Продолжение № 55

Расчет проводят в зависимости от типа подогревателя (поверхностный или смешивающий) с учетом имеющихся смесителей. В итоге определяют расходы пара на регенеративные подогреватели, количество конденсата, поступающего из конденсатосборника конденсатора главной турбины.

Пятый этап. Контроль материального баланса пара и конденсата уравнениемD^в_к=D^п_к+D_дв(расхождение не более 0,3 %).

Шестой этап. Энергетическое уравнение и определение расходов пара и воды составляется для определения расхода пара на турбинуD₀. При определении учитывают регенеративные отборы, отводы пара на уплотнения, приводные турбины, и другие цели, а также возврат пара в промежуточные ступени.

Седьмой этап.

Определяют:

Расход теплоты на турбоустановку кДж/ч:

Q_ту=D₀∙ (i₀–i_пв) +D_пп∙ (i_пп–i⁰_пп) –D_дв∙ (i_пв-i_дв), гдеD_пп=D₀-D₁-D₂– пропуск пара через промежуточный перегреватель.

Удельный расход теплоты на турбоустановку кДж/(кВтч):

;

Эффективную мощность на валу приводных турбин питательного насоса и воздуходувки (для паровых котлов с наддувом) кВт;

КПД турбоустановки: ;

Тепловую нагрузку парового котла кДж/ч: Q_пг=D_пг∙ (i_пг–i_пв) +D_пп∙ (i^г_пп–i^го_пп);

Количество тепла топлива на энергоблок: ;

КПД электростанции брутто; КПД нетто ;

Удельный расход условного топлива на производство электроэнергии: где

Q^ру_н=29300 кДж/кг – теплота сгорания условного топлива.

№56

Энергетический баланс турбоагрегата и тэс. Определение к. П. Д. И удельных расходов теплоты и топлива на выработку и отпуск тепловой и электрической энергии тэс

ТЭЦ отпускают потребителям электрическую энергию и теплоту с паром, отработавшим в турбине. Принято распределять расходы теплоты и топлива между двумя видами этой энергии: Q_с=Q^э_с+Q_с^т;Q_ту=Q_ту^э+Q_ту^т . Индексы «с» и «ту» относятся к станции и турбоустановке, «э» - к электрической энергии, «т» - к теплоте.

Различают два вида КПД ТЭЦ:

1. по производству и отпуску электрической энергии: ;

2. По производству и отпуску теплоты :;, где

- затрата теплоты на внешнего потребителя; - отпуск теплоты потребителю; η_т- КПД отпуска теплоты турбинной установкой, учитывающий потери теплоты при отпуске её ( в сетевых подогревателях, паропроводах и т.д.) = 0,98-0,99.

Общий расход теплоты на турбоустановку Q_ту составляется из теплового эквивалента внутренней мощности турбины 3600∙N_i, расхода теплоты на внешнего потребителяQ_ти потери теплоты в конденсаторе турбиныQ_к.

Общее уравнение теплового баланса теплофикационной турбоустановки имеет вид: Q_ту =3600∙N_i+Q_т+Q_к.

Принят физический метод распределения расхода теплотымежду электрической и тепловой энергией.

На теплового потребителя относят действительное количество теплоты, затрачиваемой на него, а на электрическую энергию - остальное количество теплоты : Q_ту =Q_т;Q^э_ту =Q_ту -Q_т= 3600∙N_i+Q_к.

Для ТЭЦ в целом с учетом КПД парового котла η_пки КПД транспорта теплоты η_трполучим:

;

Значение в основном определяется значением, значение значением.

Выработка электроэнергии с использованием отработавшей теплоты существенно повышает КПД по производству электроэнергии на ТЭЦ по сравнению с КЭС и обуславливает значительную экономию топлива. Расход пара на теплофикационную турбину целесообразно определять путем сравнения с расходом пара на конденсационную турбину с такими же параметрами пара:

.

