Тепловые и атомные электрические станции - часть 16

 

123

точника  теплоты  и  наиболее  экономичного  непрерывного  и  надежного 
режима  его  работы  по  отпуску  теплоты  необходимо  располагать  дан-
ными по продолжительности периода с той или иной нагрузкой в тече-
ние всего года. 

Удобной  формой  представления  таких  данных  является  годовой 

график  продолжительности  тепловой  нагрузки.  Метод  построения  гра-
фика  продолжительности  сезонной  тепловой  нагрузки  показан  на  рис. 
6.4.  

 

Рис. 6.4. Построение графика продолжительности тепловой нагрузки: 
1 

– 

суммарная тепловая  нагрузка (

от

г.в

в

Q

Q

Q

+

+

) в зависимости от темпера-

туры наружного воздуха; 2 

–

 продолжительность наружных температур; 3 

–

 

продолжительность тепловых нагрузок 

 

Построение ведется в трех квадрантах. В левом верхнем квадран-

те построен график зависимости тепловой нагрузки от температуры на-
ружного  воздуха.  В  правом  нижнем  квадранте  приведена  кривая  дли-

 

124

тельности стояния в течение отопительного периода температур наруж-
ного  воздуха,  равных  данной  температуре  или  ниже  ее.  При  этом  ис-
пользуются  климатические  данные  о  длительности  периодов  с  различ-
ными  температурами  наружного  воздуха  (кривая 

7)  в  местности,  где 

расположены ТЭЦ и потребители теплоты. На вертикали, проведенные 
через  точки,  которые  соответствуют  длительности  стояния  различных 
наружных температур, переносятся из графика зависимости суммарного 
расхода теплоты от температуры наружного воздуха (кривая 

1) ордина-

ты, равные относительным часовым расходам теплоты при тех же тем-
пературах.  Полученные  точки  соединяются  плавной  линией,  которая 
представляет  собой  график  продолжительности  суммарной  нагрузки 

общ

от

г.в

в

Q

Q

Q

Q

=

+

+

  в  течение  отопительного  периода 

от

τ

.  По  окон-

чании  отопительного  сезона  основным  видом  теплового  потребления 
остаются  технологическая  нагрузка  и  горячее  водоснабжение,  которые 
не являются функцией наружной температуры (при построении графи-
ков рис. 6.4 технологическая нагрузка не учитывается). Площадь фигу-
ры,  ограниченной  осями  координат  и  графиком  продолжительности 
суммарной тепловой нагрузки, выражает в определенном масштабе го-
довой расход теплоты потребителями данного района. При определении 
расхода  теплоты  для  станции  необходимо  к  расходу  теплоты  потреби-
телей прибавить тепловые потери в сети. 

Базовую  часть  графика  продолжительности  суммарной  тепловой 

нагрузки составляют круглогодовые нагрузки (технологическая и горя-
чее водоснабжение), а переменную часть – сезонные нагрузки (отопле-
ние и вентиляция). Продолжительность максимальных (пиковых) нагру-
зок  относительно  небольшая,  поскольку  длительность  стояния  низких 
температур наружного воздуха невелика и составляет 10–15 % продол-
жительности  отопительного  периода.  В  зависимости  от  климатической 
зоны  продолжительность  отопительного  сезона  может  быть  равной 
2500–6000 ч/год. 

 
 

6.4. ОТПУСК ТЕПЛОТЫ ПРОМЫШЛЕННЫМ ПОТРЕБИТЕЛЯМ 

 
Промышленные  потребители  используют  в  своих  технологиче-

ских  процессах  тепловую  энергию,  поступающую  с  паром  определен-
ных  параметров.  Пар,  отпускаемый  потребителю,  должен  быть  слегка 
перегретым  (для  облегчения  его  транспортировки  по  трубопроводам). 
Давление этого пара в зависимости от требований потребителей может 

 

125

изменяться в достаточно широких пределах: от 0,2–0,3 до 1–2 МПа. 

Возможны следующие схемы отпуска теплоты с паром:  

−

 

из регулируемых отборов турбин типов П, ПТ (рис. 6.5, 

а);  

−

 

непосредственно из выхлопа турбин типа Р (рис. 6.5, 

б);  

−

 

через паропреобразовательные установки, подключенные к вы-
хлопу турбин (рис. 6.6) или к регулируемым отборам (см. рис. 
6.8). 

 

Рис. 6.5. Принципиальные схемы отпуска теплоты потребителям: 
а – из регулируемых отборов турбин типов П, ПТ; б – непосредственно из выхлопа 
турбин типа Р; РОУ – редукционно-охладительная установка; ТП – тепловой по-
требитель; НОК – насос обратного конденсата; Т – турбина; Г – генератор 

 

Количество пара, отпускаемого от ТЭЦ, колеблется в очень широ-

ких пределах: от нескольких десятков до 1000–1500 т. Конденсат отпу-

 

126

щенного  пара  в  зависимости  от  характера  технологического  процесса 
может  полностью  или  частично  вернуться  на  ТЭЦ  либо  полностью  не 
вернуться  в  пароводяной  цикл.  Возможен  возврат  конденсата  в  загряз-
ненном  виде,  что  потребует  определенных  затрат  на  его  очистку.  Все 
это  в  значительной  мере  определяет  потери  рабочего  тела,  а  следова-
тельно,  количество  добавочной  воды,  необходимой  для  его  восполне-
ния, способ подготовки ее, а также схему отпуска пара. 

