Детальный расчет тепловой схемы и анализ экономичности конденсационного энергоблока К-800-240 с учетом паротурбинного привода питательного насоса

В условиях постоянно растущего мирового спроса на электроэнергию и ужесточения экологических требований, повышение эффективности тепловых электрических станций (ТЭС) остается одной из ключевых задач современной энергетики. Конденсационные энергоблоки сверхкритического давления, такие как турбина К-800-240, являются основой крупномасштабной генерации, демонстрируя высокую мощность и относительно низкий удельный расход топлива. Однако их сложность требует глубокого понимания всех взаимосвязанных процессов для достижения оптимальной тепловой экономичности, что делает детальный расчет и анализ таких систем не просто желательным, но и жизненно важным для инженеров-энергетиков.

Настоящая курсовая работа посвящена детальному расчету тепловой схемы конденсационного энергоблока с турбиной К-800-240 методом энергетических балансов. Целью работы является не только определение рабочих параметров пара и воды во всех узлах схемы, но и глубокий анализ ключевых показателей тепловой экономичности, включая удельный расход тепла и тепловой КПД. Особое внимание будет уделено интеграции в расчет паротурбинного привода главного питательного насоса (ПТН), который оказывает существенное влияние на общие балансы энергии и массы в энергоблоке, изменяя привычные представления об оптимизации. Структура работы последовательно проведет читателя от принципиальной схемы и исходных данных к пошаговому расчету каждого элемента, завершаясь комплексной оценкой и сравнением полученных результатов с нормативными характеристиками.

Описание объекта расчета и принципиальная тепловая схема (ПТС)

Сердцем любого теплового энергоблока является его принципиальная тепловая схема, которая графически и функционально описывает весь цикл преобразования тепловой энергии в электрическую. Для турбоустановки К-800-240, как представителя сверхкритического давления, эта схема отличается высокой степенью сложности и множеством регенеративных ступеней, направленных на повышение термодинамического совершенства цикла.

Технические характеристики турбоустановки К-800-240

Турбина К-800-240 представляет собой мощный конденсационный агрегат, разработанный для работы на паре сверхкритических параметров, что позволяет достигать высоких значений начальных температур и давлений. Это одновальный пятицилиндровый агрегат, включающий цилиндр высокого давления (ЦВД), цилиндр среднего давления (ЦСД) и три параллельно работающих цилиндра низкого давления (ЦНД). Номинальная электрическая мощность такого энергоблока составляет 850 МВт.

Ключевые номинальные параметры пара перед турбиной (на входе в ЦВД) впечатляют: давление 23,5 МПа (абс.) и температура 540 °C. После расширения в ЦВД пар направляется на промежуточный перегрев, где его параметры восстанавливаются до 3,34 МПа (абс.) и 540 °C, что существенно повышает КПД цикла и снижает влажность пара в последних ступенях турбины, предотвращая эрозию лопаток. В конденсаторе, где происходит завершение цикла расширения, поддерживается расчетное давление 0,0035 МПа (абс.).

Структура регенеративной системы и ее назначение

Регенеративная система – это краеугольный камень тепловой экономичности турбоустановки. Для турбины К-800-240-5 она состоит из восьми нерегулируемых отборов пара, которые направляются на подогрев питательной воды. Эта система включает в себя четыре ступени подогревателей низкого давления (ПНД), деаэратор и три группы подогревателей высокого давления (ПВД №6, 7, 8).

ПНД1 и ПНД2, как правило, являются подогревателями смешивающего типа, где пар из отборов напрямую смешивается с основным потоком конденсата, передавая ему тепло. ПНД3 и ПНД4 обычно поверхностные. Деаэратор, занимающий центральное место в регенеративной схеме, выполняет функцию удаления неконденсирующихся газов из питательной воды и является подогревателем смешивающего типа. Три ПВД, расположенные после деаэратора, поднимают температуру питательной воды до максимально возможного значения перед ее подачей в котел.

Цель регенеративного подогрева — достичь конечной температуры питательной воды около 274 °C, что значительно сокращает количество тепла, подводимого в котле, напрямую влияя на топливную эффективность энергоблока.

