Проектирование силовой части ТЭС. Графики электрических нагрузок

Проектирование силовой части ТЭС

Рекомендуемая литература (основная)

1. Стерман Л.С. Тепловые и атомные электрические станции: Учебник для вузов / Л.С. Стерман, В.М. Лавыгин, С.Г. Тишин. – М.: Энергоатомиздат, 1995. – 416 с.

Рекомендуемая литература (дополнительная)

6. Гиршфельд В.Я. Общий курсэлектростанций. Учебное пособие для учащихся энергетических и энергостроительных техникумов / В.Я. Гиршфельд, Л.А. Кароль. – М.: Энергия, 1976. – 272 с.

7. Гиршфельд В.Я. Тепловые электрические станции: Учебник для учащихся техникумов / В.Я. Гиршфельд, Г.Н. Морозов. – М: Энергия, 1973. – 240 с.

Классификация ТЭС и энергоблоков

Классификация ТЭС и энергоблоков

ТЭС, энергоблоки

По назначению

По типу установок

По давлению

Газотурбинные

Низкого (до 1 МПа)

Парогазовые

Среднего (1…10 МПа)

Паротурбинные

Высокого (14 МПа)

Конденсационные

ГРЭС

Сверхвысокого (18…20 МПа)

Теплофикационные

ТЭЦ

Сверхкритического (более 22,5 МПа)

Классификация ТЭС и энергоблоков

ТЭС, энергоблоки

По работе в энергосистеме

По типу связи котел–турбина

Работающие в энергосистеме

Блочные структуры

Работающие изолированно

С параллельными связями

Графики электрических нагрузок

Зимний суточный график (210 сут)

Летний суточный график (155 сут)

Годовой график (365 сут)

8

16

24

0

8

16

24

8760

t

, ч

1. Трехсменные предприятия; 2. Двухсменные предприятия, 3. Односменные предприятия; 4. С/х и коммунальное хозяйство; 5. Транспорт; 6. Осветительные потребители; 7. Собственные нужды электростанций

Графики электрических нагрузок

Коэффициент использования электрической мощности

– установленная мощность энергоблока (электростанции)

– выработанная электроэнергия

Коэффициент использования тепловой мощности

Число часов использования установленной мощности, ч/год

Тепловая схема ТЭС без промежуточного перегрева пара

1 – паровой котел; 2 – паровая турбина; 3 – электрический генератор; 4 – конденсатор; 5 – конденсатный насос; 6 – подогреватели низкого давления; 7 – деаэратор; 8 – питательный насос; 9 – подогреватели высокого давления; 10 – дренажный насос

Тепловая схема ТЭС с промежуточным перегревом пара

1 – паровой котел; 2 – паровая турбина; 3 – электрический генератор; 4 – конденсатор; 5 – конденсатный насос; 6 – подогреватели низкого давления; 7 – деаэратор; 8 – питательный насос; 9 – подогреватели высокого давления; 10 – дренажный насос

Тепловые схемы ТЭЦ

3

3

2

2

1

1

10

8

5

11

4

4

11

9

6

7

7

6

5

1 – паровой котел; 2 – РОУ; 3 – турбогенератор; 4 – тепловой потребитель; 5 – насос; 6 – регенеративные подогреватели; 7 – питательный насос; 8 – конденсатор; 9 – конденсатный насос; 10, 11 – пар из отборов

Технологическая схема ТЭС

Тепловая экономичность ТЭС

Метод энергобалансов применительно к КЭС

Метод энергобалансов применительно к КЭС

Применение метода энергобалансов к ТЭЦ

Применение метода энергобалансов к ТЭЦ

Параметры пара и промежуточный перегрев

Влияние начальных параметров

Влияние начальной температуры

Влияние начального давления

Совместное влияние начальных параметров

P3

H

H

H

P2

P2

P1

P1

P1

А2

Т1

Т2

А3

А3

Т3

А1

Т2

Т1

Т1

А1

А1

Линия насыщения

Линия насыщения

Линия насыщения

PК

PК

PК

B1

B1

B3

B3

B2

B1

S

S

S

Влияние давления в конденсаторе

Влияние конечного давления

P0

Т0

H

Линии постоянного удельного объема

Линия насыщения

Линии постоянной влажности пара

P2

Энергетический эффект

P1

S

Теоретический цикл Карно Цикл Ренкина насыщенного пара

КПДКарно35...40%

T

T0

TК

T*

– средняя температура подвода тепла в цикле

S

Цикл Ренкина на перегретом паре

КПД31...33%

T

T0

TК

T*

S

Теоретический цикл Ренкина с промперегревом

КПД35...37%

T

T0

TК

T*

S

Тепловая схема цикла Ренкина с промперегревом

Цикл Ренкина на сверхкритические параметры

T

T0

TК

T*

S

Цикл Ренкина на сверхкритические параметры с промперегревом

КПД38...39%

T

T0

TК

T*

S

Цикл Ренкина на суперсверхкритические параметры с двойным промперегревом

КПД43...46%

T

T0

TК

T*

S

Параметры промежуточного перегрева пара

T0

Т

Температура промежуточного перегрева пара выбирается примерно равной начальной температуре свежего пара. Покажем наличие оптимального давления. Рассмотрим цикл с промперегревом как сложный цикл, состоящий из исходного цикла и дополнительного цикла. Тогда КПД такого сложного цикла:

