Koeficijent korisna akcija(efikasnost) kotlovske jedinice definira se kao omjer korisne topline koja se koristi za stvaranje pare (ili vruća voda), na raspoloživu toplinu (toplina dovedena u kotlovsku jedinicu). U praksi se sva korisna toplina koju odabere kotlovska jedinica ne šalje potrošačima. Dio topline se troši na vlastite potrebe. Ovisno o tome, učinkovitost jedinice razlikuje se po toplini koja se oslobađa potrošaču ( neto efikasnost).

Razlika između proizvedene i ispuštene topline je potrošnja za vlastite potrebe kotlovnice. Sopstvene potrebe troše ne samo toplinsku, već i električnu energiju (npr. za pogon dimovoda, ventilatora, napojnih pumpi, mehanizama za dovod goriva i pripreme prašine, itd.), pa potrošnja za vlastite potrebe uključuje potrošnju svih vrsta energije utrošene na proizvodnju pare ili tople vode.

bruto efikasnost kotlovskog agregata karakteriše stepen njegove tehničke savršenosti, a neto efikasnost - komercijalnu isplativost.

Bruto efikasnost kotlovske jedinice ŋ br, %, može se odrediti jednadžbom direktne ravnoteže

ŋ br \u003d 100 (Q sprat / Q p p)

ili inverznom jednadžbom ravnoteže

ŋ br \u003d 100-(q y.g + q x.n + q m.n + q n.o + q f.sh),

gdje Q sprat korisna toplota koja se koristi za proizvodnju pare (ili tople vode); Q p str- raspoloživa toplota kotlovske jedinice; q c.g +q c.n +q m.n +q n.o +q f.sh- relativni toplotni gubici po stavkama potrošnje toplote.

Neto efikasnost prema reverznoj jednačini bilansa definira se kao razlika

ŋ neto = ŋ br -q s.n.,

gdje q s.n- relativna potrošnja energije za sopstvene potrebe, %.

Faktor efikasnosti prema direktnoj jednačini bilansa koristi se uglavnom kod izvještaja za poseban period (dekada, mjesec), a faktor efikasnosti prema reverznoj jednačini bilansa koristi se kod ispitivanja kotlovskih jedinica. Određivanje efikasnosti inverznom ravnotežom je mnogo preciznije, jer su greške u mjerenju gubitaka topline manje nego u određivanju potrošnje goriva, posebno pri sagorijevanju čvrsto gorivo.

Dakle, da bi se poboljšala efikasnost kotlovskih jedinica, nije dovoljno težiti smanjenju toplinskih gubitaka; također je potrebno na svaki mogući način smanjiti troškove topline i električna energija za svoje potrebe. Stoga, poređenje efikasnosti rada različitih kotlovskih jedinica treba u konačnici izvršiti prema njihovoj neto efikasnosti.

Općenito, efikasnost kotlovske jedinice varira u zavisnosti od njenog opterećenja. Za izgradnju ove zavisnosti potrebno je od 100% sukcesivno oduzeti sve gubitke kotlovske jedinice Sq znoj \u003d q y.g + q x.n + q m.n + q n.o koje zavise od opterećenja.

Kao što se vidi sa slike 1.14, efikasnost kotlovske jedinice pri određenom opterećenju ima maksimalnu vrijednost, odnosno rad kotla pri ovom opterećenju je najekonomičniji.

Slika 1.14 - Zavisnost od efikasnosti kotao od svog opterećenja: q c.g, q x.n, q m.s., q n.o.,S q znoj- gubici toplote sa izduvnim gasovima, od hemijskog nepotpunog sagorevanja, od mehaničkog nepotpunog sagorevanja, od spoljašnjeg hlađenja i ukupnih gubitaka

Postoje 2 metode za određivanje efikasnosti:

Direktnom ravnotežom;

Obrnuti balans.

Određivanje efikasnosti kotla kao omjera potrošene korisne topline i raspoložive topline goriva je njegova definicija direktnom ravnotežom:

Efikasnost kotla može se odrediti i obrnutom ravnotežom - kroz gubitak toplote. Za stabilno stanje termičko stanje dobijamo

. (4.2)

Učinkovitost kotla, određena formulama (1) ili (2), ne uzima u obzir električnu energiju i toplinu za vlastite potrebe. Ova efikasnost kotla naziva se bruto efikasnost i označava se sa ili .

Ako je potrošnja energije po jedinici vremena za navedenu pomoćnu opremu , MJ, a specifična potrošnja goriva za proizvodnju električne energije, kg/MJ, tada je efikasnost kotlovskog postrojenja, uzimajući u obzir potrošnju energije pomoćne opreme ( neto efikasnost),%,

. (4.3)

Ponekad se naziva i energetska efikasnost kotlovskog postrojenja.

Za kotlovnice industrijska preduzeća potrošnja energije za vlastite potrebe iznosi oko 4% proizvedene energije.

Potrošnja goriva određena je:

Određivanje potrošnje goriva povezano je sa velikom greškom, pa se efikasnost direktne ravnoteže odlikuje niskom preciznošću. Ova metoda koristi se za testiranje postojećeg kotla.

Metoda obrnutog balansa odlikuje se većom preciznošću i koristi se u radu i dizajnu kotla. Istovremeno, Q 3 i Q 4 se određuju prema preporuci i iz literature. Q 5 je određen rasporedom. Q 6 - se izračunava (rijetko se uzima u obzir), a u suštini određivanje obrnute ravnoteže se svodi na određivanje Q 2, koji zavisi od temperature dimnih gasova.

Bruto efikasnost zavisi od vrste i snage kotla, tj. performanse, vrsta sagorelog goriva, dizajn peći. Na efikasnost utiče i način rada kotla i čistoća grejnih površina.

U prisustvu mehaničkog sagorevanja, dio goriva ne izgara (q 4), što znači da ne troši zrak, ne stvara produkte sagorijevanja i ne ispušta toplinu, stoga pri proračunu kotla koriste procijenjene potrošnja goriva

. (4.5)

Bruto efikasnost uzima u obzir samo gubitke toplote.

