6. Турбины для комбинированной выработки теплоты и электроэнергии

В теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) для комбинированной выработки электрической энергии и теплоты широко при­меняют теплофикационные турбины с противодавлением и тур­бины с регулируемыми отборами пара. Оценка преимуществ комбинированной выработкой теплоты и электроэнергии была дана в разделе 1. 4.

6.1 Турбины с противодавлением

Схема турбины с противодавлением (типа Р) показана на рис.6.1.

Рис 6.1 Схема турбины с противодавлением:

1-тепловой потребитель, 2-редукционно-охладительная установка, 3,5-турбины с противодавлением и конденсационная,4-генераторы,

6-конденсатор

Пар с начальными параметрами р₀, t_o подводится из кот­ла в турбину 3, где расширяется до давления р_п, и, покидая его, направляется к тепловому потребителю 1. Для отопительных ус­тановок (сетевых подогревателей-бойлеров) давление пара р_п=70-250кПа, а для промышленных целей он колеблется в бо­лее широких пределах: от 0,4—0,7 до 1,3—1,8 МПа.

Поскольку весь покидающий турбину пар используется тепло­вым потребителем, электрическая мощность паротурбинной ус­тановки определяется этим расходом пара, задаваемым потре­бителем теплоты:

N_э = DH₀ η_oi .

Так как в большинстве случаев графики потребления тепло­вой и электрической энергии не совпадают, то турбина, работая по тепловому графику, не может полностью обеспечить потреби­телей электроэнергией. Поэтому в современных энергетических системах турбины с противодавлением работают не изолирован­но, а параллельно с конденсационными турбинами 5. При этом турбина с противодавлением вырабатывает лишь количество электроэнергии, определяемое расходом пара, идущего теплово­му потребителю, а остальная электроэнергия вырабатывается конденсационными турбинами. Конденсационные турбины не обязательно должны быть уста­новлены на одной станции. Важ­но, чтобы их генераторы были включены в общую электриче­скую сеть.

Если в часы максимальных тепловых нагрузок расход пара, необходимый тепловым потреби­телям, превышает максимальную пропускную способность теплофи­кационной турбины, в его линию дополнительно поступает пар из редукционно-охладительной ус­тановки (РОУ) 2. Эта установка позволяет также снабжать теплового потребителя 1 паром в период остановов турбины 3. Как уже отмечалось, мощность, развиваемая турбиной с про­тиводавлением, определяется нагрузкой теплового потребителя. Это не позволяет эффективно использовать установленную мощ­ность турбогенератора и, в свою очередь, ограничивает область применения турбин с противодавлением. Допустим, что турбина с противодавлением обслуживает отопительное тепловое потреб­ление. Следовательно, в зимние месяцы, когда расход теплоты на отопление большой, турбина развивает значительную электри­ческую мощность. Летом же, когда отопление не требуется, тур­бина может оказаться совсем без нагрузки. В этом случае не только турбина, но и связанное с ней электрическое оборудова­ние не используются. Поэтому турбину с противодавлением це­лесообразно устанавливать при наличии таких тепловых потре­бителей, нагрузка которых не прерывается в течение суток и дер­жится на достаточно высоком уровне круглый год. Давление па­ра, поступающего к тепловому потребителю, необходимо, как правило, поддерживать постоянным.

Конструктивно турбина с противодавлением отличается от конденсационной только отсутствием ступеней, работающих в об­ласти низких давлений. Поэтому турбину с противодавлением выполняют так же, как ЧВД конденсационной турбины.