Тепловые и атомные электрические станции - часть 6

ния расхода отборного пара на коэффициент недовыработки. Чем ближе
регулируемый отбор к входу турбины, т.е. выше параметры отборного
пара, тем больше будет увеличение расхода пара на входе турбины, и
наоборот.

Если пар отбирается перед турбиной, например через редукцион-

но-охладительную установку (РОУ), то

= , турбина работает в кон-

диционном режиме и общий расход пара за котлом равен

0 к.т

0 к

. Если отбор пара ведется из конденсатора (при работе

на ухудшенном вакууме), то

и расход пара за котлом и на входе в

турбину равен

0 к.т

0 к

. Во всех остальных случаях

0 к.т

0 к

≥

и ко-

эффициент недовыработки

0 к.т

0 к

−

(3.3)

характеризует приращение расхода пара на входе турбины на единицу
расхода отборного пара.

При наличии отбора расход пара в конденсатор

0 к.т

0 к

0 к.т

)

y D

−

⋅

−

− −

⋅

. (3.4)

Уменьшение расхода пара в конденсатор

0 к

)

−

= −

⋅

−

(3.5)

зависит от расхода отборного пара

и теплоперепада его в про-

точной части турбины.

Теплофикационные турбины могут иметь несколько регулируе-

мых отборов. Для турбин с промышленным отбором с расходом пара

D и двумя отопительными отборами (верхним и нижним) с расходами

пара в них

т.в

D и

т.н

D зависимость (3.1) будет иметь вид

0 к

0 к.т

т.в

0 к.т

т.в

т.н

0 к.т

т.в

т.н

(

)

(

) (

)(

)

(

)(

) (

)(

)

−

(3.6)

а зависимость (3.2а) –

0 к.т

0 к

т1

т2

т.в

т3

т.н

0 к

⋅

∑

, (3.7)

где

т1

т2

т3

– коэффициенты недовыработки соответствующих

потоков отборного пара; j – номер отбора.

При включении регулируемого отбора и сохранении постоянной

электрической мощности увеличивается расход теплоты, кВт, на входе
теплофикационной турбины, который определяется (для случая без
промежуточного перегрева) как

0 к.т

пв

(

)

−

. При работе с от-

ключенным регулируемым отбором, т.е. в конденсационном режиме,
расход теплоты на входе турбины составляет

0 к

пв

(

)

−

, где

пв

– энтальпия питательной воды. Тогда в соответствии с формулой

(3.2а) имеем

0 к.т

пв

0 к

пв

(

) (

)(

)

y D h

−

⋅

−

. (3.8)

Так как

0 к

пв

(

)

−

0 к

−

, выражение для опре-

деления полного расхода теплоты на входе теплофикационной турбины,
работающей с регулируемым отбором и концентрацией пара, можно за-
писать в виде

пв

0 к.т

0 к

−

⋅

−

, (3.9)

где

0 к

h – энтальпия возвращенного конденсата;

Q – количество теплоты, отпускаемой с отборным паром.

Эта зависимость справедлива при полном возврате конденсата от-

бираемого пара в цикл электростанции.

Пусть

пв

0 к

−

⋅

−

. (3.10)

Величину

называют коэффициентом ценности теплоты отбор-

ного пара. С учетом (3.10) выражение (3.9) будет иметь вид

0 к.т

0 к

⋅

, (3.11)

отсюда

0 к.т

0 к

−

. (3.11)

Таким образом, коэффициент ценности теплоты отборного пара

представляет собой увеличение расхода теплоты на входе теплофикаци-
онной турбины на единицу количества теплоты, отпускаемой с отбор-
ным паром.

Чем выше тепловой потенциал отбираемого пара, т.е. чем больше

его параметры (давление и температура), тем большее количество теп-

лоты необходимо подавать на вход теплофикационной турбины для со-
хранения электрической мощности, соответствующей конденсационно-
му режиму, и наоборот.

В том случае, если теплофикационная турбина имеет несколько

регулируемых отборов, полный расход теплоты на входе по аналогии с
зависимостью (3.7) будет определяться по выражению

0 к.т

0 к

т1

т2

т.в

т3

т.н

⋅

, (3.13)

или при z отборах

0 к.т

0 к

⋅

∑

Здесь

т.в

т.н

Q Q

Q – расходы теплоты соответственно из промыш-

ленного, верхнего и нижнего отопительных отборов, кВт;

т1

т2

т3

ξ ξ ξ

–

коэффициенты ценности теплоты потоков пара соответствующих регу-
лируемых отборов.

