SEMESTRÁLNA PRÁCA

Autor: Bc. Noskovič Lukáš

KOMBINOVANÝ PAROPLYNOVÝ OBEH

Zadané a zvolené hodnoty

T1 = 288,15 KT3 = 1275 KT5 = 403 Kp1 = 101000Paηvn,K = 0,88ηvn,T = 0,84ηmech = 0,82ηgen = 0,93κ = 1,4

cp,vzd = 1,01

cp,ZP = 2,18

cp,sp = 1,15

QZP = 46600

PSV = 10000 kW

= 0,286

Schéma zapojenia

Znázornenie paroplynového cyklu v   T-s diagrame

Výpočet spaľovacej turbíny

Práca kompresora

-vypočítame ju pre rôzne stlačenia

Teplota na výstupe z   kompresora

-straty trením vzduchu na lopatkách kompresora spôsobia jeho ohriatie na teplotu T2

Množstvo paliva

-množstvo, ktoré pri danej výhrevnosti a teplote T2 ohreje vzduch na teplotu T3

Množstvo spalín

-rátame pre 1kg vzduchu, mvzd = 1

Práca turbíny

-vypočítame ju pre rôzne stlačenia

Práca cyklu (užitočná práca)

-práca turbíny znížená o prácu potrebnú na pohon kompresora

Termická účinnosť

-pomer získanej práce k energií privedenej v palive

Množstvo vzduchu

-množstvo vzduchu potrebné pri vypočítanej užitočnej práci, účinnostiach a pre požadovaný výkon Psv

Výstupná teplota z   turbíny T 4

-teplota spalín po ich expanzií v plynovej turbíne

Množstvo spalín pre požadovaný výkon PSV

Výkon spalinového výmenníka -spaliny sú odvádzané do výmenníka kde odovzdávajú tepelný výkon P4,5

Výpočet optimálneho stlačenia

Do hore uvedených vzťahov som dosádzal hodnoty pomerného stlačenia П v rozsahu 0 až 100. Zostrojil som závislosť termickej účinnosti spaľovacej turbíny od stlačenia. Z grafu a vypočítaných hodnôt je zrejmé, že najvyššia termická účinnosť je pri stlačení П=33.Toto stlačenie v ďalšom označujeme ako Пopt a jedná sa o optimálne stlačenie. S týmto stlačením budeme uvažovať pri výpočte cyklu.

π

T2 [K

]

a K [k

J/kg

vzd]

mZ

P [k

g ZP/k

gvz

d]

msp

[kg

sp/k

gvz

d]

a T [k

J/kg

]

a už [k

J/kg

]

ζ t

mvz

d [k

g/s]

mZ

P [k

g/s]

T4 [K

]

msp

[kg

/s] (

10M

W)

P4,

5 [k

W]

28

809,93

527,00

0,01057

1,01057

756,752

237,748

0,48279

55,1549

0,582859

616,9545

55,7378

13714,164

29

818,49

535,65

0,01037

1,01037

761,495

233,741

0,48355

56,1005

0,581932

612,8308

56,6825

13677,791

30

826,85

544,09

0,01018

1,01018

766,031

229,738

0,48414

57,0780

0,581232

608,8860

57,6593

13651,922

31

835,01

552,33

0,01 1,01770,3

77225,7

430,484

5458,08

810,5807

46605,10

6858,66

8913635,9

8632

842,99

560,39

0,00982

1,00982

774,547

221,759

0,48478

59,1317

0,580464

601,4811

59,7122

13629,502

33

850,79

568,26

0,00964

1,00964

778,552

217,789

0,48485

60,2097

0,580376

597,9984

60,7901

13632,067

34

858,42

575,97

0,00947

1,00947

782,404

213,834

0,48477

61,3232

0,580475

594,6488

61,9038

13643,348

35

865,89

583,52

0,0093

1,0093

786,113

209,897

0,48453

62,4736

0,580755

591,4235

63,0544

13663,074

36

873,21

590,91

0,00913

1,00913

789,688

205,978

0,48415

63,6621

0,581211

588,3146

64,2434

13691,027

závislosť termickej účinnosti PLT od stlačenia

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49 52 55 58 61 64 67 70 73 76 79 82 85 88 91 94