Slika 4.1 - Promjena efikasnosti kotla sa promjenom opterećenja

5 ODREĐIVANJE GUBITAKA TOPLOTE U KOTLOVSKOJ JEDINICI.

NAČINI SMANJENJA GUBITKA TOPLOTE

5.1 Gubitak topline s dimnim plinovima

Gubitak toplote sa izlaznim gasovima Q c.g nastaje zbog činjenice da fizička toplota (entalpija) gasova koji izlaze iz kotla premašuje fizičku toplotu vazduha i goriva koji ulaze u kotao.

Ako zanemarimo nisku vrijednost entalpije goriva, kao i toplinu pepela sadržanu u dimnim plinovima, gubitak topline s dimnim plinovima, MJ/kg, izračunava se po formuli:

Q 2 \u003d J h.g - J in; (5.8)

gdje je entalpija hladnog zraka pri a=1;

100-q 4 – udio sagorjelog goriva;

a c.g je koeficijent viška vazduha u izduvnim gasovima.

Ako je temperatura okoline nula (t x.v = 0), tada je gubitak topline s izlaznim plinovima jednak entalpiji izlaznih plinova Q y.g \u003d J y.g.

Gubitak toplote sa izduvnim gasovima obično zauzima glavno mesto među toplotnim gubicima kotla, koji iznose 5-12% raspoložive toplote goriva, a određen je zapreminom i sastavom produkata sagorevanja, koji značajno zavise od na balastne komponente goriva i na temperaturu izduvnih plinova:

Odnos koji karakteriše kvalitet goriva pokazuje relativni prinos gasovitih produkata sagorevanja (pri a=1) po jedinici toplote sagorevanja goriva i zavisi od sadržaja komponenti balasta u njemu:

- za čvrsta i tečna goriva: vlaga W P i pepeo A P;

– za gasovita goriva: N 2 , CO 2 , O 2 .

Sa povećanjem sadržaja balastnih komponenti u gorivu, a samim tim i , shodno se povećava i gubitak toplote sa izduvnim gasovima.

Jedan od mogućim pravcima smanjenje gubitaka toplote sa dimnim gasovima je smanjenje koeficijenta viška vazduha u dimnim gasovima a c.g., koji zavisi od koeficijenta strujanja vazduha u peći a T i balastnog vazduha usisavanog u kanale kotlovskog gasa, koji su obično pod vakuumom.

a y.g \u003d a T + Da. (5.10)

U kotlovima koji rade pod pritiskom nema usisavanja vazduha.

Sa smanjenjem T, gubici toplote Q cg. se smanjuju, međutim, usled smanjenja količine vazduha koji se dovodi u komoru za sagorevanje, može doći do drugog gubitka - zbog hemijske nepotpunosti sagorevanja Q 3 .

Optimalna vrijednost a T se bira uzimajući u obzir postizanje minimalne vrijednosti q y.g + q 3 .

Smanjenje T zavisi od vrste sagorelog goriva i tipa uređaja za sagorevanje. Sa više povoljnim uslovima u kontaktu sa gorivom i vazduhom, višak vazduha a T, neophodan za postizanje najpotpunijeg sagorevanja, može se smanjiti.

Balastni vazduh u produktima sagorevanja, osim što povećava gubitak toplote Q c.g., dovodi i do dodatnih troškova energije za dimovod.

Najvažniji faktor, koja utiče na Q c.g., je temperatura dimnih gasova t c.g. Njegovo smanjenje se postiže ugradnjom toplotnih elemenata (ekonomajzer, grijač zraka) u repni dio kotla. Što je niža temperatura izduvnih gasova i, shodno tome, niža temperaturna razlika Dt između gasova i zagrijanog radnog fluida, veliki trg površina H potrebna je za isto hlađenje gasa. Povećanje t c.g. dovodi do povećanja gubitaka sa Q c.g. i do dodatnih troškova goriva DB. S tim u vezi, optimalni t c.g. se utvrđuje na osnovu tehničko-ekonomskih proračuna prilikom poređenja godišnjih troškova za elemente koji koriste toplotu i gorivo za različita značenja t x.g.

Na slici 4 može se izdvojiti temperaturni raspon (od do ) u kojem se izračunati troškovi neznatno razlikuju. Ovo daje razlog da se izabere najprikladnija temperatura pri kojoj će početni kapitalni troškovi biti manji.

Postoje ograničavajući faktori u odabiru optimalnog:

a) niskotemperaturna korozija repnih površina;

b) kada 0 C moguća kondenzacija vodene pare i njihova kombinacija sa sumpornim oksidima;

c) izbor zavisi od temperature napojne vode, temperature vazduha na ulazu u grejač vazduha i drugih faktora;

d) kontaminacija grijaće površine. To dovodi do smanjenja koeficijenta prijenosa topline i povećanja .

Prilikom određivanja gubitka topline s izduvnim plinovima uzima se u obzir smanjenje volumena plinova

. (5.11)

5.2 Gubitak toplote usled hemijskog nepotpunog sagorevanja

Gubitak toplote usled hemijske nepotpunosti sagorevanja Q 3 nastaje kada gorivo nije u potpunosti sagorelo u komori za sagorevanje kotla i u produktima sagorevanja se pojavljuju zapaljive gasovite komponente CO, H 2 , CH 4 , C m H n... Sagorevanje ovih zapaljivih gasova izvan peći je skoro nemoguće jer su zbog njihove relativno niske temperature.

Hemijska nepotpunost sagorijevanja goriva može biti posljedica:

- opšti nedostatak vazduha;

– loše mešanje;

- mala veličina komore za sagorevanje;

– niska temperatura u komora za sagorevanje;

- visoke temperature.

Sa dovoljno za potpuno sagorevanje kvalitet goriva vazduha i dobro formiranje smeše q 3 zavisi od nasipna gustina rasipanje toplote u peći

Optimalni omjer pri kojem gubitak q 3 ima minimalnu vrijednost ovisi o vrsti goriva, načinu njegovog sagorijevanja i dizajnu peći. Za moderne peći, gubitak topline od q 3 je 0÷2% pri q v =0,1÷0,3 MW/m 3 .

Da bi se smanjio gubitak topline od q 3 u komori za sagorijevanje, nastoje se povećati nivo temperature, koristeći posebno grijanje zraka, kao i poboljšanje miješanja komponenti sagorijevanja na svaki mogući način.