Схема  отпуска  пара  внешнему  потребителю  непосредственно  из 

отбора или выхлопа турбины с возмещением потерь рабочего тела (па-
ра) химически обессоленной водой наиболее проста и дешева (см. рис. 
6.5). 

 

Рис. 6.6. Принципиальная схема отпуска пара через паропреобразовательную уста-
новку, подключенную к выхлопу турбины: 
ПП – паропреобразователь; Пе – перегреватель вторичного пара; ДН – дренажный 
насос греющего пара; ХВО – химводоочистка; остальные обозначения те же, что 
на рис. 6.5 

 
При отпуске пара от турбоустановки (

0

т

D ) отпуск теплоты потре-

бителю  зависит  от  количества  возвращаемого  (обратного)  конденсата 

о.к

D , его температуры 

о.к

t  (обычно около 70 – 90 °С) или энтальпии 

о.к

h . 

Потери пара и конденсата у потребителя, так называемые внешние по-
тери 

вн

D , возмещаются на ТЭЦ исходной сырой водой с температурой 

0

д.в

t

  и  энтальпией 

0

д.в

h

.  Перед  вводом  в  тракт  питательной  воды  турбо-

установки она может подогреваться до температуры 

д.в

t  (иметь энталь-

 

127

пию 

д.в

h

). 

Теплота,  отпущенная  внешнему  потребителю  от  турбоустановки, 

определяется по выражению 

0

0

0

0

т

т

т

о.к

о.к

вн

д.в

Q

D h

D

h

D

h

=

⋅

−

⋅

−

⋅

,                        (6.11) 

 

где  
индексом «0» обозначены показатели пара и конденсата, поступающих 
к потребителю. 

Так как 

0

т

о.к

вн

D

D

D

=

+

, то 

0

0

0

0

т

о.к

т

о.к

вн

т

д.в

(

)

(

)

Q

D

h

h

D

h

h

=

⋅

−

+

⋅

−

. 

Выразив 

о.к

D   и 

вн

D   в  долях 

0

т

D : 

0

о.к

о.к

т

D

D

α

=

⋅

  и 

0

вн

о.к

т

(1

)

D

D

α

= −

⋅

, получим 

0

0

0

0

т

т

о.к

о.к

о.к

д.в

т

(1

)

Q

h

h

h

D

α

α

⎡

⎤

=

−

⋅

− −

⋅

⋅

⎣

⎦

,                  (6.12) 

С учетом потерь на ТЭЦ расход теплоты на внешнее потребление 

составляет 

0

т

т

т

о.к

о.к

вн

д.в

Q

D h

D

h

D

h

=

⋅

−

⋅

−

⋅

,                        (6.13) 

или 

0

т

т

о.к

о.к

о.к

д.в

т

(1

)

Q

h

h

h

D

α

α

⎡

⎤

=

−

⋅

− −

⋅

⋅

⎣

⎦

,                  (6.14) 

где  

т

D  – расход пара из отбора (или выхлопа) турбины, кг/с;  

т

h  – энтальпия пара в отборе (или выхлопе) турбины, кДж/кг. 

Коэффициент полезного действия установки при отпуске теплоты 

0

т

т

т

Q
Q

η

=

. 

В рассматриваемой схеме (см. рис. 6.5)  

0

0

т

0

т

т

т

т

т

ту

т

т

,

,

,

1

D

D h

h Q

Q

Q

η

≈

≈

=

≈

≈ . 

Однако  при  использовании  высокоминерализованной  воды,  а 

также воды с высоким содержанием органических веществ химическое 
обессоливание ее при сверхкритическом давлении пара может оказаться 
нецелесообразным не только по технико-экономическим соображениям, 
но и по требованиям экологической безопасности водных бассейнов. В 
этом случае применяется схема отпуска пара из отбора турбины с вос-
полнением потерь дистиллятом испарительной установки. 

Схема отпуска пара непосредственно из отбора турбины с возме-

 

128

щением  потерь  пара  и  конденсата  дистиллятом  из  многоступенчатой 
испарительной  установки  представлена  на  рис. 6.7. В  указанной  схеме 
основной  поток  отбираемого  пара  направляется  непосредственно  по-
требителю. На испарительную установку отводится необходимое коли-
чество пара 

и

D  из того же (регулируемого) отбора. 