ζtstlačenie π

term

ická

úči

nnos

ť

Výpočet zloženia a   množstva spalín

Zloženie zemného plynu

CH4 = 98,2% = 0,982

C2H6 = 0,9% = 0,009CO2 = 0,1% = 0,001N2 = 0,8% = 0,008

Hustota zemného plynu

Výpočet výhrevnosti

Minimálne objemové množstvo O2

Minimálne objemové množstvo suchého vzduchu

Minimálne objemové množstvo vlhkého vzduchu

Súčiniteľ prebytku vzduchu

Minimálne objemové množstvo CO2

Minimálne objemové množstvo N2

Minimálne objemové množstvo suchých spalín

Skutočné objemové množstvo suchých spalín

Minimálne objemové množstvo vodných pár

Skutočné objemové množstvo vodných pár

Minimálne objemové množstvo vlhkých spalín

Skutočné objemové množstvo vlhkých spalín

Prvkové objemové množstvo vzduchu

Prvkové zloženie spalín

Skutočné množstvo spalín

Objemové množstvo spalín

Výpočet špecifickej tepelnej kapacity spalín

Výpočet obehu s   reálnou hodnotou c p,sp a   optimálnym stlačením П opt

Práca kompresora-zmena hodnoty cp,sp nemá vplyv na prácu kompresora, preto

Práca turbíny

Práca cyklu (užitočná práca)

Termická účinnosť

Množstvo vzduchu

Výstupná teplota z   turbíny T 4

Množstvo spalín pre požadovaný výkon PSV

Výkon spalinového výmenníka

Cyklus spaľovacej turbíny som prerátal reálnou hodnotou cp,sp a optimálnym stlačením Пopt. Zmena cp,sp

nemá vplyv na prácu kompresora pretože ten nasáva vzduch s cp,vzd ktorého hodnota je konštantná. Pokles hodnoty cp,sp z najprv uvažovaných 1,15kJ/kg na vypočítaných 1,139kJ/kg mal za následok zníženie práce turbíny. Práca kompresora zostala rovnaká, teda musela poklesnúť aj hodnota užitočnej práce. Klesla aj termická účinnosť. Zmena teploty za turbínou T4 je len nepatrná pretože vzťah, z ktorého ju rátame obsahuje zlomok, ktorý dáva do pomeru prácu turbíny a mernú tepelnú kapacitu spalín, pričom obe tieto hodnoty poklesli. Výkon v spalinách na výstupe z plynovej turbíny mierne narástol, dôvodom je zväčšenie množstva vzduchu aj paliva potrebného na výkon 10MW, kvôli zmenšeniu hodnoty cp,sp

Návrh obehu parnej turbíny

Zadané / zvolené hodnoty

Výpočet tepelného výkonu kotla

Výpočet hmotnostného toku pary

Hodnota entalpie h2 po expanzií v parnej turbíne

Výpočet regeneračných ohrievačov RO1, RO2 a odplyňovača O

- entalpie pary a mokrej pary som pre dané teploty odčítal z h-s diagramu vodnej pary- entalpie kondenzátov a napájacej vody som počítal zo vzťahu h=cv.t- teploty v regenerátoroch som si zvolil s pomocou literatúry a prednášok- podrobná schéma v prílohe dopĺňa vzťahy uvedené na ďalších stranách práce

Výpočet regeneračného ohrievača RO1

Výpočet odplyňovača O

Jedná sa o zariadenie, do ktorého privádzame paru z odberu 2, kondenzát z regeneračného ohrievača RO1 rovnako ako kondenzát z parnej turbíny ohriaty na teplotu 70 °C v regeneračnom ohrievači RO2

Výpočet regeneračného ohrievača RO2

Výpočet elektrického výkonu parnej turbíny po odberoch pary k regeneračným

Elektrický výkon parnej turbíny je 3,44MW.

Výpočet termickej účinnosti obehu pranej turbíny

Celková termická účinnosť paroplynového obehu

Ekonomické zhodnotenie kombinovaného obehu

Celkový elektrický výkon kombinovaného obehu

Práca kombinovaného obehu

Vstup do zariadenia

Množstvo zemného plynu spotrebované zariadením za hodinu prevádzky s výkonom 13,44MW

Cena 1m3 zemného plynu czp(m3)=0,26555€

Hodinové náklady na palivo pre elektrický výkon 13,44MWh:

Výstup zo zariadenia

Tržba za predanú 1MWh elektrickej energie cel(MWh)=69,7€

Tržba za predaný hodinový elektrický výkon kombinovaného cyklu:

Zisk (Z) z predaja elektrickej energie (za hodinu prevádzky)