НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ “КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ імені ІГОРЯ СІКОРСЬКОГО” ЗВІТ З РОЗРАХУНКОВОЇ РОБОТИ з навчальної дисципліни “Основи фізики традиційних та альтернативних джерел енергії” Варіант 12 Розрахунок теплової схеми електростанції з турбіною К-300-240 Перевірив доцент кафедри ______Артур РАЧИНСЬКИЙ _______________ 2024 року Київ 2024 Теоретичні відомості Об’єднана енергосистема України налічує 38 конденсаційних енергоблоків потужністю 300 МВт. Дані енергоблоки обладнані паровими котлами типу ТПП-312 та ТПП-210, а також паровими турбінами К-300-240 [1]. За режимом роботи ці енергоблоки проектувались як базові, однак у зв’язку з дефіцитом маневрових потужностей в ОЕС України активно залучаються до роботи у напівбазовому-напівпіковому режимі роботи [2]. Основне паливо – вугілля антрацитової та газової групи. Енергоблоки 300 МВт спроектовані на надкритичні параметри пари і працюють за блочною технологічною структурою. Типова теплова схема енергоблоку 300 МВт представлена на рис. 1.1. Гостра пара генерується прямоточним котлом та перегрівається до параметрів р0 = 23,6 МПа та Т0 = 540 °С. Пройшовши органи паророзподілення пара виконує роботу в ЦВТ, який обладнаний двома регенеративними відборами пари (1, 2). Відпрацювавши у ЦВТ пара направляється по трубопроводам холодного промперегріву до котла на повторне нагрівання, після чого прямує до ЦСТ. Циліндр середнього тиску турбіни К-300-240 однопоточний, обладнаний 4 регенеративними відборами (3, 4, 5, 6). ЦНТ в даній турбоустановці спеціальної трьохпоточної конструкції: два потоки представляють собою окремий циліндр та ще один потік у вигляді частини низького тиску (ЧНТ) суміщено з ЦСТ. З ЦНТ здійснюються два відбори пари (7, 8) з окремого циліндру. У вказаних вище трьох циліндрах турбіни пара здійснює роботу та генерує крутний момент МТ для подолання корисного опору електрогенератора ТГВ-300-2УЗ. Відпрацьована в турбіні пара конденсується в конденсаторі, після якого за допомогою конденсатних насосів прокачується через групу підігрівачів. Також, після конденсатора в лінію основного конденсату вливається додаткова хімічно очищена вода для компенсації втрат у циклі (які згідно до ПТЕ не мають перевищувати 1 %). Рис. 1.1. Теплова схема енергоблоку 300 МВт з турбіною К-300-240 Регенеративна схема енергоблоку представлена 10 підігрівачами різного типу, серед них: 2 підігрівачі утилізаційного типу – охолоджувач ежекторів та підігрівач ущільнень, 4 поверхневих підігрівача низького тиску, 1 змішуючий деаератор підвищеного тиску Д-0,7 та 3 складних підігрівача високого тиску. В ОЕ та ПУ утилізується теплова енергії робочого тіла основних ежекторів та кінцевих ущільнень турбіни. Зконденсоване робоче тіло зливається у конденсатор для запобігання матеріальних втрат у циклі. Підігрівачі низького тиску № 1, 2, 3 і 4 живляться парою з відборів № 8, 7, 6 та 5 відповідно. Дренаж гріючої пари ПНТ-1 зливається у конденсатор. Для ПНТ-4, 3 та 2 реалізовано більш складну та економічно-вигідну схему. Дренаж пари 5 відбору з ПНТ-4 каскадно зливається до ПНТ-3 і змішується з дренажем 6 відбору. Далі вони разом зливаються до ПНТ-2, де також змішуються з дренажем пари 7 відбору і за допомогою дренажного насосу закачуються в лінію основного конденсату. Пройшовши попереднє нагрівання в ПНТ конденсат потрапляє до деаератора підвищеного тиску Д-0,7. Живиться даний деаератор індивідуальним відбором пари № 4 з ЦСТ турбіни. Після видалення корозійно-активних газів конденсат стає живильною водою та прокачується за допомогою бустерних насосів до живильного-турбонасосу. ЖН приводиться в роботу за допомогою спеціальної привідної турбіни. Ця одноциліндрова турбіни живиться парою з третього відбору. Також третій відбір призначений для нагрівання живильної води у ПВТ-1. Даний підігрівач та всі подальші виконані з додатковими теплообмінними поверхнями охолоджувача пари (ОП) та дренажу (ОД). Ці додаткові поверхні дозволяють більш повно використати тепло гріючої пари і зменшити недогрів живильної води. Утилізація дренажів гріючої пари з відборів № 1-3 в ПВТ здійснюється за каскадною схемою, при якій вода самотоком переходить у попередній підігрівач. Сума дренажів з трьох ПВТ зливається у деаератор Д-0,7. Після регенеративного підігріву у багатьох підігрівачах та деаерації в Д-0,7 живильна вода потрапляє знову в прямоточний котел для генерації гострої пари і на цьому термодинамічний цикл замикається. Виконання роботи Дані за варіантом hк(К) = f (pк(К)S) = 143,52 кДж/кг hк(Д) = f (pк(Д)S) = 678,831 кДж/кг hк(ОЕ) = hк(К) + θ(ОЕ) = 175,52 кДж/кг hк(ПУ) = hк(ОЕ) + θ(ПУ) = 203,52 кДж/кг pКН = 1,1 · pк(Д) + 0,23 = 0,923 МПа Кінцева таблиця з результатами hs-діаграма Висновки У ході виконання розрахунково-графічної роботи отримано значущі результати, які детально відображають ключові етапи проектування теплових схем енергоблоків. Зокрема, було здійснено аналіз теплової схеми електростанції потужністю 300 МВт із застосуванням турбіни К-300-240, яка є поширеною в енергосистемі України. Під час розрахунків визначено основні параметри теплового процесу, включно з розширенням пари у турбіні К-300-240, використовуючи побудову наближеного процесу на HS-діаграмі. Особливу увагу було приділено регенеративній схемі електростанції, що охоплює етапи підігріву конденсату. Окремо акцентовано увагу на розрахунках ентальпії пари у відборах турбіни, що має вирішальне значення для оцінки ефективності установки. Розрахунки показали, що застосування проміжного перегріву пари після проходження циліндра високого тиску суттєво підвищує загальний ККД турбіни та зменшує теплові втрати у конденсаторі. Дослідження підтвердило, що оптимальний розподіл регенеративного підігріву між ступенями турбоустановки сприяє зростанню теплової ефективності електростанції. Аналіз таких параметрів схеми, як тиск, температура та витрата пари, дозволив виявити їхній вплив на продуктивність і економічність енергоблоку. Таким чином, виконана робота не лише сприяла глибшому розумінню теплових процесів, а й надала можливість практичного застосування теоретичних знань для вирішення завдань у сфері теплоенергетики. Отримані результати можуть стати основою для подальшого вдосконалення енергетичних систем, сприяючи підвищенню ефективності використання енергії та зменшенню екологічного впливу.