При отборе пара из турбины в количестве d_т внутренняя мощность ее снижается на величинуd_т∙(h_т-h_к), гдеh_т иh_к- энтальпии пара в отборе и на входе в конденсатор турбины. Для восстановления мощности турбины до первоначальной заданной N_энеобходимо увеличить расход свежего пара на турбину в количестве, определяемом из соотношения:

ΔD₀∙(h₀-h_к) = Δ N_i = d_т∙(h_т-h_к), откудадополнительный расход пара:

ΔD₀=и, следовательно, расход пара на турбинус отборомd_ти конденсацией пара равен:

, это соотношение является энергетическим уравнением турбоагрегата, выражающим его энергетический баланс, связь между расходом пара и электрической мощностью турбоагрегата.

Уравнение материального (парового) баланса такой турбины имеет вид: D₀=d_т+ d_r , гдеd_к - пропуск пара в конденсатор турбины.

Комбинированное производство электрической энергии и теплоты в полном виде осуществляется в теплофикационных турбинах с противодавлением. Общий тепловой баланс теплофикационной турбины ( без потерь в конденсаторе Q_к=0): Q_ту =3600∙N_i+Q_т.

Основное энергетическое свойство такого турбоагрегата заключается в непосредственной зависимости выработки электрической мощности N_эот пропуска пара через турбину, т.е. от расхода теплотыQ_ти параd_т на теплового потребителя:

, т.к. D₀≤D_т.

Это свойство турбоагрегатов ограничивает их применение на ТЭЦ. Возможное уменьшение потребления пара d_т не позволяет обеспечивать выработку необходимой электрической мощности. Требуемая при этом дополнительная электрическая мощность значительно усложняет и удорожает всю установку.Расходы теплоты и пара на теплового потребителя связаны уравнением:

Q_т= d_т∙(h_т-h_ок), гдеh_ок- энтальпия обратного конденсата от потребителя; предполагается полный возврат его потребителем. Подставляя в энергетическое уравнение турбины с противодавлением вместо величиныd_т величинуQ_т, получаем связь между электрической мощностью турбины N_эи расходом теплоты на внешнего потребителяQ_т:, гдеQ_тизмеряется в ГДж/ч. Из этого выражения определяется энергетический показатель - удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении:

, кВт

Этот показатель характеризует отношение теплоперепада пара в турбине к теплоте, отдаваемой отработавшим паром внешнему потребителю. Энергетическая эффективность и тепловая экономичность процессов производства (и отпуска) электроэнергии и теплоты в отдельности характеризуется КПД ТЭЦ:

, ;

Общую тепловую экономичность процесса совместного производства обоих видов энергии можно характеризовать полным КПД ТЭЦ:

.

Для теплофикационной турбоустановки соответственно получим: .

Считая полезно произведенной на ТЭЦ только электроэнергию, получаем абсолютный электрический КПД для турбоустановки.

Общее соотношение между КПД: .Если известныQ_ти один из КПД, то остальные два определяются из этой формулы. Абсолютный КПД турбоустановки не характеризует эффективность комбинированного производства электроэнергии и теплоты и не должен использоваться для этой цели. Общий расход теплоты и топлива на ТЭЦ распределяется между электрической и тепловой энергией аналогично распределению расхода теплоты на турбоустановку , т.е. посредством коэффициента , тогда:Q_т= β_т∙Q_с ;Q_э =( 1 -β_т ) Q_с .

Расходы топлива связаны с КПД следующими соотношениями: ;.

Общий расход топлива на ТЭЦможно определить из уравнения теплового баланса парового котла:

при отсутствии промежуточного перегрева.

Из уравнения часового энергетического баланса можно определить удельный расход условного топливас теплотой сгорания 29,308 кДж/г на единицу производимой электроэнергии, г/(кВт ч)

.

Наименьшее значение КПДТЭЦ по производству электроэнергии соответствует ее конденсационному режиму, для которого например,, и тогдаг/(кВт ч).

Наиболее высокое значение КПДимеет ТЭЦ при работе турбин с противодавлением без потерь теплоты в конденсаторе:.

КПД и удельный расход теплоты на производство электроэнергии на ТЭЦ связаны:

Удельный расход условного топлива на единицу теплоты, отпущенной для внешнего потребителя, кг/ГДж:

При дополнительном отпуске теплоты пиковыми водогрейными котлами учитывают также расход топлива на них.

№57