Toplota koju oslobađa gorivo ne koristi se u potpunosti za zagrijavanje radnog fluida kotla. Dio topline je izgubljen. Energetska efikasnost kotla određuje njegovu efikasnost. Razlikujte bruto i neto efikasnost. Efikasnost kotla (bruto) je odnos upotrebljene korisne toplote i količine raspoložive toplote goriva unesenog u kotao, izražen u procentima.

Korisnu toplinu čine toplina zagrijavanja napojne vode do stanja pregrijane pare i toplina dodatnog zagrijavanja srednje pregrijane pare. Toplina se može potrošiti na zagrijavanje dijela radnog fluida, koji se naknadno uklanja iz kotla (na primjer, voda za ispuhivanje). Ukupna količina toplote koja se korisno koristi (prihvaćena od strane radnog fluida) u kotlu

Qn - D (Í - í "pv) + Dim (Í" pp - inn) 4 ~ Dnp (t "np - in") "

gdje su D, D„n i Dnp brzine protoka žive pare, pare za ponovno zagrijavanje i vode za ispuhivanje, respektivno, kg/s; í, ínv, inn i /Pr - entalpija svježe pare, nutrijent

2* 35 vode, zagrijati paru na izlazu i ulazu u kotao i vodu za ispuhivanje, MJ/kg.

Entalpija radnog fluida i ~ ct, gdje je c maseni toplinski kapacitet, MJ / (kg - ° C). Količina toplote dovedena u kotao po jedinici mase (ili zapremine za gasovito gorivo) početnog goriva naziva se raspoloživa toplota goriva;

Qp = Qk ~b QB. VI + Í̈TL + Sf ----- Qk>

Gdje je QB. vn - toplota koja se uvodi u peć sa vazduhom (kada se zagreva izvan kotla); itl - fizička toplota goriva, brojčano jednak proizvodu toplotni kapacitet goriva na njegovu temperaturu; Ff ~ Of (g "f - 2,5) - toplota koja se uvodi u peć sa parom koja se koristi za raspršivanje tečnog goriva (uvodi se samo kada su parne mlaznice ugrađene kada se sagoreva tečno gorivo); Sf i i "f su, respektivno, protok (po 1 kg goriva) i entalpija pare; QK - 0,0406 k (CO2)k - toplota utrošena na razgradnju karbonata goriva; (SO2)k - sadržaj ugljene kiseline u karbonatima.

Za gasovita goriva, posljednja dva pojma su odsutna.

Ukupna količina "topline unesene u kotao

Gdje je B potrošnja goriva u kotlu, kg/s.

Prema definiciji bruto efikasnosti

Zbog gubitaka topline u kotlu Qn< Qp.

At utvrđivanje efikasnosti net, dodatno se uzimaju u obzir (oduzimaju se od Qn) troškovi energije za rad glavne i pomoćne opreme (pumpe, ventilatori, dimovode, mlinovi itd.), odnosno troškovi energije za sopstvene potrebe.

Toplotni gubici u kotlu zavise od efikasnosti procesa sagorevanja goriva u peći i prenosa toplote sa produkata sagorevanja na radni fluid u grejnim površinama. Razmotrite komponente gubitka toplote u kotlu.

Produkti sagorevanja napuštaju poslednju grejnu površinu kotla na temperaturi #ux, koja je mnogo veća od temperature vazduha koji ulazi u kotao iz atmosfere. Toplotni gubici sa izlaznim gasovima jednaki su razlici između entalpija konačnog stanja gasova i vazduha koji ulazi u kotao.

Ako ispušni plinovi sadrže zapaljive plinovite elemente (H2, CH4, itd.) ili proizvode nepotpuno sagorevanje CO, onda dolazi do gubitaka sa hemijskim sagorevanjem goriva. Veličina ovih gubitaka određena je količinom i toplinom sagorijevanja ovih zapaljivih elemenata.

Budući da čestice čvrstog goriva možda uopće ne učestvuju u hemijska reakcija, gubici toplote sa čvrstim neizreagovanim gorivom nazivaju se gubici sa mehaničkim sagorevanjem.

Vanjska površina zidova kotla ima višu temperaturu od okoline. Gubitak topline uslijed prijenosa topline sa zidova kotla na okolni zrak naziva se gubitak u okruženje. I, konačno, u kotlovima dolazi do gubitaka topline sa šljakom koja se uklanja iz peći na visokoj temperaturi.

Toplotni gubici sa hemijskim i mehaničkim sagorevanjem, kao i sa šljakom, klasifikuju se kao gubici u peći; gubici toplote u okolinu i sa dimnim gasovima su uobičajeni za kotao. Jednakost količine raspoložive toplote zbiru količine toplote koja je korisno utrošena u kotlu i toplotnih gubitaka naziva se toplotni bilans kotla.Uobičajeno je da se toplotni bilans kotla pravi za jedinicu mase. (čvrsto, tečno) ili zapreminu (gasovitog) sagorelog goriva, U ovom slučaju

■QS-=Qi + Q2 + Qa + Q4 + Qe + Qe, (20)

Gdje je Qa korisno korištena toplina; Q2, Qs, Q4, Q5 i Q, - gubici toplote sa izduvnim gasovima, sa hemijskim i mehaničkim sagorevanjem, u okolinu i sa šljakom.

Najčešća termalna lopta nije bojler u relativnom obliku. Ako se raspoloživa toplota uzme kao 100%, tada će zavisnost (20) poprimiti oblik

100 "qv + Yag + Chg +<7* + Чь + Я«>

Gdje je qx = 100 \u003d T] br - relativna količina je korisna

Korištena toplina,%; q2 = 100, qs = 100 itd. -

Relativni gubici toplote sa dimnim gasovima, sa hemijskim i mehaničkim nepotpunim sagorevanjem (sa dogorevanjem), u okolinu i sa šljakom, respektivno.

Prilikom organiziranja rada kotla potrebno je nastojati smanjiti gubitke topline. Razmotrite faktore od kojih zavise gubici toplote i mogućnosti smanjenja gubitaka.

Toplotni gubici sa izduvnim gasovima mogu se predstaviti u obliku koji jedva izduvava:

Gde su cg i cxx toplotni kapacitet gasa i hladnog vazduha, respektivno, MJ / (m: 1K); Fuh i tXB - temperatura gasova koji izlaze iz kotla (nakon poslednje grejne površine) i hladnog vazduha, respektivno, 0 C; Vr je zapremina izduvnih gasova po 1 kg goriva, m3/kg; ali? x je koeficijent viška zraka u izduvnim plinovima; qt - relativni gubitak toplote sa mehaničkim sagorevanjem.

Zapremina dimnih gasova

Ako prihvatimo koeficijent prolaza toplote "konvekcijom ah( = = idem = ak i ts, CTi = idem = tH.st, onda

BQS = aK(tH. pm - tXB)2 F, = q £ Ft..

Toplotni tok q se neznatno mijenja s promjenom snage kotla, jer se temperatura zida održava na konstantnom sigurnom nivou za ljude.< 55 °С) при помощи изоляции. В то же время увеличение площади поверхности стен Fj котла с ростом его мощности происходит медленнее и hFi/BQp уменьшается, т. е. величина

Db \u003d - SHL 100 BQI

Takođe se smanjuje.

Kada se opterećenje kotla promijeni, temperatura st, a samim tim i toplinski tokovi se neznatno mijenjaju. U isto vrijeme, toplina unesena gorivom linearno ovisi o opterećenju. Gubici q& kada opterećenje D odstupi od nominalnog £)„ (%)

. (24)

Gubici sa fizičkom toplotom šljake

<76 - атлА* (сОшл/Qj, (25)

Gdje je /shl = 600 °S za TShU i *shl == ta +100 °S za ZhShU; 6ShNa je toplotni kapacitet šljake.

Kombinovana termoelektrana proizvodila je električnu energiju E vyr =56∙10 10 kJ/god i ispuštala toplotu vanjskim potrošačima Qotp =5,48∙10 11 kJ/god. Odrediti specifičnu potrošnju standardnog goriva za proizvodnju 1 MJ električne energije i 1 MJ toplote, ako je protok pare iz kotla D = 77,4 ∙ 10 kg / godišnje, isparavanje goriva je H = 8,6 kg / kg, efikasnost kotlovnice η ku =0,885 i toplotni ekvivalent sagorelog goriva E=0,88.

Odrediti protok pare za kondenzacionu turbinu, isključujući protok pare u regenerativnim ekstrakcijama, ako je električna snaga Ne = 100 MW, početni parametri P 1 = 13 MPa, t 1 = 540 °C, konačni pritisak P 2 = 0,005 MPa, stepen suhoće na kraju politropnog procesa ekspanzije pare u turbini x=0,9 i η em =0,98.

Za koji procenat će se povećati termička efikasnost regenerativnog ciklusa ako se temperatura vode nakon HPT poveća sa 200 °C na 260 °C? Početni parametri pare iza kotla P 0 =14 MPa, t 0 =540. Entalpija pare u kondenzatoru h do =2350 kJ/kg. Pritisak koji stvaraju napojne pumpe, P mon =18 MPa.

Za turbinu snage R e =1200 MW usvojeni su parametri pare R 0 =30 MPa, t 0 =650°C, R k =5,5 kPa. Turbinsko postrojenje je projektovano sa dva pregrijača do t pp =565°C. Temperatura napojne vode t pv =280°C. Frekvencija rotacije turbine n=50 1/s. Nakon procjene efikasnosti i odabira pritiska pare na vodovima za ponovno zagrijavanje, nacrtajte proces ekspanzije pare u dijagramu h,s. Odrediti efikasnost turbinskog postrojenja, uzimajući u obzir regenerativno zagrijavanje napojne vode, uz pretpostavku da je broj grijača z=10. Odrediti protok pare kroz turbinu G 1 i u kondenzator G k.

Odrediti specifičnu potrošnju topline za proizvodnju 1 MJ električne energije (za konvencionalno gorivo) za CPP sa tri turbogeneratora snage N = 75 * 10 3 kW, svaki sa instalisanim faktorom iskorištenja kapaciteta kn = 0,64, ako je stanica utrošeno V = 670 * 10 6 kg/god uglja sa nižom kalorijskom vrijednošću Q n p =20500 kJ/kg.

Kombinovana termoelektrana je trošila B CHP = 92 * 10 6 kg / godišnje uglja s nižom kalorijskom vrijednošću Q np = 27 500 kJ / kg, dok je proizvodila električnu energiju Evyr = 64 * 10 10 kJ / godišnje i ispuštala toplinu vanjskim potrošačima Q otp = 4, 55*10 11 kJ/god. Odredite bruto i neto efikasnost CHP postrojenja za proizvodnju električne i toplotne energije, ako je potrošnja za sopstvene potrebe 6% proizvedene energije, efikasnost kotlovnice η ku \u003d 0,87 i potrošnja goriva za proizvodnju električne energije za vlastite potrebe V sn \u003d 4,5 * 10 6 kg/god.

Odrediti proizvodnju električne energije na osnovu vanjske potrošnje topline za PT turbinu dnevno, ako su početni parametri pare R 0 = 13 MPa, t 0 = 540 ° C. Potrošnja pare u industrijskoj ekstrakciji D p =100t/h sa entalpijom od 3000 kJ/kg. Potrošnja pare u ekstrakciji grijanja je 80 t/h sa entalpijom od 2680 kJ/kg. Elektromehanička efikasnost η em =0,97.

Prilikom ispitivanja kondenzacijske turbine male snage koja radi bez ekstrakcije pare, izmjerena je snaga na terminalima generatora P e = 3940 kW, protok pare G = 4,65 kg/s, parametri svježe pare p k = 4,5 kPa. Koji su specifični troškovi pare d e i toplote q e, električna efikasnost: relativna (turbo jedinica) η ol i apsolutna (turbo postrojenje) η e?

Odredite teorijsku (termičku) efikasnost ciklusa parne turbine za sljedeće parametre pare:

1. p 0 = 9,0 MPa, t 0 = 520 ° C, p k = 5,0 kPa;

2. p 0 \u003d 3,0 MPa, suha zasićena para, p k = 5,0 kPa;

3. p 0 = 13,0 MPa, t 0 = 540 ° C, sa srednjim pregrijavanjem pare na p p.p = 2,5 MPa; do t pp = 540 ° C; p do \u003d 5,0 kPa;

4. p 0 = 6,0 MPa, suha zasićena para sa eksternom separacijom i međupregrijavanjem svježom parom na p presjeku = 1,0 MPa; do t pp = 260 ° C; p do \u003d 5,0 kPa;

Odredite koliko će se povećati termička efikasnost kao rezultat snižavanja konačnog pritiska. Početni parametri pare p 0 =13 MPa, t 0 =540 °C, pritisak ispušne pare P k = 0,1 MPa. Kao rezultat pada tlaka, raspoloživa toplinska razlika se povećala za 200 kJ/kg. Pronađite i novu vrijednost konačnog pritiska.

