6.25. Розрахунок електричної потужності турбіни

При розрахунку електричної потужності турбіни приймаємо, що вона рівна сумі робіт, які виконуються парою всіх відборів, у т.ч. на лінії протитиску з врахуванням ККД генератора

N_e = ΣД_і · ∆h_і · η_ел =

= [Д_в1 · ∆h₁ + Д_в2 · ∆h₂ + Д_в3 · ∆h₃ + (Д_д + Д_сп) · Н_і] · η_{ел ,} (25)

– перепад ентальпій пари у першому відборі

∆h₁ = h₀ - h_в1 = 3400 – 3036 = 364 кДж/кг;

– перпад ентальпій пари у другому відборі

∆h₂ = h₀ - h_в2 = 3400 – 2888 = 512 кДж/кг;

– перепад ентальпій пари у третьому відборі

∆h₃ = h₀ - h_в3 = 3400 – 2784 = 616 кДж/кг.

Розраховуємо за (25) електричну потужність турбіни

N_е =[44·364 + 42· 512 + 39·616 + (96 + 500)·752] · 0.97/3600 = 137.3 МВт

N_е ≈ 137 МВт.

7. Розрахунок питомих характеристик тец

Паротурбінна установка призначена для спільного виробництва електроенергії та технологічної пари (тепла) називається теплоелектроцентраллю (ТЕЦ).

7.1. Розрахунок питомих затрат палива на турбіну

Розрахуємо теплову потужність котельної установки N_кт на підставі теплового балансу котла

η_{в кт} ∙N_кт = Д_{ж в}∙(h₀ – h_{ж в} ); N_кт = Д_{ж в}∙(h₀ – h_{ж в} )/η_{в кт.}

η_{в кт.} - внутрішній ККД котла і парового тракту від котла до ПТ.

Приймемо, що η_{в кт} рівний 0.85, за температурою живильної води на вході у котел 230 ^оС, див. (12), знаходимо ентальпію киплячої води h′_{ж в} = 964 кДж/кг. Відповідно,

N_кт = 759.3∙(3400 – 964)/0.85/3600 = 604.5 МВт.

Розрахуємо швидкість спалювання умовного палива в котлі В

В = N_кт /q_п = 604.5/29.3 = 20.6 кг у.п./с,

q_п – питома теплотворна здатність умовного палива, 29.3 МДж/кг.

Щоб розрахувати питому витрату палива, яка затрачається на виробіток електроенергії, необхідно знайти відповідну частку тепла. Ця величина рівна

β_ет = (N_кт – h_сп∙Д_сп)/ N_кт = ( 604.5 -2648∙500/3600)/604.5 = 0.39.

Отже, питома витрата умовного палива, що затрачається на виробництво електроенергії, рівна

g_е = β_ет ∙B/Ne = 0.39∙20600/137∙3.6 = 182.7 ≈ 211 г у.п./кВт-год.

Отримана величина для ТЕЦ майже у півтора рази менша від середньої по Україні для ТЕС (320 г у.п./кВт-год.).

Отже спільне виробництво тепла (технологічної пари ) та електроенергії на ТЕЦ є набагато вигіднішим з т.з. раціонального використання палива від окремої генерації електроенергії на ТЕС.

7.2. Розрахунок ККД ПТУ з відпуску тепла споживачам пари

Ця величина характеризує частку тепла від виробленої котлом, яка передається споживачу пари

, (26)

G_пк – витрата конденсату, поверненого в ПТУ; Q_пту – тепло, вироблене котлом.

7.3. Розрахунок питомого виробітку електроенергії щодо тепла, переданого споживачу

(27)

Q_сп – тепло, відпущене споживачу пари; h_сп, h_зк, η_м, η_г – ентальпії пари на виході з турбіни та зворотного конденсату, а також механічний та електричний ККД електрогенератора.

Порівняйте величини, розраховані за (26) та (27) і зробіть висновок про режим роботи ПТУ (за тепловим , чи електричним графіком).

7.4. Розрахувати електричний ККД ПТУ

Електричний ККД ПТУ рівний відношенню електричної потужності ПТУ до затрат тепла на ПТУ

. (28)

Проаналізуйте, як ця величина зв’язана з питомою затратою палива на виробництво електроенергії?

