содержание .. 2 3 4 5 ..

Тепловые и атомные электрические станции - часть 4

приходится применять более дорогие классы и марки металла и т. д. Та-
ким образом, может оказаться экономически целесообразным приме-
нить несколько более дорогое оборудование и при этом получить опре-
деленную экономию топлива и расходов на него. Очевидно, это тем це-
лесообразнее, чем выше стоимость топлива. В эксплуатационные рас-
ходы входит также оплата работы персонала электростанции.

Повышению экономичности ТЭС способствуют следующие фак-

торы:

укрупнение мощности ТЭС и ее агрегатов, применение прогрес-

сивных технологических схем и блочной структуры ТЭС;

применение высоких параметров рабочего тела и комбинирован-

ного производства электрической и тепловой энергии;

индустриализация и сокращение сроков сооружения ТЭС;
оптимизация режимов работы оборудования ТЭС, рациональная

организация ее управления с применением современных средств ком-
плексной автоматизации, электронных вычислительных информацион-
ных и управляющих машин.

4. Выполнение санитарно-гигиенических норм и обеспечение

безопасности  работы  персонала.  Количество  вредных  примесей,  вы-
брасываемых  ТЭС,  должно  быть  ограничено  в  соответствии  с  дейст-
вующими  санитарными  нормами.  Условия  труда  персонала  на  ТЭС
должны соответствовать правилам техники безопасности и охраны тру-
да. Тепловая электрическая станция должна также удовлетворять требо-
ваниям удобства сооружения, монтажа и эксплуатации. Проект электро-
станции  должен  предусматривать  достаточные  размеры  площадки  для
размещения всех необходимых сооружений. Целесообразно предусмат-
ривать возможность дальнейшего расширения ТЭС.

1.7. ВИДЫ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ И ГРАФИКИ НАГРУЗОК
ТЭС

Основным потребителем электроэнергии является промышлен-

ность. Значительная часть электроэнергии расходуется на внутреннее и
наружное освещение, бытовые нужды, транспорт и сельское хозяйство.
Тепловая  энергия  отпускается  теплоэлектроцентралями  (ТЭЦ).  Разли-
чают  два  вида  тепловой  нагрузки:  производственную – для  технологи-
ческих  процессов  промышленных  предприятий  и  отопительную – для
отопления  зданий,  нагрева  воздуха,  вентиляции  производственных  и
общественных зданий, иных нужд населения. Производственную тепло-
вую  нагрузку  удовлетворяют  обычно  паром,  отопительную – горячей
водой.

Потребление электрической и тепловой энергии изменяется во

времени: в течение суток, недели, года. Графическое изображение из-
менения нагрузки ТЭС во времени называют

графиком нагрузки. Наи-

большее значение для энергосистем и электростанций имеют суточные
и  годовые  графики  нагрузок.  Форма  суточного  графика  электрической
нагрузки зависит в основном от времени года, соотношения электриче-
ского  потребления  промышленными  и  осветительно-бытовыми  уста-
новками, от числа смен работы промышленных предприятий за сутки. В
зимнем  суточном  графике  нагрузки  (рис. 1.11) характерны  два  макси-
мума – утренний  (около 8 ч  утра)  дневной  (абсолютный  максимум).
Площадь под графиком суточной нагрузки определяет суточную выра-
ботку электроэнергии, (кВт·ч)/сут.:

( )

сут

τ τ

∫

Общую нагрузку электростанций составляют нагрузки потребите-

лей, а также расходы электроэнергии на собственные нужды электро-
станций и на покрытие потерь в электрических сетях.

Отношение ночной минимальной к дневной максимальной на-

грузке называют

коэффициентом неравномерности суточного графи-

ка:

min

max

Характерным для суточного графика является коэффициент ис-

пользования максимальной нагрузки (коэффициент заполнения суточ-
ного графика):

сут

max

сут

⋅

Существенен также годовой график продолжительности электри-

ческих  нагрузок,  который  можно  построить  приближенно,  используя
зимний и летний суточные графики. Выбрав несколько уровней нагруз-
ки  между  минимальной  и  максимальной,  определяют  продолжитель-
ность каждой из этих нагрузок в течение суток в часах.  Умножая  про-
должительность таких нагрузок за зимние сутки на условное число зим-
них  суток  (например 210), а  продолжительность  летних  суточных  на-
грузок - на остальное число (155 суток в году), получают годовую про-
должительность  различных  нагрузок,  которую  изображают  на  соответ-
ствующем графике (рис. 1.12).

Рис. 1.11. Суточный график электрической нагрузки

Рис. 1.12. Пример построения годового графика продолжительности

электрических нагрузок

Абсцисса каждой точки такого графика определяет суммарную

продолжительность нагрузок. Площадь под этим графиком нагрузки

равна годовой выработке электроэнергии:

( )

год

τ τ

∫

где

год

8760

- число часов в году.

Важной характеристикой годового использования мощности элек-

тростанций и графика продолжительности нагрузок является годовое
число часов использования максимальной мощности:

год

max

По максимальной мощности и выработанному значению

max

оп-

ределяют

годовую выработку электроэнергии:

год

max

⋅

где

max

- условная (минимальная) продолжительность работы с

максимальной нагрузкой

max

, обеспечивающая дан-

ную выработку электроэнергии

год

Э .