Увеличение расхода теплоты при включении регулируемого отбо-

ра в соответствии с уравнением (3.11) будет иметь вид

0 к.т

0 к

−

⋅

. (3.14)

При одном и том же количестве теплоты, отпускаемой с отборным

паром, приращение расхода теплоты на входе турбины будет возрастать
с увеличением параметров отборного пара, и сокращаться с их пониже-
нием.

В том случае, если теплофикационная турбина уже отпускает из

отбора количество теплоты

Q , при изменении этого отпуска до

т1

расход пара на входе турбины также изменится. Это изменение можно
определить с учетом (3.14):

0 к.т

0 п.т

т1

(

)

′

−

⋅

−

⋅ Δ , (3.15)

где

0 к.т

Q′

– измененный расход теплоты на входе турбины.

При фиксированном месте отбора пара коэффициент

может

приниматься постоянным, так как на практике при изменении парамет-
ров отборного пара его изменение незначительно. Основное влияние на
изменение расхода теплоты на входе турбины будет оказывать измене-
ние расхода отборного пара.

Уменьшение количества теплоты, переданной в конденсатор, с

учетом зависимости (3.5) можно записать в виде

(

)

) (

)

′

= Δ

⋅

−

⋅ −

⋅

−

или, приняв, что

≈ , получим

) (

)

′

⋅ −

⋅

−

. (3.16)

Здесь

h′

– энтальпии пара на входе в конденсатор и конден-

сата этого пара на выходе из него.

Для теплофикационных турбин с противодавлением расход пара

на входе, по сравнению с чисто конденсационными турбинами той же
мощности, будет больше и может быть определен из энергетического
баланса при условии равенства внутренних мощностей, т.е.

0 к

0 т

(

)

(

)

⋅

−

⋅

−

, (3.17)

где

0 т

D – расход пара на входе турбины с противодавлением, кг/с;

h – энтальпия пара противодавления, кДж/кг.

Тогда

0 т

0 к

−

⋅

−

, (3.18)

а приращение расхода пара по сравнению с конденсационной тур-

биной той же мощности может быть найдено по формуле

0 т

0 к

−

⋅

−

⋅

−

Значение приращения

0 т

зависит от теплового потенциала (па-

раметров) пара противодавления. Если энтальпия пара противодавления
невелика и приближается к значению энтальпии пара на входе в кон-
денсатор сравниваемой конденсационной турбины, то приращение рас-
хода пара на входе теплофикационной турбины с противодавлением не-
велико, и, наоборот, приращение увеличивается с ростом энтальпии па-
ра противодавления.

Расход теплоты на турбину с противодавлением определяется как

0 т

пв

(

)

−

на

конденсационную

турбину – как

0 к

пв

(

)

−

. Увеличение расхода теплоты на турбину с противо-

давлением по сравнению с конденсационной турбиной при равенстве их
электрических мощностей и с учетом (3.18) будет составлять

0 т

0 к

0 т

пв

0 т

пв

(

)

(

)

−

⋅

−

⋅

−

Для турбины с противодавлением расход пара на входе равен рас-

ходу пара противодавления, т.е.

0 т

. Значение

D определяется по

выражению

−

при полном возврате конденсата в цикл. Здесь

Q – количество теплоты, отпущенной с паром противодавления. В ре-

зультате получим

пв

0 т

h h

−

⋅

−

⋅

−

но, так как

пв

0 к

−

≈

−

≈

−

, будем иметь

0 т

⎛

⎞

−

⋅ −

⋅

⎜

⎟

−

⎝

⎠

. (3.19)

В итоге мы получаем выражение для определения приращения те-

плоты  на  входе  теплофикационной  турбины,  имеющее  такой  же  вид,
что  и  для  теплофикационной  турбины  с  регулируемыми  отборами  и
конденсацией пара [см. (3.14)]. Это справедливо, так как режим работы
теплофикационной  турбины  с  противодавлением  есть  один  из  вариан-
тов режима работы турбины с регулируемыми отборами и конденсаци-
ей, когда проход пара в конденсатор закрыт.

3.3. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ТЭЦ

Основное требование, которое предъявляется к энергетическим

показателям работы ТЭЦ, состоит в том, чтобы они позволяли оценить
экономическую эффективность производства тепловой и электрической
энергии как отдельно по каждому виду вырабатываемой энергии, так и
при совместном их производстве.

Обычно расчеты энергетических показателей ведутся для ТЭЦ в

целом и отдельно для каждого теплофикационного энергоблока, энерге-
тического котла, теплофикационного турбоагрегата и пикового котла.
Такие расчеты осуществляются для различных временных периодов:
года, квартала, месяца, суток.