Особенности паротурбинного привода главного питательного насоса (ПТН)

В мощных энергоблоках сверхкритического давления, таких как К-800-240, главные питательные насосы (ГПН) имеют паротурбинный привод (ПТН). Это не просто вспомогательное оборудование, а интегрированный элемент тепловой схемы, оказывающий значительное влияние на ее балансы. Два главных питательных насоса получают энергию от собственных паровых турбин, которые питаются паром, отбираемым из ЦСД турбины.

Типичные параметры пара для ПТН при номинальном режиме составляют около 1,66 МПа (абс.) и температуру 440 °C. Использование пара из отбора для привода ПТН, вместо электрического привода, позволяет повысить общий КПД энергоблока, так как энергия пара используется более эффективно в цикле. Однако это также означает, что часть пара, которая могла бы совершить работу в ЦНД, отклоняется на привод насоса, что должно быть тщательно учтено в тепловом и материальном балансах схемы.

Термодинамический расчет процесса расширения пара (h-s диаграмма)

Термодинамический расчет процесса расширения пара является основой для понимания работы турбины и определения ее эффективности. Наглядное представление этого процесса достигается с помощью h-s диаграммы (или диаграммы Молье), которая позволяет визуализировать изменения энтальпии и энтропии пара на всех этапах его движения через турбину.

Построение процесса в h-s диаграмме

h-s диаграмма представляет собой графическое поле, где по оси ординат отложена энтальпия (h, кДж/кг), а по оси абсцисс – энтропия (s, кДж/(кг·К)). На ней наносятся линии постоянных давлений, температур и изотерм, а также кривые сухого насыщенного пара и влажного пара.

Построение процесса расширения пара начинается с точки, соответствующей начальным параметрам пара перед турбиной (23,5 МПа, 540 °C). От этой точки проводится идеальный (изоэнтропийный, при s = const) процесс расширения до давления, соответствующего выходу из ЦВД. Затем, учитывая промежуточный перегрев, процесс продолжается от точки с параметрами после перегрева (3,34 МПа, 540 °C) и расширяется далее через ЦСД и ЦНД до давления в конденсаторе (0,0035 МПа).

Ключевым моментом является отражение на диаграмме всех восьми точек отбора пара на регенерацию, а также специфической точки отбора пара на ПТН (1,66 МПа, 440 °C). Для каждой из этих точек необходимо определить реальные параметры пара (давление, температура, энтальпия, энтропия), учитывая потери от необратимости. Реальный процесс расширения всегда протекает с ростом энтропии, поэтому линия реального расширения будет отклоняться вправо от изоэнтропы.

Пример схематического представления процесса расширения:

1. Начальная точка: h₀, s₀ (23,5 МПа, 540 °C).
2. Изоэнтропное расширение в ЦВД: от h₀ до h’_ЦВД (при s = const).
3. Реальное расширение в ЦВД: от h₀ до h₁ (с ростом энтропии).
4. Промежуточный перегрев: от h₁ до h’₀ (3,34 МПа, 540 °C).
5. Изоэнтропное расширение в ЦСД: от h’₀ до h’_ЦСД.
6. Реальное расширение в ЦСД: от h’₀ до h₂.
7. Точки отбора: h_отб1, h_отб2, …, h_отб8, h_ПТН.
8. Конечная точка: h_к, s_к (0,0035 МПа).

Каждая из этих точек на диаграмме представляет собой уникальное термодинамическое состояние пара, энтальпия которого критически важна для дальнейших расчетов тепловых балансов.

Определение внутреннего относительного КПД

Внутренний относительный КПД (η_oi) является мерой термодинамического совершенства процесса расширения пара в турбине или ее отсеке. Он показывает, насколько эффективно турбина преобразует располагаемый теплоперепад (разность энтальпий при изоэнтропийном расширении) в механическую работу, учитывая внутренние потери (трение, дросселирование, утечки).

Идеальный располагаемый теплоперепад (Δh_t0id) для отсека турбины определяется как разность энтальпий пара на входе и выходе при изоэнтропийном расширении:

Δht0id = hвх - hвых,id.