 

Рис. 6.7. Принципиальная  схема  отпуска  пара  из  отбора  турбины  с  восполнением 
потерь дистиллятом испарительной установки: 
ПГ – парогенератор; Кн – конденсатор; остальные обозначения те же, что на рис. 
6.6 

 
В  данном  случае  испарительную  установку  целесообразно  ис-

пользовать  также  для  подготовки  дополнительного  количества  дистил-
лята  и  покрытия  внутренних  потерь  пара  и  конденсата  фвт).  При  этом 
общая производительность испарительной установки составляет 

дист

вн

вт

пот

D

D

D

D

=

+

=

,                               (6.15) 

где 

0

вн

т

о.к

D

D

D

=

−

; 

0

т

D  – количество пара, отпущенного внешнему потребителю; 

о.к

D – количество конденсата, возвращенного от внешнего потребителя. 

В частном случае, когда 

0

о.к

вн

т

0,

D

D

D

=

=

, и 

0

дист

т

вт

D

D

D

=

+

. В 

другом  крайнем  случае,  когда  весь  конденсат,  пригодный  для  питания 
парогенераторов, возвращается от внешнего потребителя 

0

о.к

т

D

D

=

, ис-

парительная установка служит лишь для возмещения внутренних потерь 

дист

вт

D

D

=

. 

 

129

При  большой  доле  потерь  у  внешнего  потребителя  (например, 

нефтяная, химическая промышленность) требуемое количество дистил-
лята относительно велико, поэтому его целесообразно получать в мно-
гоступенчатой  испарительной  установке  (предпочтительно  замкнутого 
типа). 

Наибольшую долю отпускаемого пара из отбора внешнему потре-

бителю  при 

о.к

0

D

=   можно  оценить  на  основании  ориентировочного 

материального баланса турбоустановки: 

0

т

и

рг

к

D

D

D

D

D

=

+

+

+

∑

, 

где  

0

D  – расход пара на турбину;  

т

D  и 

и

D  – расходы пара из регулируемого отбора внешнему потреби-

телю и на испарительную установку;  

рг

D

∑

 – расход пара на регенеративный подогрев воды;  

к

D  – расход пара в конденсатор. 

Надежный  водный  режим  парогенераторов  промышленной  ТЭЦ, 

когда конденсат полностью не возвращается или бывает сильно загряз-
нен, можно обеспечить, применяя схему отпуска пара внешнему потре-
бителю через паропреобразовательную установку, подключенную к вы-
хлопу (см. рис. 6.6) или к регулируемому отбору турбины (рис. 6.8). В 
этом  случае  конденсат  греющего  пара  из  отбора  турбины  сохраняется 
на ТЭЦ и является основной составной частью питательной воды паро-
генераторов (рис. 6.8). Внешние потери пара из отбора турбины и кон-
денсата  при  этом  отсутствуют,  потери  пара  и  конденсата  на  ТЭЦ  сво-
дятся к внутренним потерям. 

Если обратный конденсат, поступающий от внешнего потребителя 

в количестве 

о.к

D , пригоден для питания парогенераторов ТЭЦ, то про-

изводительность паропреобразователя (по вторичному пару) 

пп

D  будет 

определяться  как  сумма  внешних  потерь  вторичного  пара 

вн

т.п

о.к

D

D

D

=

−

 и внутренних потерь 

вт

D : 

пп

вн

вт

т.п

о.к

вт

D

D

D

D

D

D

=

+

=

−

+

.                        (4.16) 

Недостающее  для  внешнего  потребителя  количество  пара  под 

давлением 

т.п

P ,  равное  количеству  возвращенного  конденсата 

о.к

D , 

можно отпускать непосредственно из отбора турбины в обвод паропре-
образователя  через  редукционную  установку  с  пропускной  способно-
стью 

р

о.к

D

D

=

 (см. рис. 6.8). 

 

130

 

Рис. 6.8. Схема отпуска пара потребителю через паропреобразовательную установ-
ку, подключенную к отбору турбины: 
ПД – предварительный подогреватель (конденсатор добавочной воды); ОД – охла-
дитель дренажа; П-1, Л-2 – подогреватели; ПГ– парогенератор; ПН-1, ПН-2 – пи-
тательные насосы; КН – конденсатный насос; Кн – конденсатор; остальные обо-
значения те же, что на рис. 6.6 

 
Благодаря этому сокращаются размеры (число параллельно вклю-

чаемых  корпусов)  паропреобразователей  и  вспомогательного  оборудо-
вания.  Если,  например, 

о.к

т.п

0,5

D

D

=

⋅

,  то  размеры  и  стоимость  паро-

преобразовательной установки сокращаются почти вдвое. По существу 
при этом применяется комбинированная схема отпуска пара: в количе-
стве 

о.к

D   непосредственно  из  отбора  турбины  (в  данном  случае  через 

редукционную  установку)  и  в  количестве 

вн

т.п

о.к

D

D

D

=

−

  из  отбора 

турбины через паропреобразователь. 

Общая  производительность  паропреобразовательной  установки 

пп

D  [см. (6.16)] в данном случае совпадает с производительностью мно-

гоступенчатой  испарительной  установки  с  отпуском  пара  потребителю 
из отбора турбины [см. (6.15)]. 

На  рис. 6.8 кроме  корпусов  паропреобразователя  показано  вспо-

могательное  (дополнительное)  оборудование  паропреобразовательной 
установки.