Основные энергетические показатели работы ТЭЦ отличаются от

приведенных в гл. 2 показателей тем, что на ТЭЦ необходимо оценивать
эффективность производства и отпуска электроэнергии и теплоты.

При расчетах энергетических показателей работы ТЭЦ в отечест-

венной энергетике используют два подхода.

В основу первого подхода положен принцип качественного равен-

ства (равноценности) производимых на ТЭЦ электрической и тепловой
энергии. Принимается, что количество теплоты, отданной паром в кон-
денсаторе,  и  такое  же  количество  теплоты,  полученной  в  энергетиче-
ском  котле,  равноценны.  Все  расчеты  ведутся  на  основе  закона  сохра-
нения  и  превращения  энергии  или,  что  одно  и  то  же,  первого  закона
термодинамики.  Поскольку  расчеты  проводятся  на  основе  балансовых
уравнений, то и метод обычно называют балансовым. Иногда в литера-
туре он встречается под названием «физический».

В основу второго подхода принято положение о том, что исполь-

зование  закона  сохранения  и  превращения  энергии  для  определения
экономической эффективности работы ТЭЦ и энергетических показате-
лей – условие необходимое, но не достаточное. Расчеты ведутся в соот-
ветствии  с  законом  сохранения  и  превращения  энергии,  но  с  учетом
второго закона термодинамики. В соответствии с этим законом тепловая
энергия,  имеющая  большой  энергетический  потенциал  (температуру,
давление),  всегда  производит  большую  работу,  чем  то  же  количество
теплоты  с  меньшим  энергетическим  потенциалом.  При  этом  должна
быть одинаковая температура пара при конечном расширении. Теплота
превращается  в  работу  частично,  тогда  как  работа – в  теплоту  полно-
стью.  В  соответствии  с  ограничениями,  вносимыми  вторым  законом
термодинамики, использовать балансовые уравнения, в которых имеют-
ся электроэнергия и количество теплоты разного потенциала, для расче-

та энергетических показателей нельзя, хотя это и не противоречит пер-
вому закону термодинамики.

Балансовый (физический) метод определения энергетических

показателей.

Общий тепловой баланс турбины с регулируемыми отборами и

конденсацией пара имеет вид

0 к.т

′

где

Q′

– часть общей подведенной к турбине теплоты

0 к.т

которая

полностью затрачивается на совершение внутренней работы (выработку
электроэнергии), определяемой по формуле

0 к.т

(

) (

)(

)

D h

−

Q – теплота конденсации пара в конденсаторе;

– количество теплоты, отпущенной с паром регулируемых от-

боров.

При определении количества теплоты

Q , кВт, затраченной тур-

биной на производство электроэнергии, к нему относят теплоту, отдан-
ную паром в конденсаторе

0 к.т

−

. (3.21)

Расход топлива, кг/с, в энергетическом котле для производства

электроэнергии

тр

η η

⋅

, (3.22)

где

– низшая теплота сгорания топлива;

тр

– КПД транспортировки теплоты, который учитывает потери

теплоты в окружающую среду на участке паропровода от энергетиче-
ского котла до регулирующих клапанов турбины;

– КПД котла (брутто).

Коэффициент полезного действия турбоустановки по производст-

ву электроэнергии

ту

0 к.т

−

. (3.23)

Удельный расход топлива на единицу выработанной мощности

. (3.24)

Чтобы найти секундный удельный расход топлива, в формулу

(3.24) подставим

из зависимостей (3.22), (3.23), тогда после

преобразований получим

ту

тр

бл

η η η

⋅

, (3.24)

где

бл

ту

тр

η η η

⋅

⋅ – коэффициент полезного действия теплофикаци-

онного энергоблока (ТЭЦ) по производству электроэнергии.

Удельный расход условного топлива, г/(кВт·ч), для часового пе-

риода (на выработку 1 кВт·ч электроэнергии) при

29,31

кДж/г

имеет вид

бл

3600

123

29,31

⋅

. (3.25)

Количество теплоты, полученной внешним потребителем из регу-

лируемых отборов, составляет

т.от

от.к

(

)

⋅

−

⋅ , (3.26)

где

от.к

– энтальпия конденсата отбираемого пара;

– коэффициент полезного действия теплофикационной турбо-

установки по отпуску тепловой энергии, равный КПД турбоустановки
по отпуску теплоты

ту

т.от

ту

. (3.27)

Коэффициент полезного действия энергоблока по отпуску тепло-

вой энергии

бл

ту

тр

η η η

⋅

⋅ . (3.28)

Расход топлива на производство теплоты, переданной внешнему

потребителю,

т.от

ту

тр

бл

η η η

⋅

. (3.29)

содержание .. 4 5 6 7 ..