηη
⋅⋅⋅⋅
ηηηη
====
ηηηη
−−−−
Wartość identyczna jak w p.9.
13. Wskaźnik jednostkowy zużycia strumienia masy pary
kJ
kg
,
000974
,
0
MJ
kg
974
,
0
154
150
P
m
d
G
====
====
====
====
••••
14. Wskaźnik jednostkowy zużycia ciepła w wodzie i parze
8643
,
2
154
1
,
441
P
Q
q
G
GP
T
====
====
====
••••
albo
8643
,
2
367574
,
0
95
,
0
1
1
q
oe
em
T
====
⋅⋅⋅⋅
====
ηηηη
⋅⋅⋅⋅
ηηηη
====
15. Wskaźnik jednostkowy zużycia ciepła w paliwie
18
,
3
18244
,
3
314224
,
0
1
1
P
W
B
P
Q
q
b
,
e
G
d
G
pal
pal
≈≈≈≈
====
====
ηηηη
====
⋅⋅⋅⋅
====
====
••••
••••
16.
Wskaźnik
jednostkowy
zużycia
strumienia
masy
paliwa
rzeczywistego
kJ
kg
3
G
000174
,
0
kJ
kg
3896
00017
,
0
kJ
s
s
kg
10
154
78
,
26
P
B
b
≈≈≈≈
====
⋅⋅⋅⋅
⋅⋅⋅⋅
====
====
••••
albo
kJ
kg
000174
,
0
300
18
314224
,
0
1
W
1
b
d
b
,
e
====
⋅⋅⋅⋅
====
⋅⋅⋅⋅
ηηηη
====
Dr inż. Iva Pavlova-Marciniak. Wytwarzanie energii elektrycznej.
Obiegi cieplne- przykład 1 b_(z regeneracją i przegrzewem międzystopniowym)_______
6
17. Wskaźnik jednostkowy zużycia strumienia masy paliwa umownego
kJ
kg
00011
,
0
kJ
kg
0001085
,
0
307
29
300
18
000174
,
0
W
W
b
P
W
W
B
P
B
b
u
d
G
u
d
G
u
u
≈≈≈≈
====
⋅⋅⋅⋅
====
====
⋅⋅⋅⋅
====
⋅⋅⋅⋅
====
====
••••
••••