Kondenzaciona elektrana radi na početnim parametrima pare prije turbina R 0 =8,8 MPa, t 0 =535°S i tlaka pare u kondenzatoru R k = 4*103 Pa. Odrediti za koliko će se povećati efikasnost bruto stanice (bez uzimanja u obzir rada napojnih pumpi) sa povećanjem početnih parametara pare na R0=10 MPa i t0=560°S, ako je efikasnost kotlovskog postrojenja poznato je η ku =0,9; η tr =0,97; η oko i =0,84; η m =0,98; ηg=0,98.

Odrediti termičku efikasnost regenerativnog ciklusa, ako su početni parametri pare P 0 =14 MPa, t 0 =570°C, temperatura napojne vode t pv =235°C. Pritisak koji stvara napojna pumpa P mon =18 MPa. Pritisak u kondenzatoru P k \u003d 0,005 MPa. Relativna unutrašnja efikasnost η oko i =0,8.

Odredite toplinsku efikasnost Rankineovog ciklusa pri normalnim parametrima p o = 12,7 MPa, t o = 56O ° C i tlaku u kondenzatoru p k = 3,4 kPa.

Odrediti internu apsolutnu efikasnost turbinskog postrojenja koje radi po Rankineovom ciklusu, sa početnim parametrima od 8,8 MPa, 500 °C i p c = 3,4 kPa. Prihvati io = 0,8.

ZADACI ZA KONTROLNE RADOVE

Svaki učenik radi varijantu testa, u zavisnosti od zadnje cifre šifre koja mu je dodeljena u skladu sa tabelom.

Radovi nisu obavljeni prema planu.

OPĆA UPUTSTVA

Da biste obavili test, prvo morate razraditi relevantno gradivo predmeta iz udžbenika, analizirati rješenja tipičnih zadataka i primjera u ovom dijelu, a također provjeriti svoje znanje radeći kroz pitanja i zadatke za samokontrolu koji su dostupno za svaku temu predmeta u uputstvima.

Prilikom obavljanja kontrolnih radova potrebno je poštovati sljedeće zahtjeve:

U kontrolnom radu obavezno je ispisati kontrolna pitanja i uslove zadataka.

Rješenje zadataka popratite kratkim objašnjenjima i, ako je moguće, grafikonima i dijagramima. U objašnjenjima navedite koja je vrijednost određena i po kojoj formuli, koje vrijednosti se zamjenjuju u formulu i odakle dolaze (iz uvjeta problema, iz priručnika, prethodno definiranih itd.).

Proračune treba dati u detaljnom proširenom obliku.

Rješavanje problema treba vršiti samo u SI jedinicama. Za sve početne i izračunate vrijednosti, mjerne jedinice moraju biti imenovane.

Proračuni se vrše sa tačnošću od tri decimale.

Odgovore na kontrolna pitanja treba dati sažeto, konkretno, obrazlažući zaključke i potkrepljujući ih dijagramima i grafikonima.

U svesci treba ostaviti margine, kao i slobodan prostor nakon svakog odgovora na pitanje ili rješavanje zadatka za komentare, a na kraju rada - mjesto za recenziju.

Na kraju rada potrebno je dostaviti spisak literature koja je korišćena u izvođenju ispita, uz obaveznu naznaku godine izdavanja udžbenika.

Opcija I

Test 1

1. Koji su glavni pravci razvoja energetike u Kazahstanu?

2.Glavna termička šema CHP kada se toplota dovodi procesnom parom kao grejnim opterećenjem.

3. Zadatak I (vidi tabelu 1).

4. Zadatak: 2 (vidi tabelu 2).

Test 2

1. Uslovi za postavljanje zgrada i objekata na lokaciji TE.

2. Sistem opskrbe cirkulacijom vode. Prednosti i nedostaci takvih shema.

3. Zadatak 3 (vidi tabelu 3).

4. Zadatak 4 (vidi tabelu 4).

Opcija 2

Test I

1. Tehnološka šema TE na čvrsto gorivo. Namjena i kratak opis tehnološke opreme termoelektrana.

2. Šeme za uključivanje napojnih pumpi. Dajte uporedni opis elektro pogona i turbo pogona napojnih pumpi.

3. Zadatak I (vidi tabelu 1).

4. Zadatak 2 (vidi tabelu 2).

Test 2

1. Koji su načini poboljšanja efikasnosti savremenih termoelektrana?

2. Energetska suština koeficijenta potproizvodnje snage ekstrakcijske pare.

3. Zadatak 3 (vidi tabelu 3).

4. Zadatak 4 (vidi tabelu 4).

Opcija 3

Test I

1. Koji su mehanizmi među najodgovornijim mehanizmima za vlastite potrebe? Zašto se potrošnja električne energije za vlastite potrebe povećava s povećanjem početnih parametara pare?

2. Grejna instalacija za toplovodnu mrežu u termoelektrani i njena oprema.

3. Zadatak I (vidi tabelu 1).

4. Zadatak 2 (vidi tabelu 2).

Test 2

1. Navedite i opišite postojeće tipove rasporeda glavne zgrade elektrane.

2. Koje komponente organskog goriva pri sagorevanju rezultiraju
do stvaranja otrovnih tvari?

3. Zadatak 3 (vidi tabelu 3).

4. Zadatak 4 (vidi tabelu 4).

Opcija 4

Test I

1. Koje vrste regenerativnih grijača poznajete? Koje su njihove dizajnerske karakteristike? Koja je razlika između miješajućih grijača i površinskih grijača, koji od ovih tipova osigurava veću termičku efikasnost ciklusa i zašto?

