Основные принципы оптимального использования производственной мощности электростанций Энергетические характеристики тепловых электростанций

Энергетическая характеристика тепловой электростанции отражает зависимость между расходом топлива и количеством получаемой электроэнергии и теплоты.

Характеристика относительных приростов расхода топлива тепловой электростанции представляет зависимость прироста расхода топлива при электрической нагрузке на единицу (1 МВт) и данной тепловой нагрузке.

Исходными материалами для разработки указанных характеристик теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) являются характеристики котельного и машинного зала, а для отдельных блоков – характеристики котлов и турбоагрегатов.

На практике энергетические характеристики не являются дифференцируемыми. Поэтому их представляют в виде последовательности линейных функций на определенных интервалах. Точка излома называется критической (Р_кр). (рис. 9.12).

Энергетическая характеристика двухотборного теплофикационного турбоагрегата может быть представлена в виде:

Q_т = q₀ + δ_т ∆А_т + δ_п∆А_т + (β_т + δ′_т ∆А_т) D_т + (β_п + δ′_п ∆А_п) D_п + r_т1р +

+(r_{т (i+1)} - r_{т i})(p – p_{кр i}), (9.10)

где Q_т – часовой расход теплоты турбоагрегатом, ГДж/ч; q₀ – условный расход теплоты на холостой ход при конденсационном режиме, полученный экстраполяцией энергетической характеристики до пересечения с осью ординат, проходящей через нулевую энергетическую нагрузку, ГДж/ч; ∆А_т, ∆А_п – разности текущих и номинальных давлений в отборах отопительных и производственных параметров пара, МПа; D_т, D_п – величины расходов пара из регулируемых отборов отопительных и производственных параметров, т/ч; β_т, β_п – коэффициенты отборов, характеризующие приросты расхода теплоты турбоагрегатом при неизменной электрической нагрузке, номинальных давлениях в отборах и увеличении отбора пара соответственно отопительных и производственных параметров на 1т/ч, ГДж/т; δ_т, δ_п - коэффициенты, характеризующие изменение расхода теплоты на холостой ход турбоагрегата при отклонении давлений пара в отборах отопительных и производственных параметров от номинальных, (ГДж/ч)/МПа; δ′_т, δ′_п – поправки к коэффициентам отборов при отклонении давлений пара в них от номинальных, (ГДж/ч)/МПа; p – любая электрическая нагрузка турбоагрегата в пределах от минимальной до максимальной, МВт; p_{кр i} – электрическая нагрузка турбоагрегата, при которой имеет место i-й излом энергетической характеристики, МВт; r_т1 – относительный прирост расхода теплоты на единицу электрической нагрузки в пределах от минимальной нагрузки p_{кр i} (ГДж/ч)/Мвт; r_{т i} – то же при i › 1 в пределах от нагрузки р_{кр (i+1)} до p_{кр i}, (ГДж/ч)/МВт.

Выражение (9.10) в частных случаях упрощается. Если, например, расчет ведется для номинальных давлений пара в отборах, то, приравнивая нулю значения ∆А_т и ∆А_п, получаем энергетическую характеристику двухотборного теплофикационного агрегата в виде:

Q_т = q₀ + β_тD_т + β_пD_п + r_т1р +(r_{т (i+1)} - r_{т i})(p – p_{кр i}). (9.11)

Если теплофикационный агрегат имеет отбор только отопительных параметров, то величина D_п приравнивается нулю, и формула (9.11) принимает вид:

Q_т = q₀ + β_тD_т + r_т1р +(r_{т (i+1)} - r_{т i})(p – p_{кр i}). (9.12)

Для конденсационного турбоагрегата величины D_т и D_п приравниваются нулю. Тогда формула (9.12) преображается к виду:

Q_т = q₀ + r_т1р +(r_{т (i+1)} - r_{т i})(p – p_{кр i}). (9.13)

Показатели β_т, β_п, r_т, p_кр, р_min, p_пр, p_max для данного типа агрегата существенно зависят от величин отборов пара.

Энергетическая характеристика турбоагрегата, отражаемая уравнениями (9.10) – (9.13), графически представляется ломаной линией (рис. 9.13).

Характеристика относительных приростов расхода теплоты турбоагрегатом для данной тепловой нагрузки определенных параметров представляет ступенчатый график. Число ступеней и их размеры определяются значениями минимальной, максимальной и критическими нагрузками и относительными приростами расхода теплоты для отдельных диапазонов нагрузки (рис. 9.14).

Рис. 9.13. Энергетическая характеристика турбоагрегата

Рис. 9.14. Характеристика относительных приростов расхода топлива турбоагрегатом

Для ТЭС с поперечными связями по характеристикам турбоагрегатов составляются режимные карты, характеристики относительных приростов расходов теплоты и энергетические характеристики машинного зала электростанции. Режимная карта машинного зала тепловой электростанции – зависимость электрической нагрузки станции, p_i=f(p). Режимная карта разрабатывается для определенного состава работающих турбоагрегатов, применительно к данным тепловым нагрузкам и условиям эксплуатации.

Загрузка турбоагрегатов производится в последовательности, определяемой возрастанием относительных приростов расхода теплоты по зонам их нагрузок. Это позволяет установить рациональную очередность загрузки (разгрузки) совместно работающих турбоагрегатов, обеспечивающую минимальный расход теплоты машинным залом при определенной электрической нагрузке и неизменной тепловой.

Характеристики относительных приростов и энергетическая для электростанции в целом могут быть получены на основе одноименных характеристик котельной и машинного зала. Характеристики блоков формируются, исходя из характеристик котла (котлов) и турбоагрегатов (рис. 9.15).

Расходы на собственные нужды электростанции учитываются внесением поправочных коэффициентов.

Полученные характеристики тепловых электростанций необходимы для определения расходов топлива тепловыми элекростанциями в рассматриваемый период и оптимального режима использования их основных агрегатов.

Рис. 9.15. Энергетическая характеристика и характеристика относительных приростов расхода топлива тепловой электростанцией