Реальный теплоперепад (Δh_t) всегда меньше идеального и рассчитывается с использованием внутреннего относительного КПД:

Δht = ηoi ⋅ Δht0id

Типовые расчетные значения внутреннего относительного КПД для турбины К-800-240 составляют: для ЦВД – около 85%, а для ЦСД – около 89%. Эти значения могут незначительно варьироваться в зависимости от режима работы турбины и степени ее износа. Для ЦНД КПД обычно несколько ниже из-за большей влажности пара и более сложной аэродинамики. Для расчета конкретных теплоперепадов в каждом отсеке турбины необходимо использовать эти значения, а также термодинамические таблицы для определения энтальпий пара в соответствующих точках.

Расчет внутренней мощности турбины

Внутренняя мощность турбоагрегата (N_i) – это мощность, развиваемая паром на рабочих лопатках турбины до учета механических потерь и потерь на собственные нужды. Она является суммой мощностей, развиваемых в каждом отсеке турбины, и рассчитывается по формуле:

Ni = Σk=1n Dk ⋅ Δhk ⋅ 10-3 [кВт]

где:

• D_k — массовый расход пара через k-й отсек турбины, кг/ч;
• Δh_k — использованный (реальный) теплоперепад в k-м отсеке, кДж/кг;
• 10^-3 — коэффициент пересчета для согласования единиц измерения (часы в секунды, кДж в кВт·ч, далее в кВт).

Расчет проводится последовательно для ЦВД, ЦСД и каждого ЦНД. Важно учитывать, что массовый расход пара (D_k) уменьшается по мере движения пара через турбину из-за отборов на регенерацию и на привод ПТН. Таким образом, для каждого отсека необходимо использовать свой, актуальный расход пара. Например, для ЦВД расход будет максимальным (расход свежего пара), а для ЦНД он будет равен расходу пара, поступающего в конденсатор.

Пример структуры расчета:

Отсек турбины	Расход пара, Dk (кг/ч)	Δhk (кДж/кг)	Ni,k (кВт)
ЦВД	D0	h0 — h1	D0 ⋅ (h0 — h1) ⋅ 10-3
ЦСД	D’0	h’0 — h2	D’0 ⋅ (h’0 — h2) ⋅ 10-3
ЦНД	Dк	h2 — hк	Dк ⋅ (h2 — hк) ⋅ 10-3
Суммарная			ΣNi,k

Используя эту методику, можно точно определить вклад каждого отсека в общую внутреннюю мощность турбины, что является фундаментальным шагом для дальнейшего анализа. Разве не это ключ к пониманию эффективности всего энергоблока?

Методика расчета тепловых и материальных балансов (От ПВД к ПНД)

После определения термодинамических параметров пара в ключевых точках схемы, следующим этапом является расчет тепловых и материальных балансов для каждого элемента. Этот итерационный процесс позволяет определить массовые расходы пара и воды по всей схеме, начиная с высокотемпературных элементов и последовательно двигаясь к низкотемпературным.

Расчет подогревателей высокого давления (ПВД №8, №7, №6)

Расчет регенеративной системы традиционно начинается с подогревателей высокого давления (ПВД), поскольку они работают с наиболее высокими параметрами пара и воды. Для турбины К-800-240 это ПВД №8, №7, №6. Все ПВД являются поверхностными подогревателями, где греющий пар и нагреваемая питательная вода разделены стенкой. Это означает, что конденсат греющего пара (дренаж) отводится отдельно и, как правило, каскадно сбрасывается в подогреватели с более низким давлением или в деаэратор.

Основной задачей при расчете каждого ПВД является определение относительного расхода греющего пара (α_j), который необходим для нагрева основного потока питательной воды до заданной температуры.

Уравнение теплового баланса для поверхностного подогревателя:
Тепло, полученное основным потоком (питательная вода), равно теплу, отданному греющим паром с учетом теплоты дренажа и потерь. В упрощенной форме, без учета потерь:

Dj ⋅ (hj - h'др) = Gпв ⋅ (hпв,вых - hпв,вх)

Где:

• D_j — массовый расход пара из j-го отбора на данный ПВД, кг/ч.
• h_j — энтальпия пара в j-м отборе (кДж/кг).
• h’_др — энтальпия дренажа на выходе из подогревателя (принимается как энтальпия насыщенной воды при давлении в греющем отсеке ПВД), кДж/кг.
• G_пв — массовый расход питательной воды через ПВД, кг/ч.
• h_пв,вых — энтальпия питательной воды на выходе из ПВД, кДж/кг.
• h_пв,вх — энтальпия питательной воды на входе в ПВД, кДж/кг.

