Технико-экономические показатели паротурбинных электростанций.

Конденсационные электростанции.

В качестве технико-экономических показателей могут рассматриваться: КПД электростанции, удельный расход топлива, удельный расход теплоты (тепла), удельный расход пара (частично).

КПД

η_КЭС ^бр = W_э/Q_с – полезная выработка подведенное тепло станции.

В дальнейшем речь пойдет о КПД брутто.

η_КЭС ^бр = W_э/Q_с= W_э/(В_год ∙ Q_н^р)

[кг/год] ∙ [ккал/кг] = [ккал/год]

W_э= [ккал/год]

η_КЭС = (860 ∙ N_э)/ (В_час ∙ Q_н^р) = [(кВт ∙ ккал/кВт ч) / кг/час ∙ ккал/кг] = [(ккал/ч) / (ккал/ч)]

η_КЭС = (3600 ∙ N_э)/ (В_час ∙ Q_н^р) = [(кДж/кВт ч ∙ кВт) / кг/час ∙ кДж/кг] = [(кДж/ч) / (кДж/ч)]

КПД станции можно выразить также произведениями КПД.

η_КЭС= η_ту ∙ η_тр ∙ η_п/г

η_КЭС= η_ту ∙ η_тр ∙ η_п/г = (860 ∙ N_э)/Q_ту ∙ Q_ту/Q_п/г ∙ Q_п/г/Q_ст,

η_ту – КПД турбинной установки;

η_тр– КПД транспорта тепла;

η_п/г– КПД парогенератора.

η_ту = η_мех ∙ η_t ∙ η_ген ∙ η_oi = (860 ∙ N_э)/Q_ту,

где Q_ту – тепло, подведенное к турбоустановке.

η_тр= Q_ту/Q_п/г

η_п/г = Q_п/г/Q_ст,

где Q_ст = В ∙ Q_н^р

η_КЭС= (860 ∙ N_э)/ Q_ст= (860 ∙ N_э)/ (В ∙ Q_н^р)

η_п/г = 0,88 ÷ 0,94

η_тр= 0,995

η_ту = 0,39 ÷ 0,42

η_КЭС ^бр = 0,34 ÷ 0,39 (0,35 ÷ 0,40)

η_КЭС ^бр диктуется η_п/г.

Существуют такие понятия как выработанная электроэнергия и отпущенная с шин станции на шины потребителей электроэнергия.

η_КЭС ^бр =(860 ∙ N_э^бр)/ (В ∙ Q_н^р)

брутто – выработка.

N_э^бр= N_э^нетто + N_сн

N_э^нетто= N_э^брутто - N_сн

N_э^нетто= N_э^брутто – (1 - N_сн)/ N_э^брутто)

k_сн = N_сн/ N_э^брутто

k_сн= 3÷ 5% = 0,03÷0,05

η_КЭС ^нетто =(860 ∙ N_э^нетто)/ (В ∙ Q_н^р)

η_КЭС ^нетто =[860 ∙ N_э^брутто)(1 - k_сн)]/ (В ∙ Q_н^р)

η_КЭС ^нетто = η_КЭС ^брутто ∙ (1 - k_сн)

η_КЭС ^нетто < η_КЭС ^брутто

Удельный расход тепла

q_ту = Q_ту / N_э = 860 / η_ту [ккал/кВт ч]

q_ту = Q_ту / N_э = 3600 / η_ту [кДж/кВт ч]

η_ту= (860 ∙ N_э)/ q_ту

η_ту= 860/ q_ту

q_КЭС= 860/ η_КЭС

q_КЭС= 3600/ η_КЭС

η_КЭС = 0,4

q_КЭС= 2150 ккал/кВт ч

q_КЭС= 9000 кДж/кВт ч

В отчетности не употребляется КПД, а употребляется удельный расход тепла.

Удельный расход топлива

η_КЭС =(860 ∙ N_э)/ (В ∙ Q_н^р)

в_э = В / N_э=[кг/кВт ч]

η_КЭС =(860 ∙ N_э) / (в_э ∙ Q_н^р) = [ккал/кВт ч]/[ккал/кг]

η_КЭС =(3600 ∙ N_э) / (в_э ∙ Q_н^р) = [кДж/кВт ч]/[кДж/кг]

в_э = 860 / (Q_н^р ∙ η_КЭС)

в_э = 3600 / (Q_н^р ∙ η_КЭС)

в_эут = 860 / (7000 ∙ η_КЭС) = 0,123/ η_КЭС

в_эут = 3600 / (29330 ∙ η_КЭС) = 0,123/ η_КЭС

0,123 – удельный расход условного топлива, который требуется для выработки 1 кВт ч в идеальных условиях, при КПД = 100%. Меньше 123 грамм удельный расход условного топлива быть не может.

Билет №21

1. Классификация АЭС по числу контуров. Принципиальные схемы. Классификация реакторов. Принцип работы. КПД АЭС. Особенности АЭС.

По существу АЭС отличаются от ТЭС лишь видом используемого ресурса – ядерного топлива (изотопы урана 235 и 238). Теплотворная способность ядерного топлива в 2,5 – 3 миллиона раз выше, чем у органического топлива, что объясняет малый весовой расход ядерного топлива на АЭС в течение года.

Водографитовые реакторы безкорпусные (активная зона по принципу «труба в трубе»). Во внутренней трубе находятся таблетки с ядерным топливом, в пространстве между внутренней и внешней трубой циркулирует теплоноситель – вода, которая под воздействием тепла, выделяющегося при делении ядерного топлива, превращается в слаборадиактивный насыщенный пар, пуступающий в конденсационную турбину. Циркулирование в пароводяном контуре осуществляется главным циркуляционным насосом (ГЦН).Работа турбины на насыщенном паре с давлением 6 – 6,5 Мпа объясняет низкий КПД АЭС 30 -33%.

Водоводяные реакторы с водой под давлением имеют корпус, выдерживающий рабочее давление теплоносителя. В активную зону реакторы загружаются тепловыделяющие сборки с ядерным топливом. Тепло, выделяющееся при делении ядерного топлива, нагревает воду, находящуюся в корпусе реактора, образуется слаборадиоактивный насыщенный пар, поступающий в парогенератор второго контура. В парогенераторе слаборадиоактивный пар отдаёт тепло воде, образуется насыщенный нерадиоактивный пар, направляемый в паровую турбину. При передаче тепла радиоактивного пара нерадиоактивной воде второго контура в парогенераторе возникают дополнительные потери тепла, что снижает КПД АЭС с реактором ВВЭР до 30 %.

АЭС с реактором на быстрых нейтронах имеют трехконтурную схему: в первом контуре теплоносителем является жидкий радиоактивный Na (или калий), во втором – нерадиоактивный Na (или калий), в третьем – нерадиоактивная вода, нагреваемая в парогенераторе теплом нерадиоактивного натрия второго контура. Нерадиоактивный насыщенный пар третьего контура поступает в паровую турбину. КПД АЭС с РБН составляет около 35%. Золоуловители: