ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ

РАСХОД ТОПЛИВА НА ТЭЦ

При комбинированной выработке электрической энергии и тепла на ТЭЦ расход толива £тэи определяют для действующих станций из отчетных данных, для проектируемых — путем, расчета тепловой схемы станции с учетом всех имеющихся потерь тепла, энергии и рабочих тел в трубопроводах и аппаратах станции и расходов на собственные нужды.

Для получения энергетических и экономических показателей ТЭЦ по видам вырабатываемой продукции производят условное разделение расхода топлива £тэц на выработку электрической и тепловой энергии:

Где В* и BJ—расход топлива на производство соответственно электрической энергии и тепла, отпускаемого внешним потребителям.

Следует отметить, что научно обоснованного способа распределения общего расхода топлива на ТЭЦ — Втэц на выработку электроэнергии и тепла нет. По принятому МЭиЭ СССР методу, на выработку тепла относят расход топлива, эквивалентный количеству этого тепла с уче­том КПД парогенератора ТЭЦ—т]кЭЦ, КПД теплового потока г|Тп и расходов на собственные нужды:

_________ Q I

Вт~ ^ЭЦг, тпг, сн QP '

Где т)с н—коэффициент, учитывающий расходы на собственные нужды; QjJ —удель­ная теплота сгорания топлива.

Остальной расход топлива относят на выработку электрической энергии:

= втэц_ в1-

При принятом методе распределения топлива вся экономия от ком­бинированной выработки отнесена на электрическую энергию, так как расход топлива В* получается минимально возможным, равным, в со­ответствии с первым законом термодинамики, тепловому эквиваленту работы пара в турбине.

В расчетах, не требующих большой точности, определение расхода топлива Лтэц производят по удельным расходам топлива на выработ­ку электрической энергии и тепла на ТЭЦ:

В = Ь%Э (13 3>

Щ = Q' (13.4)

Где b I и b^—удельные расходы топлива на выработку электрической энергии и теп­ла; Э и Q — количество отпускаемых с ТЭЦ электрической энергии и тепла.

Данный способ обладает определенной наглядностью, что позволяет анализировать процессы выработки электрической энергии и тепла на ТЭЦ и определять мероприятия по повышению ее эффективности.

Определение удельных расходов топлива на выработку электриче­ской энергии и тепла на ТЭЦ производится следующим образом.

При выработке электрической энергии только комбинированным методом на внешнем тепловом потреблении (противодавленческая тур - 'бина) для представленного на рис. 12.1 простейшего случая (без реге­нерации и промышленного перегрева) расход пара в турбине при выра­ботке 1 кДж электроэнергии, в соответствии с энергетическим балан­сом, составляет:

1

D=—------- —-------- , (13.5)

(tH lT) Т]эм

Где ін и іт— энтальпия пара на входе и выходе турбины, кДж/кг; г)эм — электромеха­нический КПД турбины и генератора.

Расход тепла на выработку 1 кДж электроэнергии:

Э 1

QT = d (ін — іт) =---- .

Лэм

Удельный расход топлива в парогенераторе:

Ti 1 1

Ы =

Л! эц Ql ~ лктэц Лэм QpH '

Где ЛкЭЦ — КПД парогенераторов ТЭЦ; —удельная теплота сгорания топлива.

Удельный расход условного топлива с QS =29,31 кДж/г п р и т] к — = 0,92 и т|эм = 0,98 составит:

0,0342

К =—тЩ------------ = 0,0395 г/кДж (143 г/кВт-ч),

Лк Лэм

Что примерно в 2 раза ниже, чем при выработке электроэнергии на КЭС (см. § 64).

В реальных условиях при определении b? дополнительно учитывают КПД теплового потока г^т. п и расходы на собственные нуж;.ы:

І і

(13.6)

Т Л1ЭЦ Лэм Лт. п Лс. н QI

Удельный расход топлива на выработку тепла и-. ТЭЦ определяется по выражению:

1 і

К =

Лк Лт п Лс. н

Общий расход топлива на ТЭЦ:

Для оценки энергетического совершенства ТЭЦ применяют также показатель относительной (удельной) выработки электроэнергии на внешним потребителям тепла равно

Эт — 9TIQB т,

Где Эт — количество вырабатываемой электроэнергии на внешнем тепловом потреблении, Qb т — количество отпущенного тепла внешним потребителям из отборов турбин ТЭЦ.

Чем больше величина Эт, тем больше экономия топлива, получаемая при комбинированном варианте по сравнению с раздельным вариантом, так как больше вырабатывается электроэнергии на ТЭЦ комбиниро­ванным методом.

При выработке 1 кДж электроэнергии количество отпущенного внешним потребителям тепла равно

Яь. т~ d (»Т — *к. т).

Где d — расход пара в tv-'чнє при выработке 1 кДж электроэнергии, определяемый по формуле (13.5); tT и ЈK. t — энтальпия соответственно пара, отбираемого для внеш­него теплового потребителя, и конденсата, возвращаемого в цикл станции от внешнего потребителя,

Поэтому удельная выработка электроэнергии непосредственно на внеш­нем тепловом потреблении Звт определяется по выражению: — 1 jH — гт Ят

Зв. т='------------ " =----- ^т— *)эм =---------- Зу— Лэм - (13.8)

Где ят = 1н—ііт — действительный теплоперепад пара в турбине; ї'н — энтальпия пара на входе в турбину.

При регенеративном подогреве паром из отборов турбины конден­сата (возвращаемого от внешнего теплового потребителя в цикл стан­ции) от температуры /к. т до температуры £п. в происходит комбинирован­ная выработка электроэнергии на внутреннем потреблении.

Относительная выработка электроэнергии на внутреннем тепловом потреблении, по методу проф. Е. Я. Соколова, определяется по выра­жению:

^п. в ^к. т Hp 'п. в т

F'n — t'T 1Р~~^п. в ^т lp tn в

Где и Э£—количество вырабатываемой электроэнергии соответственно на паре,

Отбираемом для подогрева конденсата, возвращаемого от внешнего потребителя, и непосредственно для внешнего теплового потребления; Яр и Ят — действительные теп - лоперепады пара в турбине, отбираемого на регенерацию и на внешнее тепловое по­требление; tp—энтальпия пара в условном регенеративном отборе, определяемом из

T 4- t

Т 1П. В I 1к. т —

Условия, что температура насыщения пара равна tр = -------------------- ; tп в и ^п. в —

Энтальпия и температура питательной воды на входе в парогенераторы ТЭЦ; ін. т и їк. т—энтальпия и температура конденсата, возвращаемого от внешнего теплового потребителя.

Суммарная удельная комбинированная выработка электроэнергии на тепловом потреблении составляет:

Эт-= Эв т (1+7т), (13.9)

Где Зв т — удельная комбинированная выработка электроэнергии непосредственно на внешнем тепловом потреблении, определяемая по формуле (13.8).

Суммарное количество электроэнергии, вырабатываемой на тепло­вом потреблении:

3T = 3;+5P=5TQB. T. (13.10)

Данное количество электроэнергии вырабатывается на ТЭЦ с удельным расходом топлива Ьэт, определяемым по формуле (13.6).

Значения Зт и ет на современных коммунальных ТЭЦ составляют, примерно, 3,т = 0,4-^0,6 и ет = 0,15-^-0,2'.

Піри применении на ТЭЦ турбин типа Т и ПТ часть электроэнергии вырабатывается по теплофикационному циклу, часть — по конденсаци­онному. Общее количество электроэнергии является суммой двух слагае­мых:

^тэц = ^т + Эт к, (13.11)

Где Эг — количество электроэнергии, вырабатываемой по теплофикационному циклу, т. е. на внешнем тепловом потреблении; Эт. н — количество электроэнергии, вырабатыва­емой по конденсационному циклу, т. е. на паре, проходящем через конденсатор.

При этом расход топлива на производимую электрическую энергию определяется по выражению:

Зэт = ЬэтЭт + К кэт к. (13.12)

Удельный расход топлива на ТЭЦ на вырабатываемую по конденса­ционному циклу часть электроэнергии b т. к определяется по тем же формулам, что и значение bкэс на КЭС (см. § 64). Однако численные значения b%.к в реальных условиях получаются больше, чем значе­ния Ъкэс, по следующим причинам:

1) единичные мощности турбин и начальные параметры пара на ТЭЦ, как правило, меньше, чем на КЭС;

2) среднегодовой внутренний КПД теплофикационных турбин т]0» ниже, чем у конденсационных, из-за дополнительных потерь в регули­рующих органах, меньших мощностей и переменного режима их ра­боты;

3) давление в конденсаторах турбин на ТЭЦ, как правило, выше, чем на КЭС, из-за различий в конструкциях конденсаторов и перемен­ных режимов их работы, а также худших условий водоснабжения.