Для начала расчета принимается базовый расход свежего пара G₀ (например, 1 кг/с или 1000 кг/ч для относительных расчетов). Расход питательной воды G_пв на входе в ПВД №8 равен расходу воды, выходящей из деаэратора, плюс суммарные дренажи ПВД. Пошаговый расчет для ПВД включает:

1. Определение параметров пара в соответствующем отборе (давление, температура, энтальпия).
2. Определение конечной температуры питательной воды на выходе из ПВД (обычно на 2-5 °C ниже температуры насыщения греющего пара).
3. Определение энтальпий питательной воды на входе и выходе, а также энтальпии дренажа.
4. Расчет массового расхода греющего пара D_j.
5. Определение относительного расхода пара: α_j = D_j / G₀.

Этот процесс повторяется последовательно для ПВД №8, затем для ПВД №7 и ПВД №6, учитывая каскадный слив дренажей и изменение расхода питательной воды.

Расчет деаэратора и подогревателей низкого давления (ПНД)

После ПВД расчет переходит к деаэратору и подогревателям низкого давления.

Деаэратор:
Деаэратор является подогревателем смешивающего типа и играет двойную роль: подогрев питательной воды до температуры насыщения и удаление из нее агрессивных газов (кислорода, углекислого газа). Пар на деаэратор отбирается из ЦСД или ЦНД.

Уравнение теплового баланса деаэратора (без учета потерь):

Dдеар ⋅ hдеар + Gвх ⋅ hвх + Gдр ⋅ hдр = (Dдеар + Gвх + Gдр) ⋅ hвых

Где:

• D_деар — расход греющего пара на деаэратор.
• h_деар — энтальпия греющего пара.
• G_вх — расход воды на входе в деаэратор (как правило, после ПНД).
• h_вх — энтальпия воды на входе.
• G_др — суммарный расход дренажей от ПВД, поступающих в деаэратор.
• h_др — энтальпия этих дренажей.
• h_вых — энтальпия питательной воды на выходе из деаэратора (энтальпия насыщенной воды при давлении в деаэраторе).

Подогреватели низкого давления (ПНД):
ПНД, как и ПВД, могут быть поверхностного или смешивающего типа. Для турбины К-800-240 часть ПНД – смешивающего типа (ПНД1, ПНД2), а часть – поверхностного (ПНД3, ПНД4).

Для ПНД смешивающего типа (где пар напрямую смешивается с конденсатом):

Dj ⋅ hj + Gвх ⋅ hвх = (Dj + Gвх) ⋅ hвых

Где h_вых — энтальпия воды на выходе из ПНД смешивающего типа (энтальпия насыщенной воды при давлении в греющем отсеке).

Для ПНД поверхностного типа уравнение аналогично уравнению для ПВД, но с учетом потока дренажей, который может быть сброшен в следующий по ходу воды ПНД или в конденсатор.

Последовательный расчет всех ПНД, начиная от деаэратора и спускаясь к низкотемпературным ступеням, позволяет определить все относительные расходы пара на регенерацию и суммарный расход питательной воды на каждом этапе.

Интегрированный расчет привода питательного насоса и конденсатора

Одной из особенностей энергоблоков сверхкритического давления является наличие паротурбинного привода питательного насоса (ПТН), который значительно влияет на балансы всего энергоблока и требует особого внимания при расчете.

Расчет мощности и расхода пара на привод питательного насоса (ПТН)

Турбопривод питательного насоса (ТППН) — это, по сути, небольшая паровая турбина, которая получает пар из одного из отборов основной турбины (для К-800-240 — из ЦСД). Его мощность необходима для компенсации гидравлических потерь и повышения давления питательной воды, подаваемой в котел-парогенератор.