2. Kakav je oblik sumpora u čvrstim i tečnim gorivima? Koja vrsta fosilnog goriva je ekološki najprihvatljivija? Zašto?

3. Zadatak 1 (vidi tabelu 1).

4. Zadatak 2 (vidi tabelu 2).

Test 2

1. Koji su glavni tipovi sistema za cirkulaciju rashladne vode? Koje su prednosti i mane svakog od njih?

2. Koji je princip rada CCGT?

3. Zadatak 3 (vidi tabelu 3).

4. Zadatak 4 (vidi tabelu 4).

Opcija 5

Test I

I. Koje vrste odzračivanja napojne vode na stanicama poznajete, koja je suština termičke deaeracije vode? Projekti stubova termičkih deaeratora. Šeme za uključivanje odzračivača visokog pritiska u termičku šemu stanice.

2. Šeme drenaže regenerativnih grijača.

3. Zadatak 1 (vidi tabelu 1)

4. Zadatak 2 (vidi tabelu 2).

Test 2

1. Koji faktori određuju vezivanje sumpor-dioksida u odlaznom
kotlovski gasovi?

2. Namjena i sastav isparivača TE. Dizajn isparivača.

3. Zadatak 3 (vidi tabelu 3).

4. Zadatak 4 (vidi tabelu 4).

Opcija 6

Test 1

1. Koliki su gubici pare i kondenzata u TE? Načini nadoknađivanja gubitka pare i kondenzata u CPP i CHP.

2. Blok dijagram IES-a. Zahtjevi za upravljivost blokova.

3. Zadatak I (vidi tabelu 1).

4. Zadatak 2 (vidi tabelu 2).

Test. 2

1. Uticaj početnog pritiska pare na termičku efikasnost stanice.

2. Glavni tipovi stanica koje koriste obnovljive izvore energije.

3. Zadatak 3 (vidi tabelu 3).

4. Zadatak 4 (vidi tabelu 4).

Opcija 7

Test 1

1. Koje vrste potrošača električne energije poznajete i kakav je njihov utjecaj na raspored električnog opterećenja? Koje metode se koriste za pokrivanje padova opterećenja u elektroprivredi?

2. Uticaj konačnog pritiska na termičku efikasnost stanice.

3. Zadatak I (vidi tabelu 1).

4. Zadatak 2 (vidi tabelu 2).

Test 2

1. Šta se zove master plan termoelektrane? Glavni zahtjevi za izgled glavnog plana TE.

2. Šta je lokalno i globalno zagađenje zraka?

Koja stabla su najosjetljivija na SO 2 ? Šta je PDC?

3. Zadatak 3 (vidi tabelu 3).

4. Zadatak 4 (vidi tabelu 4).

Opcija 8

Test 1

1. Navedite uvjete čije će poštovanje osigurati uštedu goriva uz povećanje početnih parametara pare. Šta određuje tehnička ograničenja za povećanje početnih parametara pare?

2. Koji su osnovni principi za dizajn LDPE i HDPE? Glavne šeme za vraćanje odvoda HDPE i HPH u ciklus.

3. Zadatak 1 (vidi tabelu 1).

4. Zadatak 2 (vidi tabelu 2).

Test 2

1. Koje su karakteristike rasporeda mašinskih i kotlovskih podjela blok TE?

2. Koji su glavni tehničko-ekonomski pokazatelji termo
elektrane?

3. Zadatak 3 (vidi tabelu 3).

4. Zadatak 4 (vidi tabelu 4).

Opcija 9

Test 1

1. Kako upotreba parnog zagrevanja utiče na vrednost početnog pritiska pare, termičku efikasnost ciklusa? Glavni dijagrami instalacija sa dogrevanjem pare.

2. Princip vakuumskog odzračivanja.

3. Zadatak I (vidi tabelu 1).

4. Zadatak 2 (vidi tabelu 2).

Test 2

1. Kako se klasifikuju sakupljači pepela? Koja je njihova efikasnost?

2. Stanični cjevovodi. Zahtjevi za cjevovode elektrane.

3. Zadatak 3 (vidi tabelu 3).

4. Zadatak 4 (vidi tabelu 4).

Opcija 10

Test 1

1. Regenerativno grijanje kao način povećanja termičke efikasnosti TE. Optimalna temperatura grijanja napojne vode

2. Koja je namjena sistema tehničkog vodosnabdijevanja i njegovih glavnih potrošača? Šta su vodovodni sistemi?

3. Zadatak I (vidi tabelu 1).

4. Zadatak 2 (vidi tabelu 2).

Test_2

1. Koje prostorije su uključene u glavnu zgradu TE?

2. Koje su karakteristike toplovodne mreže u TE sa turbinama tipa "T" i "PT"?

3. Zadatak 3 (vidi tabelu 3).

4. Zadatak 4 (vidi tabelu 4).

Toplotna ravnoteža parnog kotla. efikasnost kotla

Opća jednačina toplotnog bilansa kotlovske jedinice

Odnos koji povezuje dolazak i potrošnju toplote u generator toplote je njegov toplotni bilans. Ciljevi sastavljanja toplotnog bilansa kotlovske jedinice su utvrđivanje svih ulaznih i izlaznih stavki bilansa; proračun efikasnosti kotlovske jedinice, analiza rashodnih stavki bilansa stanja u cilju utvrđivanja razloga pogoršanja rada kotlovske jedinice.

U kotlovskoj jedinici, kada se gorivo sagorijeva, hemijska energija goriva se pretvara u toplotnu energiju produkata sagorevanja. Oslobođena toplota goriva koristi se za stvaranje korisne toplote sadržane u pari ili toploj vodi i za pokrivanje gubitaka toplote.

U skladu sa zakonom održanja energije mora postojati jednakost između pristizanja i potrošnje toplote u kotlovskoj jedinici, tj.

Za kotlovska postrojenja toplotni bilans je po 1 kg čvrstog ili tekućeg goriva ili 1 m 3 gasa u normalnim uslovima ( ). Stavke prihoda i potrošnje u jednačini toplotnog bilansa imaju dimenziju MJ/m 3 za gasovita i MJ/kg za čvrsta i tečna goriva.

Toplina primljena u kotlovskoj jedinici sagorevanjem goriva se takođe naziva dostupna toplina, označava se.U opštem slučaju dolazni dio toplotni bilans se piše kao:

gdje je najniža kalorijska vrijednost čvrstog ili tečnog goriva po radnoj masi, MJ/kg;

Neto kalorijska vrijednost gasovitog goriva na suvu osnovu, MJ/m 3 ;

Fizička toplina goriva;

Fizička toplina zraka;

Toplina uvedena u peć kotla sa parom.

