Начальные параметры и промежуточный перегрев пара, страница 9

4.4. Высокие параметры и промежуточный перегрев пара на теплоэлектроцентралях

Общие положения. Важным критерием энергетической эффективности и тепловой экономичности теплофикационных турбоагрегатов и ТЭЦ является удельная выработка э электроэнергии Э, кВт×ч, или мощности N_э, кВт, на единицу теплоты Q'_т, ГДж, или Q_т, ГДж/ч, затрачиваемой на внешнего потребителя:

 и .

Чем выше значение э, тем больше электроэнергии и большую мощность можно выработать на базе теплового потребления:

 и .

Таким образом, если задано суммарное потребление электроэнергии Э_с = Э + Э_к, с увеличением теплофикационной выработки электроэнергии Э без потерь в конденсаторе соответственно уменьшается конденсационная выработка Э_к = Э_с – Э с большими потерями в холодном источнике.

Отсюда следует, что повышение начальных параметров пара на ТЭЦ, способствующее увеличению удельной выработки э, несомненно энергетически выгодно.

Повышение начальной температуры пара на ТЭЦ ограничивается, как и на КЭС, прочностными, технологическими и стоимостными характеристиками применяемых металлов.

Начальное давление пара на ТЭЦ Советского Союза до 70-х годов применялось только докритическое. На ТЭЦ с промышленной паровой нагрузкой и неполным возвратом конденсата при докритическом начальном давлении пара применяют барабанные паровые котлы, что позволяет обеспечить надежный водный режим оборудования ТЭЦ. На наиболее крупных ТЭЦ с отпуском горячей воды для отопления и бытовых нужд применяют сверхкритическое давление пара и, следовательно, прямоточные паровые котлы. Трудности водного режима при этом обусловливаются необходимостью глубокого химического обессоливания конденсата пара, используемого для подогрева воды, отпускаемой внешним потребителям. Для этого нужны анионитные фильтры, рассчитанные на обессоливание воды высокой температуры, или же охлаждение конденсата сетевых подогревателей с дополнительными потерями теплоты.

При выборе начальных параметров пара на ТЭЦ нужно иметь в виду, что при серийном выпуске энергетического оборудования в Советском Союзе принята унификация начальных параметров пара на КЭС и ТЭЦ.

При одинаковом докритическом начальном давлении пара 13,0 МПа различие КЭС и ТЭЦ заключается в применении промежуточного перегрева пара. При этом начальном давлении промежуточный перегрев пара применяется до настоящего времени только на конденсационных электростанциях. Применение для теплофикационных турбин промежуточного перегрева для ограничения конечной влажности пара не столь необходимо, как на КЭС, так как основной поток пара отбирается из теплофикационной турбины для внешнего потребителя с перегревом или с небольшой влажностью. Конденсационный сквозной поток пара невелик, работает в последних ступенях турбины с малым КПД и имеет допустимую конечную влажность. Промежуточный перегрев пара на ТЭЦ дает меньший выигрыш в тепловой экономичности, чем на КЭС. Однако для крупных теплофикационных турбоустановок давлением 13,0 МПа с отопительной нагрузкой созданы варианты турбоустановок с промежуточным перегревом пара (Т-180-130 ЛМЗ).

Для ТЭЦ сверхкритических параметров промежуточный перегрев пара необходим для поддержания допустимой конечной влажности пара. Таким образов, параметры пара и вид цикла на КЭС и мощных отопительных ТЭЦ могут быть унифицированы.

Сравнение тепловой экономичности ТЭЦ с различными параметрами пара. Зависимость расхода теплоты и топлива на теплофикационную турбоустановку от начальных параметров пара можно установить, сравнивая в общем виде две такие турбоустановки с разным уровнем параметров пара. Более высоким начальным параметрам отвечает большая удельная выработка электроэнергии э, менее высоким — соответственно меньшее значение э. Основной принцип сравнения экономичности ТЭЦ и теплофикационных турбоустановок — одинаковый отпуск (в первом приближении — одинаковая выработка) в разных вариантах как электрической энергии, так и теплоты. Если принять в сравниваемых вариантах одинаковый отпуск , одинаковый расход B_с.т топлива на внешнего потребителя и одинаковую электрическую мощность обеих установок N_э, то при более низких параметрах пара выработка электрической мощности  меньше и требуется дополнительная (так называемая замещающая) электрическая мощность , производимая конденсационными турбоагрегатами данной электростанции или в энергосистеме.