Энергетические показатели теплоэлектроцентралей

 

Расходы теплоты и коэффициенты полезного действия теплоэлектроцентрали

Теплоэлектроцентрали отпускают потребителям электрическую энергию и теплоту с паром, отработавшим в турбине. В Советском Союзе принято распределять расходы теплоты и топлива между этими двумя видами энергии:

 

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; т — КПД отпуска теплоты турбинной установкой, учитывающий потери теплоты при отпуске ее (в сетевых подогревателях, паропроводах и т. д.); т = 0,980,99.

Общий расход теплоты на турбоустановку Qту составляется из теплового эквивалента внутренней мощности турбины 3600Ni, расхода теплоты на внешнего потребителя Qт и потери теплоты в конденсаторе турбины Qк. Общее уравнение теплового баланса теплофикационной турбоустановки имеет вид

 

В Советском Союзе принят физический метод распределения расхода теплоты между электрической и тепловой энергией. На теплового потребителя относят действительное количество теплоты, затрачиваемой на него, а на электрическую энергию — остальное количество теплоты:

 

Для ТЭЦ в целом с учетом КПД парового котла п.к и КПД транспорта теплоты тр получим:

 

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 обусловливает значительную экономию топлива в стране.

 

Расход пара на теплофикационную турбину

 

На ТЭЦ в Советском Союзе применяют, как правило, теплофикационные турбины с регулируемыми отборами и с конденсацией пара. Такие турбины наиболее универсальны, обеспечивают разнообразные режимы отпуска электрической энергии и теплоты.

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 Dт внутренняя мощность ее снижается на величину Dт(hт – hк), где hт и hк — энтальпии пара в отборе и на входе в конденсатор турбины.

Для восстановления мощности турбины до первоначальной заданной Nэ необходимо увеличить расход свежего пара на турбину в количестве, определяемом из соотношения

 

 ,

 

откуда дополнительный расход пара

 

и, следовательно, расход пара на турбину с отбором Dт и конденсацией пара равен

 

Рис. 3.1. Процессы работы пара в теплофикационной турбине с противодавлением (процесс ОР) и в теплофикационной турбине с регулируемым отбором и конденсацией пара (процесс ОРК): pт — противодавление или давление регулируемого отбора пара

 

Вводя коэффициент недовыработки мощности паром отбора:

 

расход пара на теплофикационную турбину с отбором и конденсацией пара можно записать в виде

 

Коэффициент недовыработки характеризует долю недоработанного теплоперепада пара, идущего в отбор (рис. 3.1). Он имеет и другой смысл; из (3.8а)

 

 ,

 

т.е. коэффициент недовыработки yт определяет относительное увеличение расхода пара на турбину на единицу количества отбираемого пара.

Коэффициент недовыработки yт изменяется в пределах 0  yт  1; yт = 0 при hт = hк, т.е. при отводе полностью отработавшего в турбине пара перед ее конденсатором; yт = 1 при hт = h0, т.е. при отводе свежего пара, не работавшего в турбине. Обычно yт = 0,30,7, в среднем yт = 0,5. Если Dт = 0, то D0 = D0(к) и расход пара отвечает конденсационному режиму без отбора с параметрами, совпадающими с теплофикационным режимом.

Соотношение (3.7) является энергетическим уравнением турбоагрегата, выражающим его энергетический баланс, связь между расходом пара и электрической мощностью турбоагрегата.

 

Рис. 3.2. Тепловые схемы простейших теплоэлектроцентралей:

а — ТЭЦ с турбиной с регулируемым отбором и конденсацией пара типа Т (КО); б — ТЭЦ с турбиной с противодавлением типа Т(Р) и параллельно работающей конденсационной турбиной типа Т(К): ТП — тепловой потребитель; НОК — насос обратного конденсата от теплового потребителя; РОУ — редукционнно–охладительная установка; БК — смеситель; Г — электрогенератор; ПК — паровой котел; ПЕ — пароперегреватель; К — конденсатор; КН — конденсационный насос; ПН — питательный насос

 

Уравнение материального (парового) баланса такой турбины имеет вид:

 

где Dк — пропуск пара в конденсатор турбины.

Вследствие выработки электроэнергии паром отбора пропуск пара в конденсатор турбины Dк по сравнению с расходом пара D0(к) при конденсационном режиме с той же электрической мощностью уменьшается:

 

Баланс мощностей в турбине с конденсацией пара и отбором выражается уравнениями двух видов:

 

 ;

 ;

 ;

 .

 

Величины Nв.д, Nн.д, Nт и Nк обозначают соответственно мощность, развиваемую ЧВД и ЧНД турбины (Dв.д = D0; Dн.д = Dк;) паром, идущим в отбор и через всю турбину в конденсатор.

На рис. 3.2, а показана простейшая схема