Razmotrimo komponente ulaznog dijela toplotnog bilansa. U proračunima se uzima najniža radna kalorijska vrijednost u slučaju da je temperatura produkata izgaranja koji izlaze iz kotla viša od temperature kondenzacije vodene pare (obično t g = 110 ... 120 0 C). Prilikom hlađenja produkata sagorevanja na temperaturu pri kojoj je moguća kondenzacija vodene pare na grejnoj površini, proračune treba izvršiti uzimajući u obzir veću kalorijsku vrednost goriva

Fizička toplota goriva je:

gdje od t je specifični toplotni kapacitet goriva, za lož ulje i za plin;

t t – temperatura goriva, 0 S.

Prilikom ulaska u kotao, čvrsto gorivo obično ima nisku temperaturu koja se približava nuli Q f.t. je mala i može se zanemariti.

Lož ulje (tečno gorivo), radi smanjenja viskoznosti i poboljšanja prskanja, ulazi u peć zagrijanu na temperaturu od 80 ... 120 0 C, pa se njegova fizička toplina uzima u obzir pri izvođenju proračuna. U ovom slučaju, toplinski kapacitet lož ulja može se odrediti formulom:

Računovodstvo Q f.t. provodi se samo pri sagorijevanju plinovitog goriva niske kalorijske vrijednosti (na primjer, plina visoke peći) pod uvjetom da se zagrijava (do 200 ... 300 0 C). Prilikom sagorevanja gasovitih goriva visoke toplotne vrednosti (na primer, prirodnog gasa) dolazi do povećanja masenog odnosa vazduha i gasa (oko 10 1). U ovom slučaju gorivo - plin se obično ne zagrijava.

Fizička toplota vazduha Q f.v. uzima se u obzir samo kada se zagrijava izvan kotla zbog vanjskog izvora (na primjer, u parnom grijaču ili u autonomnom grijaču kada se u njemu sagorijeva dodatno gorivo). U ovom slučaju, toplina koju unosi zrak jednaka je:

gdje je omjer količine zraka na ulazu u kotao (grijač zraka) prema teoretski potrebnoj;

Entalpija teoretski potrebnog zraka zagrijanog prije grijača zraka, :

,

ovdje je temperatura zagrijanog zraka ispred grijača zraka kotlovske jedinice, 0 C;

Entalpija teoretski potrebnog hladnog vazduha, :

Toplina koja se uvodi u kotlovsku peć sa parom tokom parnog prskanja lož ulja uzima se u obzir u obliku formule:

gdje G p - potrošnja pare, kg po 1 kg goriva (za parno prskanje lož ulja G n = 0,3…0,35 kg/kg);

h p je entalpija pare, MJ/kg;

2,51 - približna vrijednost entalpije vodene pare u produktima sagorijevanja koji izlaze iz kotlovske jedinice, MJ / kg.

U nedostatku grijanja goriva i zraka iz vanjskih izvora, raspoloživa toplina će biti jednaka:

Dio rashoda toplotnog bilansa uključuje korisnu toplinu Q sprat u kotlovskoj jedinici, tj. topline utrošene na proizvodnju pare (ili tople vode), te raznih gubitaka topline, tj.

gdje Q a.g. – gubitak toplote sa izlaznim gasovima;

Q c.s. , Q gospođa. - gubitak toplote usled hemijske i mehaničke nepotpunosti sagorevanja goriva;

Q ali. – gubitak topline od vanjskog hlađenja vanjskih kućišta kotla;

Q f.sh. – gubitak fizičkom toplotom šljake;

Q acc. - potrošnja (znak "+") i prihod (znak "-") topline povezan s nestalnim toplinskim režimom kotla. U stabilnom termičkom stanju Q acc. = 0.

Dakle, opšta jednačina toplotnog bilansa kotlovske jedinice u stacionarnom toplotnom režimu može se zapisati kao:

Ako se oba dijela predstavljene jednačine podijele sa i pomnože sa 100%, onda dobijamo:

gdje komponente rashodnog dijela toplotnog bilansa, %.

3.1 Gubitak topline s dimnim plinovima

Gubitak topline s ispušnim plinovima nastaje zbog činjenice da fizička toplina (entalpija) plinova koji izlaze iz kotla na temperaturi t a.g. , premašuje fizičku toplinu zraka koji ulazi u kotao α a.g. i gorivo od T t t. Razlika između entalpije dimnih gasova i toplote dovedene u kotao sa vazduhom iz okoline α a.g. , predstavlja gubitak toplote sa dimnim gasovima, MJ/kg ili (MJ/m3):

.

Gubitak topline s izduvnim plinovima obično zauzima glavno mjesto među toplinskim gubicima kotla, koji iznose 5 ... 12% raspoložive topline goriva. Ovi gubici toplote zavise od temperature, zapremine i sastava produkata sagorevanja, što zauzvrat zavisi od balastnih komponenti goriva:

Odnos koji karakteriše kvalitet goriva pokazuje relativni prinos gasovitih produkata sagorevanja (pri α = 1) po jedinici toplote sagorevanja goriva i zavisi od sadržaja balastnih komponenti u njemu (vlaga W p i pepela ALI p za čvrsta i tečna goriva, azot N 2, ugljični dioksid SO 2 i kiseonik O 2 za gasovito gorivo). Sa povećanjem sadržaja balastnih komponenti u gorivu, a samim tim i , shodno se povećava i gubitak toplote sa izduvnim gasovima.

Jedan od mogućih načina da se smanji gubitak topline s dimnim plinovima je smanjenje koeficijenta viška zraka u dimnim plinovima α c.g., što zavisi od koeficijenta protoka vazduha u peći i balastnog vazduha usisanog u kanale kotlovskog gasa, koji su obično pod vakuumom:

Mogućnost smanjenja α , zavisi od vrste goriva, načina sagorevanja, tipa gorionika i potiskivača. Pod povoljnim uslovima za mešanje goriva i vazduha, višak vazduha potreban za sagorevanje može da se smanji. Pri sagorijevanju plinovitog goriva pretpostavlja se da je koeficijent viška zraka 1,1, a kod sagorijevanja lož ulja = 1,1 ... 1,15.

Usis zraka duž puta plina kotla može se smanjiti na nulu u granici. Međutim, potpuno zaptivanje mjesta na kojima cijevi prolaze kroz ciglu, zaptivanje otvora i otvora je otežano i praktično = 0,15..0.3.