T0н

T0эк

Tк

N0 = Q0 – Qк

Введем энергетический коэффициент:

Qк

S

Параметры промежуточного перегрева пара

T0

Т

Учитывая, что

T0н получим

T0эк

Tк

N0 = Q0 – Qк

Qк

S

Параметры промежуточного перегрева пара

T0

Т

Относительное изменение КПД из–за промежуточного перегрева равно

T0н

T0эк

Tк

N0 = Q0 – Qк

Qк

S

Параметры промежуточного перегрева пара

Оптимальное значение давления промежуточного перегрева можно определить вариантными расчетами. При одноступенчатом промежуточном перегреве

105

При двухступенчатом

100

95

10

20

30

40

50

60

70

Схемы промежуточного перегрева пара а)

б)

а – газовый промежуточный перегрев; б – перегрев острым паром или паром из отбора турбины в – перегрев промежуточным теплоносителем в)

Расширение станции пристройкой и надстройкой

5

5

1

3

2

2

4

4

6

6

3

1

7

6

ДВ

9

ДВ

9

8

7

8

9

9

7

8

1 – паровой котел низкого давления; 2 – паровой котел высокого давления; 3 – турбогенератор низкого давления; 4 – турбогенератор высокого давления; 5 – РОУ; 6 – конденсатор; 7 – конденсатный насос; 8 – система регенерации; 9 – питательный насос; ДВ – подвод добавочной воды

Регенеративный подогрев питательной воды

Схема станции с регенеративным подогревом питательной воды

1

Подвод пара

2

Отвод воды

4

3

1 – турбогенераторная установка; 2 – конденсатор; 3 – регенеративный подогреватель; 4 – насос

Схема станции с регенеративным подогревом питательной воды

1 – турбогенераторная установка; 2 – конденсатор; 3 – регенеративный подогреватель; 4 – насос

Схема станции с регенеративным подогревом питательной воды

Т

Т

C

T0

T0

T0 нас

C

D

B

B

TК

TК

A

A

D

E

s

s

Схема станции с регенеративным подогревом питательной воды

D0, t0, p0, h0

Расход свежего пара на турбоустановку с регенеративными отборами:

Г

ПГ

Т

D1, t1, p1, h1

Dк, tк, pк, hк где:

расход свежего пара на конденсационную турбину

ПН

КН

коэффициент недовыработки

D0, tп.в.

П

Схема станции с регенеративным подогревом питательной воды

Если расходы пара выражать в долях расхода свежего пара на турбину, то

Откуда

Схема станции с регенеративным подогревом питательной воды

При наличии промперегрева

Расход тепла на турбоустановку с регенеративным подогревом

доля пропуска пара в промежуточный пароперегреватель где

Схема станции с регенеративным подогревом питательной воды

Абсолютный внутренний КПД турбоустановки с регенеративным подогревом воды:

()

где

расход тепла на конденсационный поток пара

()

Схема станции с регенеративным подогревом питательной воды

z=5

z=4

1,0

z=3

z=

0,8

0,6

0,83

0,8

0,4

0,75

z=2

0,67

0,5

z=1

0,2

0

0,2

0,4

0,6

1,0

0,8

0,5

0,67

0,75

0,8

0,83

Схемы включения поверхностных подогревателей

1 – регенеративный подогреватель; 2 – подвод пара от отбора турбины; 3 – линия основного конденсата; 4, 6 – дренажный и конденсатный насосы; 5 – конденсатор

2

1

3

4

5

2

6

1

3

2

1

3

4

Схемы поверхностных регенеративных подогревателей

подогреватель с охладителем дренажа и охладителем пара

простейший подогреватель

подогреватель с охладителем дренажа

3

1

1

1

2

2

Δt3

tН

tН

tН

tДР

Δt1

Δt1

Δt1

tДР

tВЫХ

tВЫХ

tВЫХ

tВХ

tВХ

tВХ

Δt2

Δt2

Схемы поверхностных регенеративных подогревателей а) вода после ОП смешивается с основным потоком; б) в ОП поступает часть потока, прошедшего все регенеративные подогреватели; в) нагретая в ОП вода направляется в поток, прошедший все подогреватели