Соответственно

коэффициент использования годовой максималь-

ной нагрузки

(коэффициент заполнения годового графика продолжи-

тельности нагрузок):

год

max

год

⋅

Мощность устанавливаемых в энергосистеме энергоблоков (так

называемая установленная мощность

уст

W ) включает резерв мощности и

превышает максимальную нагрузку

max

на эту величину, что учитыва-

ется

коэффициентом резерва:

уст

рез

max

Соответственно годовое число часов использования установлен-

ной мощности

– коэффициент использования установленной мощно-

сти:

год

max

уст

год

уст

год

уст

рез

max

рез

⋅

где

год

max

уст

рез

- коэффициент использования установленной мощно-

сти.

Промышленная тепловая нагрузка характеризуется неравномерно-

стью (в зависимости от числа смен на предприятиях) в течение суток и
относительной равномерностью в течение года.

Чисто отопительная нагрузка отличается равномерностью в тече-

ние суток и большой неравномерностью в течение года: в периоды мо-
розов она достигает максимума, в теплое время года снижается до нуля.

Пример расчета

На станции установлены три турбогенератора по 5000 кВт. За год

выработано 78,84·10

кВт·ч. Максимальная нагрузка станции, имевшая-

ся в году,

max

= 13500 кВт. Число часов работы отдельных турбин

7000, 7600 и 5400. Вычислить показатели режима работы станции.

Решение.
Средняя нагрузка станции:

год

ср

78,84 10

9000

8760

кВт

⋅

Число машино-часов:

7000 7600 5400 20000

Средняя годовая нагрузка турбогенератора:

год

ср

78,84 10

3940

20000

кВт

⋅

Средний коэффициент загрузки турбогенератора:

ср

тг

3940

0,788

5000

Коэффициент использования установленной мощности:

год

ср

год

8760

78,84 10

9000

0,6

8760 5000 3 8760 15000 8760 15000

⋅

⋅ ⋅

⋅

Число часов использования установленной мощности:

год

уст

78,84 10

9000 8760

8760 0,6 8760 5256 .

15000

⋅

Число часов использования максимума нагрузки:

max

год

max

78,84 10

9000 8760

8760 0,667 8760 5840 .

13500

⋅

Коэффициент резерва:

уст

max

15000

1,11.

13500

Вопросы для самопроверки

1. Особенность ТЭС в сравнении с другими предприятиями по ти-

пу отпускаемой продукции.

2. Охарактеризуйте развитие энергетики России на современном

этапе.

3. Перечислите общие закономерности развития мировой энерге-

тики. В каком направлении изменяется топливный баланс России и дру-
гих стран?

4. Изобразите и охарактеризуйте основные типы суточных графи-

ков потребления электрической энергии. Как изменится вид этих гра-
фиков в будущем?

5. Изобразите и охарактеризуйте типы графиков теплового по-

требления. В чем смысл выработки электроэнергии на тепловом по-
треблении и почему мы не можем вырабатывать таким способом всю
электроэнергию?

6. Перечислите типы электрических станций, укажите долю этих

станций в общей выработке электроэнергии и часть графика нагрузок,
которую целесообразно покрывать выработкой этих станций.

7. Опишите структуру тепловой электрической станции, ее основ-

ные и вспомогательные цеха.

8. Основные технические и экономические требования к тепловой

электростанции.

Глава вторая. ПОКАЗАТЕЛИ ТЕПЛОВОЙ И ОБЩЕЙ ЭКО-
НОМИЧНОСТИ КОНДЕНСАЦИОННЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Тепловая экономичность КЭС характеризуется значениями КПД,

удельного расхода теплоты и условного топлива или значением удель-
ного расхода ядерного топлива на АЭС. При этом на обычных ТЭС
удельный расход условного топлива является основным показателем.

Как известно, в основе цикла паротурбинной установки лежит

цикл Ренкина. На рис. 2.1 показаны схема простейшей паротурбинной
установки и циклы Ренкина для нее при работе на насыщенном и пере-
гретом паре.

Из общего выражения, определяющего термический КПД:

(

)

−

, (2.1)

для простейшей установки, работающей по идеальному циклу

Ренкина, получаем:

(

) (

)

пв

кt

пв

′

−

, (2.2)

где

q q – количество теплоты, подведенной к 1 кг пара в паровом

котле, парогенераторе или реакторе и отведенной от него в конденсато-
ре, кДж/кг;

пв

h h

′

– энтальпия воды на выходе из конденсатора и после насо-

са, кДж/кг;

кt

h h – энтальпия пара перед турбиной и на входе в конденсатор

при адиабатическом (теоретическом) расширении в турбине, кДж/кг.

Выражение (2.2) можно представить в виде:

(

) (

)

кt

пв

′

−

. (2.3)

Рис. 2.1. Схема простейшей паротурбинной установки (а) и циклы Ренкина
для нее при работе на насыщенном (б) и перегретом (в) паре:
1 – паровой котел, парогенератор или реактор; 2 – турбогенератор; 3 – конден-
сатор; 4 – насос

На рис. 2.2 изображен рабочий процесс пара в турбине в

h-s

– диа-

грамме. Из рисунка видно, что разность

кt

−

в (2.3) представляет со-

бой располагаемый (адиабатический) перепад энтальпии

H . Разность

пв

h′

−

в рассматриваемых условиях выражает затраты энергии в насо-

се

а.н

H , отнесенные к 1 кг воды при ее адиабатическом сжатии.

Таким образом, термический КПД может быть определен из зави-

симости

(

)

а.н

−

. (2.4)

содержание .. 2 3 4 5 ..