2.3. Определение расхода топлива на раздельную выработку электрической энергии и теплоты

Расход топлива при раздельной выработке теплоты и электрической энергии также является суммой двух слагаемых:

В_р = В_р.э + В_р.т,

где В_р.э – расход топлива на выработку электрической энергии на КЭС, кг усл.т;

В_р.т – расход топлива на выработку теплоты в местных котельных потребителей или районной котельной кг усл.т.

На современных КЭС с развитой регенерацией электрическая энергия вырабатывается двумя методами: а конденсационным; б комбинированным на базе регенеративного подогрева конденсата.

Принципиальное отличие КЭС от ТЭЦ заключается в том, что в первых отсутствует комбинированная выработка электрической энергии на базе внешнего теплового потребления, поэтому доля чисто конденсационной выработки электроэнергии на КЭС значительно больше, чем на ТЭЦ. В конденсаторе паровой турбины пар конденсируется при температуре t_к. Полученный конденсат подогревается в регенеративных подогревателях паром их отборов турбины от температуры t_к до температуры питательной воды t_п.в. На базе этого подогрева комбинированным методом вырабатывается электрическая энергия.

Удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии на КЭС (с учетом комбинированной выработке на базе регенеративного подогрева конденсата) определяется по формуле, кг у.т. / (кВт·ч)

b^э_к = 0,123 / (_к.с _tк _оiк _э.м);

Здесь _оiк – внутренний относительный КПД конденсационной турбины;

_tк – термический КПД конденсационного цикла.

_tк = ,

где Т₀ – средняя температура подвода теплоты в цикле, К;

Т_к – температура отвода теплоты из конденсационного цикла, равная температуре насыщения пара, отводимого из последней ступени турбины в конденсатор, К.

Если не учитывать потери электрической энергии в сетях дальней электропередачи, то сравнения расходов топлива на ТЭЦ и КЭС можно проводить при условии одинаковой выработки электроэнергии в сравниваемых вариантах.

Для выработки энергии на КЭС того же количества электрической энергии, что и на ТЭЦ требуется затратить условного топлива, кг·усл.т.

В_р.э = b^э_к Э,

где b^э_к – удельный расход условного топлива на выработку электроэнергии на КЭС, определяемый по выше приведенному выражению.

Расход топлива на выработку теплоты при раздельной системе теплоснабжения находим по зависимости, кг·усл.т / ГДж,

В_р.т = b^m_к Q_a / _c.к = 34,1 Q_a / (_к _с.к) ,

где b^m_к – удельный расход топлива на выработку теплоты в котельной, b^m_к = 34,1 / _к , кг·усл.т. / ГДж;

_с.к – КПД тепловой сети от котельной;

_к – КПД котельной.

2.4. Определение абсолютной экономии топлива при теплофикации на паротурбинных тэц

Абсолютная экономия топлива при теплофикации по сравнению с раздельной выработкой электрической энергии на тепловых КЭС и теплоты в котельных может быть представлена как сумма двух слагаемых:

В = В_э + В_т,

где В_э – разница в расходах условного топлива на КЭС и ТЭЦ на выработку одного и того же количества электроэнергии, кг·усл.т.;

В_т – разница в расходах условного топлива в котельных и на ТЭЦ для теплоснабжения одной и той же группы потребителей, кг·усл.т.

В современных условиях при широком развитии наряду с теплофикацией централизованного теплоснабжения от районных и промышленных котельных основное значение при определении В имеет первое слагаемое В_э , равное экономии топлива за счет комбинированной выработки электрической энергии на ТЭЦ. Второе слагаемое имеет значение только при сопоставлении теплоснабжения от ТЭЦ и от котельной.

