Энергетические показатели теплоэлектроцентралей

Глава третья

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛЕЙ

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

Общий расход теплоты на турбоустановку Q_ту составляется из теплового эквивалента внутренней мощности турбины 3600N_i, расхода теплоты на внешнего потребителя Q_т и потери теплоты в конденсаторе турбины Q_к. 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 h_п.к и КПД транспорта теплоты h_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.

3.2. 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 D_т внутренняя мощность ее снижается на величину D_т(h_т – h_к), где h_т и h_к — энтальпии пара в отборе и на входе в конденсатор турбины.

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

,

откуда дополнительный расход пара

и, следовательно, расход пара на турбину с отбором D_т 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): p_т — 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 y_т определяет относительное увеличение расхода пара на турбину на единицу количества отбираемого пара.

Коэффициент недовыработки y_т изменяется в пределах 0 £ y_т £ 1; y_т = 0 при h_т = h_к, т.е. при отводе полностью отработавшего в турбине пара перед ее конденсатором; y_т = 1 при h_т = h₀, т.е. при отводе свежего пара, не работавшего в турбине. Обычно y_т = 0,3¸0,7, в среднем y_т = 0,5. Если D_т = 0, то D₀ = D_0(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