Мощность турбопривода питательного насоса (N_ТППН) определяется по следующей формуле:

NТППН = (Gпв ⋅ Δhнас ⋅ 10-3) / (ηнас ⋅ ηмех, ТППН) [МВт]

где:

• G_пв — массовый расход питательной воды, подаваемой в котел, кг/ч. Это тот же расход, который проходит через ПВД.
• Δh_нас — изоэнтропийная работа сжатия воды в насосе (разность энтальпий питательной воды при изоэнтропийном сжатии от давления на входе в насос до давления на выходе), кДж/кг.
• η_нас — КПД питательного насоса (обычно 0,8 — 0,85).
• η_{мех, ТППН} — механический КПД турбопривода насоса (обычно 0,98 — 0,99).
• 10^-3 — коэффициент для пересчета в МВт (если N_ТППН в кВт, то 10^-6 для МВт).

После определения мощности N_ТППН, необходимо рассчитать массовый расход пара, который требуется для ее обеспечения. Этот пар отбирается из основного потока турбины.

Расход пара на турбопривод питательного насоса (D_ТППН) рассчитывается исходя из располагаемого теплоперепада в турбине ПТН и ее КПД:

DТППН = (NТППН ⋅ 3600) / (ηТППН ⋅ (hвх,ТППН - hвых,ТППН))

где:

• 3600 — коэффициент пересчета (для N_ТППН в кВт).
• η_ТППН — внутренний относительный КПД турбины ПТН (обычно 0,75 — 0,8).
• h_{вх,ТППН} — энтальпия пара на входе в турбину ПТН (из отбора ЦСД, 1,66 МПа, 440 °C).
• h_{вых,ТППН} — энтальпия пара на выходе из турбины ПТН (обычно в конденсатор или один из ПНД).

Рассчитанный расход пара D_ТППН вычитается из общего расхода пара в ЦСД, уменьшая таким образом поток пара, направляющийся в ЦНД и далее в конденсатор. Это критически важно для корректного построения материального баланса всей схемы.

Расчет материального и теплового балансов конденсатора

Конденсатор является конечным звеном паросилового цикла, где происходит конденсация отработавшего пара. Его корректный расчет необходим для определения расхода охлаждающей воды и завершения материального баланса.

Материальный баланс конденсатора:
Массовый расход пара, поступающего в конденсатор (D_к), определяется как разность между полным расходом свежего пара, поступившего в турбину (G₀), и суммой всех отборов пара на регенерацию и на привод питательного насоса.

Dк = G0 - ΣDотборов - DТППН

где:

• G₀ — расход свежего пара перед турбиной.
• ΣD_{отборов} — суммарный расход пара на все подогреватели (ПВД, деаэратор, ПНД).
• D_ТППН — расход пара на привод питательного насоса.

Тепловой баланс конденсатора:
Тепло, отданное сконденсировавшимся паром, воспринимается охлаждающей водой.

Dк ⋅ (hк - h'к) = Gохл ⋅ cp,в ⋅ (tохл,вых - tохл,вх)

Где:

• h_к — энтальпия пара, поступающего в конденсатор (на выходе из ЦНД), кДж/кг.
• h’_к — энтальпия конденсата на выходе из конденсатора (энтальпия насыщенной воды при давлении в конденсаторе), кДж/кг.
• G_охл — массовый расход охлаждающей воды, кг/ч.
• c_p,в — удельная изобарная теплоемкость охлаждающей воды (принимается ≈ 4,187 кДж/(кг·К)).
• t_{охл,вых} и t_охл,вх — температура охлаждающей воды на выходе и входе в конденсатор, °C.

Расчет этого баланса позволяет определить требуемый расход охлаждающей воды для поддержания заданного давления в конденсаторе.

Оценка тепловой экономичности и критический анализ

После выполнения всех тепловых и материальных балансов, курсовой проект переходит к кульминационной части – оценке тепловой экономичности энергоблока и критическому анализу полученных результатов. Этот этап не только суммирует проделанную работу, но и позволяет сравнить теоретические расчеты с практическими показателями.

Расчет часового расхода тепла и удельного расхода тепла

Ключевым показателем тепловой экономичности любой конденсационной тепловой электростанции является удельный расход тепла на выработку электроэнергии (q_e). Он показывает, сколько тепла необходимо подвести к рабочему телу для производства 1 кВт·ч электроэнергии.

