156

направить к потребителю более низкого давления р2. Оставшийся в расширителе конденсат, охлажденный до температуры tн2, поступает в сборный бак.

14.2 Причины возникновения дебалансов производственного пара и способы решения этой проблемы на промышленном предприятии

Расходы производственного пара потребителям сильно изменяются как по сезонам года, так и в пределах месяцев, суток и даже часов. Для обеспечения надежного, бесперебойного пароснабжения потребителей совершенно недостаточно свести баланс завода по средним значениям расходов и приходов за месяц и тем более за год, а нужно обязательно учитывать реальные графики расходов пара в течение месяца, суток, часа. Баланс пара должен сходиться в любой, хотя бы и короткий отрезок времени. Для этого необходимо иметь резервные, мобильные, пиковые парогенерирующие мощности или применять другие средства компенсации дебалансов. Необходимо также предусматривать возможность использования периодических избытков пара, во избежание вынужденного их сброса.

14.2.1 Целесообразность использования ТЭЦ в качестве звена, замыкающего баланс производственного пара по заводу

На первый взгляд представляется наиболее простым и целесообразным компенсировать дебалансы производственного пара отборным паром турбин ТЭЦ. Однако это оказывается не всегда экономически оправданным, так как работа турбины с отбором пара дает экономию топлива (а тем более приведенных затрат) только при достаточной загрузке ее отборов в течение года. В противном случае теплофикационная турбина работают с перерасходом топлива и особенно приведенных затрат по сравнению с работой при раздельном варианте (КЭС + котельная).

Определим минимальное значение годового отпуска пара из отбора турбины ТЭЦ, при котором ещё достигается экономия топлива, используя формулу Л.А. Мелентьева (14.1). При этом выработка электроэнергии и отпуск теплоты

157

потребителю по раздельному (КЭС + котельная) и комбинированному (ТЭЦ) вариантам энергоснабжения потребителя приняты одинаковыми, т.е.

ЭТЭЦ = ЭКЭС и QТЭЦ = Qкот.

∆В= Вразд − Вкомб или ∆В= ВКЭС + Вкот −ВТЭЦ

где ЭТЭЦт и ЭТЭЦк - количество электроэнергии, вырабатываемой на ТЭЦ

комбинированным способом (на тепловом потреблении) и в конденсационном режиме, соответственно; Q - количество теплоты, отпускаемой потребителям

от ТЭЦ или котельной; bТЭЦэ.т , bТЭЦэ.к и bКЭС - удельный расход условного топлива на выработку 1 кВт ч электрической энергии по различному принципу: bТЭЦэ.т - на ТЭЦ на тепловом потреблении; bТЭЦэ.к - на ТЭЦ в конденсационном режиме; bКЭС - на КЭС; bТЭЦт и bкот - удельный расход топлива на единицу отпущенной потребителю теплоты с паром из отборов турбин ТЭЦ и от котельной.

При современном уровне развития техники вышеуказанные удельные расходы топлива меняются в нешироких пределах и их можно принять следующи-

ми: bКЭС = 0,32...0,34 кВткг ч ; bТЭЦэ.к = 0,36...0,38 кВткг ч ; bТЭЦэ.т = 0,14...0,16 кВткг ч .

В уравнении (14.1) первое слагаемое представляет собой экономию топлива, которую дает комбинированная выработка теплоты и электроэнергии по сравнению с раздельным вариантом. Второе слагаемое - перерасход топлива на ТЭЦ по сравнению с раздельным вариантом из-за того, что удельный расход топлива на 1кВт ч электроэнергии, вырабатываемой конденсационным способом на ТЭЦ, больше, чем на КЭС. Причина: КПД турбин ТЭЦ ниже КПД турбин КЭС. Третье слагаемое может быть как положительным, так и отрицательным, но если пароснабжение предприятия осуществляется от современной ко-

158

тельной, где КПД паровых котлов соизмерим с КПД парогенераторов ТЭЦ, то при анализе это слагаемое можно не учитывать.

Тогда для получения экономии топлива должно соблюдаться следующее неравенство:

Откуда минимальное (критическое) соотношение выработки электроэнергии на ТЭЦ на тепловом потреблении и конденсационным способами:

Подставив в уравнение (14.3) принятые из приведенных выше диапазонов значения удельных расходов топлива, получим значение критического соотношения равным

Эт

ТЭЦ ≈ 0,4 (14.4)

ЭТЭЦк

Так как капитальные затраты на ТЭЦ значительно больше, чем при раздельном варианте, то при нулевой экономии топлива будет иметь место увеличение приведенных затрат. Для равной экономичности по приведенным затратам вариантов с добавочной турбиной для компенсации дебалансов пара на производстве необходимо, как показали расчеты, иметь соотношение

Эт

ТЭЦ > 0,5 (14.5)

ЭТЭЦк

Таким образом, покрытие периодических, особенно кратковременных, дебалансов производственного пара по заводу путем установки большего (против соответствующего оптимальному коэффициенту теплофикации) числа или более мощных турбин с производственным отбором на ТЭЦ, как правило, эконо-

160

ние несколько выше, чем в аккумуляторе, он нагревает воду. Последняя испаряется с поверхности водяного объема, в результате чего давление пара в паровом пространстве повышается. Так протекает зарядка аккумулятора.

Когда расход пара потребителями повышается и превышает его поступление от источника, давление в линии становится ниже давления в аккумуляторе; пар из последнего начинает поступать по ответвлению а через обратный клапан в паровую магистраль. Давление в аккумуляторе понижается, и перегретая вода испаряется – происходит разрядка аккумулятора. Пар, поступивший из аккумулятора в магистраль, компенсирует разницу между расходом и приходом пара. Паровые аккумуляторы выполняются в виде горизонтальных цилиндрических сосудов, заполненных на 90...95 % объема водой. Тепловые потери изолированных аккумуляторов даже при установке их на открытом месте незначительны и не превышают 115...175 Вт/м2.

Аккумуляторы пара могут применяться, если в данном производстве дефициты пара невелики (несколько десятков тонн в час) и длятся недолго (доли часа). Размеры аккумулятора зависят от заданных значений начального и конечного давления и общей требуемой аккумулирующей способности. Последняя должна быть определена по графику нагрузки аккумулятора. Использование аккумулятора тем эффективнее, чем чаще и равномернее чередуются пики

ипровалы в графике нагрузки аккумулятора и чем короче периоды его зарядки

иразрядки.

Необходимая емкость парового аккумулятора находится из уравнения теплового баланса

где I1 – полная энтальпия воды, содержащейся в аккумуляторе до разрядки, кДж;

I2 – то же после разрядки, кДж;

Iп – полная энтальпия пара, полученного при разрядке, кДж. Обозначим: