Введение 6
1. Энергоблок с паровой турбиной К-800-30 8
1.1. Описание принципиальной тепловой схемы 8
1.2. Расчет ПТС энергоблока 12
2. Выбор концепции паровой турбины и ее расчет 31
2.1. Детальный расчет первой ступени ЦВД 31
2.2. Распределение теплоперепадов и определение числа ступеней
ЦВД 45
2.3. Детальный расчет последней ступени ЦВД 54
2.4. Оценка размеров последней ступени ЦНД 70
3. Прочность элементов последней ступени ЦВД 72
3.1. Напряжения рабочих лопаток 72
3.2. Напряжения в диске 74
3.3. Напряжения в хвостовом соединении 83
3.4. Напряжение изгиба в диафрагме 92
4. Оценка целесообразности использования тепловых насосов в тепловой
схеме ТЭС 94
Заключение 99
Список литературы
Основная доля производства электроэнергии в России - около 70% - приходится на тепловые электрические станции (ТЭС), работающие на органическом топливе. Большое распространение они получили благодаря независимости от места строительства (осуществляется транспортировка топлива железнодорожным или автомобильным транспортом) и малой стоимости топлива.
Существенные успехи в развитии угольных ТЭС достигнуты во многих странах, в том числе, в Германии, где уже в 1998 г. на ТЭС Schwarze Pumpe были введены два энергоблока, работающих на буром угле, мощностью по 800 МВт с параметрами пара 26,8 МПа, 547/565°С, КПД 40,8%; в 2002 г. - энергоблок на ТЭС Nideraussem мощностью 1012 МВт брутто и 965 МВт нетто с КПД 45,2%, параметры пара - 27,5 МПа, 580/600°С [1].
Что касается отечественной энергетики, то в советское время уже были наработки по блокам, работающим на суперсверхкритических параметрах. Так еще в в ноябре 1949 года пуск на ТЭЦ ВТИ был осуществлен пуск первого в мире опытного котла 60-ОП на параметры пара 30 МПа, 600°С, а затем после реконструкции 30 МПа, 650 С. Одним из первых пилотных проектов был блок СКР-100. Создание надстроечного блока СКР-100 было осуществлено в 1956 году на Каширской ГРЭС. Надстроечный блок мощностью 100 МВт на параметры пара 30 МПа, 650°С с промперегревом при 10 МПа, 565°С подавал пар на три работающие турбины станции мощностью до 30 МВт [1].
Таким образом, в настоящее время создание в России современных блоков на суперсверхкритические параметры пара является несомненно актуальной задачей
В первой главе данной работы приводится краткое описание принципиальной тепловой схемы энергоблока на базе турбины К-800-30 и представлен ее расчет, в результате которого определены основные энергетические и экономические показатели энергоблока.
Во второй главе содержится тепловой расчет проточной части цилиндра высокого давления (ЦВД) с определением числа ступеней, теплоперепадов, основных размеров ступеней и средних интегральных характеристик ступени первой и последней ступеней по результатам их теплового расчета на среднем диаметре. Так же в этой главе представлена оценка числа выходов потока в конденсатор и проведена оценка размеров последней ступени, что в целом позволяет сформировать представление об облике турбины.
В третье главе представлены результаты комплексных расчетов на прочность последней ступени ЦВД турбины, которые показали, что все элементы ступени удовлетворяют условиям прочности.
Заключительная глава посвящена оценке целесообразности и возможности использования тепла, теряемого в конденсаторе паровой турбины путем применения в системе охлаждения теплового насоса
Расчеты выполнялись с помощью программных пакетов MathCAD, WaterSteamPRO и REFPROP. Графическая часть работы выполнена с помощью программного комплекса AutoCAD.
В данной работе был произведен расчет тепловой схемы турбоустановки К-800-30. В первой главе проведена оценка технических характеристик теплового оборудования и энергетических показателей энергоблока: КПД брутто 49,5%, расход пара в голову турбины 563 кг/с. Показатели эффективности установки находятся на достаточно хорошем уровне с начальными параметрами рабочего тела: р 0=30 МПа и t0=650 °С.
В установке принято семь отборов пара для регенеративного подогрева питательной воды: 1 - из ЦВД, 1 - после ЦВД, 3 - из ЦСД и 2 - из ЦНД.
Относительный внутренний КПД ЦВД принят 87%, КПД ЦСД - 90%, КПД ЦНД - 85%.
Во второй главе был произведен краткий расчет цилиндра высокого давления: по 7 ступеней в первом и втором отсеках. Кроме того, были проведены расчеты первой (d1/l1 =23,86, относительный лопаточный КПД 88,46%, внутренний относительный КПД 84,74%) и последней (dz/lz=9,15, относительный лопаточный КПД 84,23%, внутренний относительный КПД 82,73%) ступеней ЦВД.
Третья глава посвящена расчетам на прочность. Проведены расчеты напряжений растяжения и изгиба рабочих лопаток первой и последней ступеней ЦВД, расчет лопаточной нагрузки и нагрузки обода, а также расчеты напряжения изгиба в диафрагме (коэффициент запаса по длительной прочности 11,7), напряжения в диске (методом двух расчетов) (коэффициент запаса по статической прочности 3,9) и хвостовике (коэффициент запаса прочности 4).
В заключительной главе была проведена оценка эффективности использования водо-фреонового (фреон R22) теплового насоса, подключенного к теплообменник-испаритель и теплообменник- перегреватель которого подключаются к трубопроводам охлаждающей воды
В результате расчета определено, что затраты на компрессор теплового насоса, составляющие 12 МВт, не покрываются приростом мощности паровой турбины. Прирост мощности получен благодаря снижению давления в конденсаторе (+0,8МВт) и отключению последнего отбора из ЦНД (+3,3 МВт).
Для получения выгоды в дальнейшем можно рассмотреть использование другого фреона. В случае успешного покрытия затрат, кроме повышения эффективности, будет получено снижение тепловых выбросов с охлаждающей водой.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