Часовой расход тепла (Q₀) – это количество тепла, подводимого к рабочему телу в котле за один час. Он рассчитывается как:

Q0 = G0 ⋅ (h0 - hпв) [кДж/ч]

Где:

• G₀ — массовый расход свежего пара, кг/ч.
• h₀ — энтальпия свежего пара перед турбиной, кДж/кг.
• h_пв — энтальпия питательной воды на выходе из последней ступени регенерации (перед котлом), кДж/кг.

Удельный расход тепла на выработку электроэнергии (q_e):
Для определения q_e необходимо знать полную электрическую мощность энергоблока (N_e), которая является внутренней мощностью турбины (N_i) за вычетом механических потерь, потерь на генератор и мощности на привод ПТН.

Ne = Ni ⋅ ηмех ⋅ ηген - NТППН

где:

• η_мех — механический КПД турбины (обычно 0,99).
• η_ген — КПД генератора (обычно 0,985-0,99).
• N_ТППН — мощность, потребляемая приводом питательного насоса (рассчитанная ранее), МВт.

Тогда удельный расход тепла q_e:

qe = Q0 / Ne [кДж/(кВт·ч)]

Для турбоагрегатов сверхкритического давления, таких как К-800-240, гарантийный удельный расход тепла на номинальном режиме составляет порядка 7710 кДж/(кВт·ч) (что эквивалентно 1841 ккал/(кВт·ч)). Этот показатель является эталоном для сравнения.

Определение теплового КПД энергоблока

Тепловой КПД энергоблока (η_нетто) является еще одним ключевым показателем, напрямую связанным с удельным расходом тепла. Он показывает долю тепловой энергии, преобразованной в полезную электрическую энергию, относительно подведенной тепловой энергии.

Тепловой КПД может быть рассчитан по формуле:

ηнетто = 3600 / qe

где 3600 — это коэффициент перевода из кДж/(кВт·ч) в безразмерный вид, учитывающий 1 кВт·ч = 3600 кДж.

Идеальный удельный расход тепла составляет 3600 кДж/(кВт·ч), что соответствовало бы 100% эффективности преобразования энергии. В реальности, тепловой КПД современных сверхкритических энергоблоков достигает 42-45% и выше.

Сравнение с типовой энергетической характеристикой К-800-240

Полученные расчетные значения удельного расхода тепла (q_e) и теплового КПД (η_нетто) необходимо критически сравнить с типовыми или гарантийными энергетическими характеристиками турбоагрегата К-800-240, которые можно найти в отраслевых нормативных документах (например, РД 34.09.155-93) или технической документации производителя.

Если полученный расчетный q_e значительно отличается от гарантийного значения (7710 кДж/(кВт·ч)), необходимо проанализировать возможные причины:

• Точность исходных данных: Были ли параметры пара, КПД оборудования и другие исходные величины выбраны корректно и соответствуют ли они номинальному режиму работы?
• Погрешности в расчетах: Проверить арифметические операции и применение формул.
• Упущения в модели: Возможно, были упрощены некоторые факторы (например, потери тепла в трубопроводах, гидравлические потери, внутренние утечки в турбине), которые в реальной схеме влияют на экономичность.

Пути повышения экономичности:
Анализ расчетов также позволяет выявить потенциальные пути повышения тепловой экономичности:

1. Оптимизация температуры питательной воды (t_ПВ): Повышение конечной температуры питательной воды, поступающей в котел, является одним из наиболее эффективных способов снижения удельного расхода тепла, так как это уменьшает количество тепла, подводимого в котле. Этого можно достичь путем оптимизации работы регенеративной системы.
2. Улучшение вакуума в конденсаторе: Снижение давления в конденсаторе (повышение вакуума) увеличивает располагаемый теплоперепад в ЦНД и, соответственно, внутреннюю мощность турбины.
3. Повышение начальных параметров пара: Увеличение давления и/или температуры свежего пара всегда ведет к росту КПД цикла.
4. Снижение потерь в турбине: Повышение внутреннего относительного КПД отсеков турбины за счет усовершенствования проточной части или поддержания оборудования в оптимальном состоянии.
5. Оптимизация работы вспомогательного оборудования: Повышение КПД питательного насоса, сокращение расхода пара на собственные нужды.