Разница в расходах условного топлива на КЭС и на ТЭЦ на выработку одного и того же количества электрической энергии может быть определена по формуле Л.А. Мелентьева:

В_э = Э_т (b^э_к - b^э_т) – Э_т.к (b^э_т.к - b^э_к) ,

Первое слагаемое – это экономия топлива, получаемая благодаря комбинированной выработке на ТЭЦ электрической энергии на базе теплофикации. Второе слагаемое представляет собой перерасход топлива на ТЭЦ из-за выработки на ней электрической энергии конденсационным методом.

Как видно из формулы Л.А. Мелентьева, экономия топлива возрастает при уменьшении выработки на ТЭЦ электрической энергии конденсационным методом. С помощью данной формулы может быть найдена критическая доля комбинированной выработки на базе теплофикации, при которой В_э = 0.

_т = (b^э_т.к – b^э_к) / (b^э_т.к – b^э_т) ,

где _т = Э_т / Э – отношение теплофикационной выработки электроэнергии к полной выработке электроэнергии на ТЭЦ.

Экономия топлива при выработке электроэнергии на ТЭЦ получается только при _т  _т.

Повышение начальных параметров пара на ТЭЦ до уровня параметров современных мощных электростанций существенно увеличивает получаемую экономию топлива В, так как при этом наряду с ростом комбинированной выработки на базе теплового потребления уменьшается разность удельных расходов топлива на конденсационную выработку на ТЭЦ и КЭС (b^э_т.к – b^э_к). Одновременно уменьшается и значение _т . Однако следует иметь в виду, что даже при одинаковых начальных параметрах удельный расход топлива на конденсационную выработку электрической энергии на ТЭЦ выше, чем на КЭС, т.е. b^э_т.к  b^э_к.

Формула Л.А. Мелентьева удобна для подсчета экономии топлива при проектировании станций, а также для анализа тепловой экономичности ТЭЦ.

Для определения полученной экономии топлива за счет теплофикации на основе отчетных данных удобнее пользоваться другой модификацией расчетного выражения:

В_э = Э (b^э_к – b^э_т.ср),

где b^э_к и b^э_т.ср – фактические средние удельные расходы топлива (нетто) на отпуск электроэнергии соответственно на КЭС и ТЭЦ, кг·усл.т / (кВт·ч);

Э – отпуск электрической энергии на ТЭЦ, кВт·ч.

На основании вышеизложенного определяется расход условного топлива, кг·усл.т. на централизованное теплоснабжение от ТЭЦ:

В_т.т = 34,1Q_a / (_к.с _с.т) ,

где Q_a – количество теплоты, отданной тепловым потребителем, ГДж.

Расход условного топлива, кг·усл.т., на централизованное теплоснабжение от котельных рассчитывается по формуле

В_р.т = 34,1Q_a / (_к _с.к) ;

Разница в расходах условного топлива, кг·усл.т., при централизованном теплоснабжении от котельных и от ТЭЦ при отпуске абонентам одного и того же количества теплоты Q_a составляет

В_т = В_р.т – В_т.т = .

Как правило, _с.т  _с.к , поскольку радиус действия тепловых сетей ТЭЦ обычно больше, чем котельных. Вместе с тем КПД котельной ТЭС _к.с нередко выше КПД районных или промышленных, а тем более местных котельных_к. Поэтому, как следует из приведенной формулы, экономия топлива за счет централизации теплоснабжения при теплофикации по сравнению с теплоснабжением от котельных имеет место только в том случае, когда

 1.

Для предварительных расчетов можно принимать следующие значения КПД котельных и тепловых сетей, построенных в России до 1990 г. (табл. 2.2)

Таблица 2.2

Тип котельной	Топливо
	Твердое	Газомазутное
Котельная ТЭЦ или КЭС	0,82  0,86	0,88  0,92
Районная или крупная промышленная	0,75  0,8	0,8  0,85
Местная	0,6  0,7	0,75  0,85
Тепловая сеть	Топливо
	Твердое	Газомазутное
От ТЭЦ	0,9 0,95
От районной котельной	0,92 0,96
От местной котельной	0,96 0,98