Politechnika Śląska

Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki

Kierunek: Energetyka

Specjalność: Procesy i Systemy Energetyczne

Piotr Mazur

Projekt

z przedmiotu

Czyste Technologie Energetyczne

Rok akademicki 2011/2012 , semestr zimowy

1. Cel i założenia projektowe

Celem projektu, było przeprowadzenie analizy termodynamicznej dla otrzymanego w raz z założeniami układu. Należało dobrać odpowiednią turbinę gazową spełniającą warunki projektowe, jak również oszacować koszty związane z inwestycją. Ostatnim etapem projektu było analiza uciepłownienia bloku gazowo-parowego. Obliczenia w pierwszym kroku zostały wykonane dla strumienia jednostkowego mj = 1 $\left\lbrack \frac{\text{kg}}{s} \right\rbrack$ .

Wszystkie obliczenia zostały wykonane za pomocą programu Visual Basic co umożliwiło sprawne przekształcanie danych początkowych. Entalpie poszczególnych czynników zostały obliczone za pomocą tablic termodynamicznych zaimplementowanych w Visual BASIC-u udostępnionych przez Instytut Techniki Cieplnej.

1. Schemat układu

Dane:

Projektowe:

N_el= 250 MW

P_3s(h)= 5 MPa

P_3s(l) =0.3 MPa

P_3.1s = 180 kPa

P_4s = 3.5 kPa

Δt_he(h) =30.5 °C

Δt_he(l) =19.5 °C

Δt_pp = 5 °C

Δt_es(l) = 2.5°C

Δt_es(h) = 4.5 °C

Δt_wCND = 10°C

Założone:

ɳ_t(h) = 0.92 %

ɳ_t(l) = 0.86 %

1. Obliczenia początkowe dla m_j = 1 $\left\lbrack \frac{\mathbf{\text{kg}}}{\mathbf{s}} \right\rbrack$

W celu dokonania wstępnych obliczeń przyjmuje następujący skład gazu:

(CO₂) = 0.04 % ; (N₂) = 0.72% ; (H₂O) = 0.09% ; (O₂) = 0.16%

Bilans Energetyczny Przegrzewacza Pary Wysoko Prężnej

m_h(h_3s(h)−h_2.2s(h)) = m_4a(h_4a−h_Ia) (1.1)

Bilans Energetyczny Parowacza Pary Wysoko Prężnej

Schemat Kotła Odzyskowego osłona bilansowa

m_h(h_2.2s(h)−h_2.1s(h)) = m_4a(h_Ia−h_IIa) (1.2)

Następnie rozwiązujemy układ równań (1.1) oraz (1.2)

$\left\{ \begin{matrix} m_{h}\left( h_{2.2s(h)} - h_{2.1s(h)} \right) = m_{4a}\left( h_{\text{Ia}} - h_{\text{IIa}} \right) \\ m_{h}\left( h_{3s\left( h \right)} - h_{2.2s\left( h \right)} \right) = m_{4a}\left( h_{4a} - h_{\text{Ia}} \right) \\ \end{matrix} \right.\ $ (1.3)

Po odpowiednich przekształceniach uzyskujemy:

$m_{h} = \frac{m_{4a}\left( h_{4a} - h_{\text{Ia}} \right)}{h_{3s(h)} - h_{2.2s(h)}}$ (1.5)

Obliczenia entalpi poszczególnych składników:

h_4a = (CO₂)•h_CO2 + (O₂)•h_O2 + (N₂)•h_N2 + (H₂O)•h_H2O (1.6)

Entalpie spalin ¹ obliczamy odpowiednio jako funkcja składnika i temperatury:

$$h_{CO2} = x\left\lbrack \frac{\text{kJ}}{\text{kg}} \right\rbrack$$

Entalpie pary odczytujemy za pomocą funkcji h-s

h_3s(h) = f(P_3s(h);  t_3s(h))

t_3s(h) = t_4a − t_he(h)

---

1. Entalpia dla gazów pół doskonałych↩