7.5. Розрахувати абсолютний електричний ККД ПТУ

Абсолютний електричний ККД ПТУ характеризує частку тепла від загальної, що виробляється котлом і яка перетворюються в електричну.

. (29)

7.6. Перевірити співвідношення

. (30)

Поясніть, чому електричний ККД ТЕЦ завжди більший від абсолютного електричного ККД?

ІІІ. Теплова схема турбоустановки з розрахованими параметрами

За даними розрахунків показуємо на тепловій схемі турбоустановки значення параметрів потоків. Рис. 5 представляє результат розрахункової роботи.

ІУ. Висновки

1. Відповідно до мети розрахункової роботи визначено параметри основних потоків пари ПТУ з відносною похибкою 3.1 %, див рис. 5.

2. Відносна похибка розрахунку витрати пари на турбіну перевищує допустимі межі (2 %). Щоб отримати прийнятну точність, необхідно виконати ще одну ітерацію, починаючи з п.6, ст. 30. Проте, враховуючи демонстраційний характер розрахунку, цього тут не будемо робити.

3. Загальні втрати води і пари у тракті ПТУ повинні компенсуватися доданою водою. Визначимо дисбаланс доданої води та втрат, який характеризує точність розрахунку

Д_хов - Д_втр - (1- φ)∙Д_сп – Д_зл = 90 – 7.5 – 75 – 4.5 = 3 тн/год.,

що становить біля 3 % від Д_хов , відповідає відносній похибці, перевищує допустиме значення і неприйнятний у випадку технологічних чи проектних розрахунків, див. п.2.

4. Питома витрата палива для генерації електроенергії на нашій ТЕЦ

g_е = 211 г у.п./кВт-год.

Ця величина на 50 % менша від таких же затрат на ТЕС без теплофікаційного блоку і підтверджує відомий факт стосовно переваг когенерації перед окремим виробітком електроенергії.

5. Слід усвідомлювати, що ефективною когенерація буває лише у випадку наявності постійних споживачів тепла (чи технологічної пари). Якщо когенерацію використовувати без належного узгодження навантаження електричного і теплового блоків, то це може нівелювати всі переваги когенерації.

6. Сформулюйте самостійно висновки до пп. 7.2- 7.6.

Література до контрольної роботи

1. Тепловые электрические станции. Ред. Лавыгин В.М., Седлов А.С., Цанев С.В. – Москва: Изд. дом МЭИ, 2009. – 465 с.

2. В.Я. Рыжкин. Тепловые электрические станции. – Москва: Энергоатомиздат, 1987. – 327ст.

3. Л.С. Стерман, В.М. Лавыгин, С.Г. Гришин Тепловые и атомные электрические станции. - Москва: Изд. МЭИ. 2000. – 408 с.

4. Т.Х. Маргулова. Атомные электрические станции. – Москва: Высшая школа, 1984. – 344 ст.

5. В.Я.Гиршельд, Г.Н. Морозов. Тепловые электрические станции. – Москва: Энергоатомиздат, 1986. – 224ст.

6. Д.П.Елизаров. Теплоэнергетические установки электростанций. – Москва: Энергоатомиздат, 1982. – 264ст.

7. Энергетика и охрана окружающей среды./ Под ред. Н.Г. Залогина и др. – Москва: Энергия, 1979. – 342 ст.

8. Я.И. Соколов. Теплофикация и тепловые сети. – Москва: Энергоатомиздат, 1982. – 360 ст.

9. М.М. Зуб. Паровые турбины. Курсовое проектирование. – Київ: Вища школа, 1974. – 88 ст.

10. З.Ф. Немцев, Г.В. Тарасов. Теплоэнергетические установки и теплоснабжение. - Москва: Энергоиздат, 1982. – 400 с.

11. В. З. Кочмарський. Конспект лекцій з курсу: Теплові та атомні електростанції. – Рівне: 2005. - 200 ст.

12. М.В. Топольницький. Атомні електричні станції. – Львів: видавництво "Бескид Біт", 2005.- 523 ст.

23