ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОФИКАЦИИ

Комбинированный метод производства электрической и тепловой энергии на ТЭЦ является наиболее совершенным методом современ­ной энергетики, так как при этом расходы топлива значительно мень­ше, чем при раздельном методе, когда электроэнергия вырабатывается на КЭС, а тепло — в котельных. Эффективность комбинированного ме­тода наглядно видна из сопоставления термодинамических циклов и ко­эффициентов использования тепла топлива ТЭЦ, КЭС и котельных. На рис. 13.1 показаны простейшие идеальные циклы КЭС и ТЭЦ.

В цикле КЭС процесс расширения пара в тур­бине происходит до давления в конденсаторе, опре­деляемого температурой охлаждающей воды, по линии 4—8. Количество тепла топлива, преобразуе­мого в электрическую энергию, измеряется пло­щадью 9—2—3—4—8—9, а отводимого в окружа­ющую среду с охлаждающей водой в конденсато­ре — площадью 9—8—&—10—9.

Рис. 13.1. Простейшие идеальные циклы КЭС и ТЭЦ в TS- диаграмме

Коэффициент использования тепла топлива, представляющий со­бой отношение тепловых эквивалентов полезно отпускаемых видов продукции к сожженному топливу, для КЭС определяется по выра­жению:

Лис^к т = ^КЭс/ Фтопл>

Где Зкэс—количество отпускаемой электроэнергии; Qtom=.BQh—тепло сожженного топлива (здесь В—расход топлива; —низшая теплота сгорания единицы топ­лива).

В идеальном случае л? СпСт = 3кэс/(3кэс + QK)~0,5, так как в кон­денсаторе современных КЭС отводится (и бесполезно теряется) в окру­жающую среду около 50% подведенного в цикл тепла.

В реальных условиях помимо потерь в конденсаторе имеются потери в парогенераторе, турбине, генераторе, вспомогательных и передающих устройствах (теплообменниках, трубопроводах и т. п.), а также расходы энергии на собственные нужды станции (при­готовление и подача топлива, подпиточной воды, воздуха на горение, отвод дымовых газов и т. п.). Вследствие этого фактический КПД по отпускаемой электроэнергии на КЭС составляет 35—40%.

В цикле ТЭЦ процесс расширения пара в турбине происходит до давления, определяемого температурой отпускаемого тепла, которое является более высоким, чем в конденсаторе КЭС по линии 4—5. В результате количество тепла топлива, преобразуемого в электриче­скую энергию и измеряемого площадью 1—2—3—4—5—1, получается меньше. Зато оставшееся тепло пара, измеряемое площадью 1—5— 6—7—1, не теряется, а используется для удовлетворения нужд тепло­вых потребителей (см. рис. 13.1).

Коэффициент использования тепла топлива на ТЭЦ определяется выражением:

Т1и^п! т= (^тэц ~Ь Фв. п)/@топл>

Где ЗТЭц—количество отпускаемой электроэнергии с ТЭЦ; QB п — количество от­пускаемого с ТЭЦ тепла для внешних потребителей; Q топл — ТеПЛО СОЖЖЄННОГО ТОП - лива.

В идеальном случае ц ії? пЦт= (3Тэц + <3в. п.)/(3тэц + QB. n-) = 1, а в реальных условиях, с учетом потерь на станции и тепловых сетях, 70—75%, т. е. в 2 раза выше, чем на КЭС.

При выработке тепла в котельных коэффициент использования теп­ла топлива В идеальном случае равен т= <Зв. п/<Зтопл = <3в. п/<3в. п= = 1, а в реальных условиях составляет примерно от 50%—для мел­ких местных котельных на твердом топливе до 85%—для крупных районных котельных на жидком топливе.

Таким образом, при комбинированном методе электроэнергия и тепло вырабатываются с КПД 70—75%, при раздельном методе — электроэнергия с КПД 35—40%, а тепло в среднем с КПД 70%.

Коэффициент использования тепла топлива на ТЭЦ n не при­

Меним для количественной оценки энергетической эффективности теп­лофикации, так как численная величина его не зависит от соотноше­ний вырабатываемых количеств электроэнергии и тепла, а определя­ется только суммой их тепловых эквивалентов. Поэтому значения ^ЭЦ могут быть одинаковыми при различном соотношении •Этэц/QB-n. Между тем экономия топлива при комбинированном мето­де по сравнению с раздельным методом будет тем больше, чем боль­ше будет вырабатываться на ТЭЦ электроэнергии, так как КПД КЭС значительно ниже, чем КПД котельных, и, следовательно, при раз­дельном варианте потребовалось бы больше топлива.

Количественная оценка эффективности теплофикации проводится
по величине экономии топлива АВ, получаемого на ТЭЦ, по сравнению с расходами топлива на КЭС и котельной при производстве (выработ­ке) одинаковых количеств электрической энергии и тепла:

Л В = Bp — Вк,

Где £р и Вь — расход топлива при раздельном и комбинированном методах.