Balastni vazduh u produktima sagorevanja pored povećanja gubitka toplote Q a.g. također dovodi do dodatnih troškova energije za odvod dima.

Još jedan važan faktor koji utiče na vrijednost Q npr. temperatura dimnih plinova t a.g. . Njegovo smanjenje se postiže ugradnjom toplotnih elemenata (ekonomajzer, grijač zraka) u repni dio kotla. Što je niža temperatura ispušnih plinova i, shodno tome, manja temperaturna razlika između plinova i zagrijanog radnog fluida (na primjer, zraka), veća je površina grijanja potrebna za hlađenje produkata izgaranja.

Povećanje temperature dimnih gasova dovodi do povećanja gubitka c Q a.g. a samim tim i na dodatne troškove goriva za proizvodnju iste količine pare ili tople vode. Iz tog razloga, optimalna temperatura t a.g. utvrđuje se na osnovu tehničko-ekonomskih proračuna prilikom upoređivanja gotovih kapitalnih troškova za izgradnju grejne površine i cene goriva (Sl. 3.).

Osim toga, tokom rada kotla, grijaće površine mogu biti kontaminirane čađom i pepelom goriva. To dovodi do pogoršanja razmjene topline produkata izgaranja s površinom grijanja. Istovremeno, da bi se održala zadana snaga pare, potrebno je ići na povećanje potrošnje goriva. Klizanje grejnih površina takođe dovodi do povećanja otpora gasnog puta kotla. U tom smislu, kako bi se osigurao normalan rad jedinice, potrebno je sistematsko čišćenje njegovih grijaćih površina.

3.2 Gubici toplote usled hemijskog nepotpunog sagorevanja

Gubitak toplote usled hemijske nepotpunosti sagorevanja (hemijsko nedovoljno sagorevanje) nastaje kada gorivo nije u potpunosti sagorelo u komori za sagorevanje i kada se u produktima sagorevanja pojavljuju zapaljive gasovite komponente - CO, H 2, CH 4, C m H n itd. naknadno sagorevanje ovih zapaljivih gasova izvan peći je gotovo nemoguće zbog njihove relativno niske temperature.

Uzroci hemijskog nepotpunog sagorevanja mogu biti:

Opšti nedostatak vazduha

Slabo formiranje smjese, posebno u početnim fazama sagorijevanja goriva;

niska temperatura u komori za sagorevanje, posebno u zoni naknadnog sagorevanja;

Nedovoljno vreme zadržavanja goriva u komori za sagorevanje, tokom kojeg hemijska reakcija sagorevanja ne može da se završi u potpunosti.

S količinom zraka dovoljnom za potpuno sagorijevanje goriva i dobro formiranje mješavine, gubici zavise od zapreminske gustoće oslobađanja topline u peći, MW / m 3:

Gdje IN– potrošnja goriva, kg/s;

V t je zapremina peći, m 3.

Rice. 14.9 Ovisnost gubitka topline o kemijskoj nepotpunosti sagorijevanja q x.n, %, zapreminske gustine oslobađanja toplote u peći qv, MW / m 3.

Priroda zavisnosti je prikazana na Sl.4. . U području niskih vrijednosti (lijeva strana krive), tj. pri niskoj potrošnji goriva B gubici se povećavaju zbog smanjenja razine temperature u komori za sagorijevanje. Povećanje zapreminske gustine oslobađanja toplote (s povećanjem potrošnje goriva) dovodi do povećanja nivoa temperature u peći i smanjenja

Međutim, po dostizanju određenog nivoa uz dalje povećanje potrošnje goriva (desna strana krivulje), gubici ponovo počinju da rastu, što je povezano sa smanjenjem vremena zadržavanja gasova u zapremini peći i nemogućnošću, dakle, o završetku reakcije sagorevanja.

Optimalna vrijednost pri kojoj su gubici minimalni ovisi o vrsti goriva, načinu njegovog sagorijevanja i dizajnu peći. Za savremene uređaje za sagorevanje, gubitak toplote od hemijskog nepotpunog sagorevanja iznosi 0 ... 2% pri .

Prilikom obrade ispitnih materijala za kotlovsko postrojenje, gubitak topline od kemijskog nepotpunog sagorijevanja određuje se formulom:

Efikasnost kotlovske jedinice

Efikasnost kotlovske jedinice je omjer korisne topline koja se koristi za proizvodnju pare (ili tople vode) i raspoložive topline kotlovske jedinice. Međutim, ne šalje se sva korisna toplina koju generira kotlovska jedinica potrošačima, dio topline se troši na vlastite potrebe. Imajući to u vidu, efikasnost kotlovske jedinice razlikuje se po proizvedenoj toploti (efikasnost - bruto) i po oslobođenoj toploti (efikasnost - neto).

Prema razlici između proizvedene i ispuštene topline utvrđuje se potrošnja za vlastite potrebe. Za vlastite potrebe ne troši se samo toplina, već i električna energija (na primjer, za pogon dimovoda, ventilatora, napojnih pumpi, mehanizama za dovod goriva), tj. potrošnja za vlastite potrebe uključuje potrošnju svih vrsta energije utrošenih na proizvodnju pare ili tople vode.

Dakle, efikasnost - bruto kotlovske jedinice karakteriše stepen njene tehničke savršenosti, a efikasnost - neto - komercijalna efikasnost.

Učinkovitost - bruto kotlovska jedinica može se odrediti ili direktnom jednadžbom bilansa ili inverznom jednadžbom bilansa.

Prema jednačini direktne ravnoteže:

Na primjer, u proizvodnji vodene pare, korisna toplina koja se koristi je ( vidi pitanje 2) :

Onda

Iz prikazanog izraza možete dobiti formulu za određivanje potrebne potrošnje goriva, kg / s (m 3 / s):

Prema inverznoj jednačini ravnoteže:

Određivanje efikasnosti - bruto po direktnoj jednačini bilansa vrši se uglavnom kod izvještaja za poseban period (dekada, mjesec), a prema reverznoj jednačini bilansa - kod ispitivanja kotlovskih agregata. Proračun efikasnosti inverznom ravnotežom je mnogo precizniji, jer su greške u mjerenju toplinskih gubitaka manje nego u određivanju potrošnje goriva.