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

≈≈≈≈

====

⋅⋅⋅⋅

====

====

⋅⋅⋅⋅

====

⋅⋅⋅⋅

====

====

••••

••••