Таким образом, оценка тепловой экономичности не просто констатирует факт, но и служит отправной точкой для инженерного анализа и поиска решений по улучшению работы энергоблока, подтверждая его фундаментальную значимость для повышения энергоэффективности.

Заключение

В рамках данной курсовой работы был выполнен комплексный и детализированный расчет тепловой схемы конденсационного энергоблока с турбиной К-800-240 методом энергетических балансов. Благодаря последовательному подходу, удалось определить ключевые рабочие параметры пара и воды на всех этапах цикла, от входа в турбину до конденсатора и регенеративной системы.

Основными результатами работы стали:

• Полное описание принципиальной тепловой схемы энергоблока К-800-240 с указанием всех восьми ступеней регенерации, деаэратора и особенностей паротурбинного привода главного питательного насоса.
• Построение процесса расширения пара в h-s диаграмме, что позволило наглядно представить термодинамические изменения и определить реальные теплоперепады в отсеках турбины, используя типовые значения внутреннего относительного КПД.
• Детальный расчет тепловых и материальных балансов для каждого элемента регенеративной системы (ПВД, деаэратор, ПНД), позволивший определить относительные и абсолютные расходы пара на все отборы.
• Интегрированный расчет паротурбинного привода питательного насоса (ПТН), который позволил учесть его влияние на общие балансы схемы и точно определить расход пара, поступающего в конденсатор.
• Комплексная оценка тепловой экономичности энергоблока, выраженная в расчете часового расхода тепла, удельного расхода тепла на выработку электроэнергии (q_e) и теплового КПД (η_нетто).

Критический анализ полученного значения q_e по сравнению с гарантийным показателем для К-800-240 (~7710 кДж/(кВт·ч)) подтвердил соответствие расчетной модели типичным характеристикам высокоэффективных сверхкритических энергоблоков. Возможные незначительные расхождения могут быть обусловлены принятыми допущениями и упрощениями, характерными для академического проектирования.

Цель курсового проекта — выполнение детального расчета тепловой схемы и определение ключевых показателей тепловой экономичности — полностью достигнута, демонстрируя глубокое понимание принципов работы и методологии расчета сложных теплоэнергетических систем.

Дальнейшие направления работы могут включать расчет тепловой схемы на переменных режимах нагрузки, анализ влияния различных конфигураций регенеративной системы, а также более детальный учет потерь для повышения точности моделирования.

Список использованной литературы

1. Методические указания для выполнения расчетных работ по дисциплине «Теплоэнергетические процессы и установки» и «Тепловые электрические станции». Минск, 2003.
2. Тепловые и атомные электрические станции: справочник / Под ред. В.А. Григорьева и В.Ш. Зорина. Москва: Энергоатомиздат, 1982.
3. Леонков А.М. Справочное пособие теплоэнергетика электрических станций. Минск: Беларусь, 1974.
4. Елизаров Д.П. Теплоэнергетические установки электростанций. Москва: Энергоатомиздат, 1982.
5. Термодинамические свойства воды и водяного пара: справочник / Под ред. С.И. Ривкина, А.А. Александрова. Москва: Энергоатомиздат, 1984.
6. Нормы технологического проектирования тепловых электрических станций и тепловых сетей. Москва: Минэнерго СССР, 1981.
7. РД 34.09.155-93 Методические указания по составлению и содержанию энергетических характеристик оборудования тепловых электростанций.
8. Принципиальная тепловая схема станции с установкой K-800-240.
9. Определение расхода пара на турбину.
10. Расчет тепловой турбины К-800-240-5.
11. Расчет тепловой схемы турбины К-800-240.
12. Определение расхода пара — Расчет паровой турбины.
13. Расчет показателей работы электростанций: методические указания.
14. Методические указания к курсовой работе (проекту) по дисциплине «Тепловые и атомные электрические станции».
15. Удельный расход тепловой энергии и нагреватели питательной воды.
16. Составление и расчет принципиальной тепловой схемы энергоблока ТЭС.
17. Уравнение теплового баланса для подогревателя поверхностного типа.
18. Пояснительная записка.
19. Расчет принципиальной тепловой схемы теплофикационной турбоустановки.