{Величина Эт подсчитывается по формуле (13.10) или при различных давлениях пара в отборах по формуле

Эт = і QT і -}- Эт з QT 2 ...-[- Эт і QT І,

Эt, — удельная выработка электроэнергии на отборах пара с давлени­ями рь Рг, ..., Pi, определяемая по формуле (13.9); QTi, Qtz, ..., Qn—количество от­пускаемого тепла в отборах пара с давлением рі, р2, Рг-

Величина Зт. к подсчитывается по формуле (13.11), так как полная выработка электрической энергии на ТЭЦ — Зтэц определяется уста­новленным оборудованием и обычно известна.

Количество отпускаемого тепла из различных отборов турбин ТЭЦ может быть определено по площади, докрываемой за счет каждого отбора, на годовом графике тепловой нагрузки. і

Для примера рассмотрим простейший случай, когда турбина имеет один регули­руемый отбор пара с давлением ротб=0,12—>0,25 МПа, нагрузка чисто отопительная, регулирование отпуска тепла центральное качественное при расчетных температурах воды в теплосети 150/7040.

По методике, изложенной в гл. 1, строим в определенном масштабе часовой график расхода тепла в зависимости от температуры наружного воздуха и годовой график тепловой нагрузки. Под часовым графиком расхода тепла строим графики температур сетевой воды в зависимости от наружной температуры так, как это по­казано на рис. 13.5.

На графике температур воды проводим параллельно оси абсцисс ограничивающие линии, показывающие максимально возможные температуры подогрева сетевой воды при предельных (крайних) давлениях в отборе пара. Для низшего давления в отборе рОтб МПа температура насыщенного пара составляет = 1CJ4°C. Эта линия

Проводится примерно при температуре 94°0, для верхнего давления =0,25 МГІа

И / J|с =^127'°0 — при 117'О (с учетом недогрева сетевой воды в теплообменниках, равного Д/=10°С).

При давлении р°тб =0,12 МПа покрывается тепловая нагрузка до тех пор, пока температура сетевой воды в подающей линии не будет равна 94°С. В диапазоне температур воды от 94 до 117°С происходит постепенное увеличение давления в отборе до предельного верхнего значения р°[б = 0,25 МПа. Перегрев воды выше 117°С производится в пиковых подогревателях.

Максимальная тепловая нагрузка, покрываемая при давлении в отборе р°тб=

= 0,12 МПа, определяется в режиме, когда температура сетевой воды становится равной 94^0, пропорционально отрезку АБ, так как при этом будет максимальная разность температур воды между подающей и обратной линиями (при качественном методе регулирования расход воды в теплосети постоянен и величина тепловой на­грузки пропорциональна разности температур воды).

Опуская перпендикуляр из точки А, находим температуру наружного воздуха

В, по значению которой из часового графика тепловой нагрузки определяем величину тепловой нагрузки 0.дБ и затем расположение ее на годовом графике теп­ловой нагрузки (отрезок 5—9).

Количество тепла, равное площади 5—7—8—9—5, потребляется при температурах наружного воздуха /н. в>*н в '(т. е. при т<94°!С). Покрывается оно нижним давле­нием в отборе р°тб = 0,12 МПа.

При снижении температуры наружного воздуха ниже t „ в происходит постепенное увеличение давления в отборе из условия, что тепловая нагузка подогревателя со-

Пот

Рис. 13.5. Покрытие годовой тепловой нагрузки от­борами турбин ТЭЦ

Храняется постоянной. Это достигается путем под­держания температуры воды после подогревателя по линии АВ, параллельной линии (при качествен­ном регулировании G — const, поэтому для поддер­жания Qon = const надо, чтоб1ы Дт = const).

При температуре наружного воздуха в достига­ется максимальное значение температуры воды после подогревателя, равное 117°С, которое обеспечива­ется предельным верхним давлением в отборе pj76=0,25 МПа. При этом количество тепла, покрываемое отбором пара с давлением от 0,12 до 0,25 МПа, будет равно пло­щади 10—4—5—9—10.

При снижении температуры наружного воздуха ниже ґ],^ после подогревателя сохраняется постоянная температура воды, равная U7ЧС. При этом температура воды в обратной линии растет по линии ГЕ, поэтому производительность подогревателя падает. При температурах /н-в-СГ^в производительность подогревателя может быть определена пропорционально разностям температур воды (или величинам отрезков на графике температур воды). Например, при расчетной для отопления температуре на­ружного воздуха имеем:

QBr А хвг В Г

Определив по аналогичному выражению тепловые нагрузки при двух-трех про­межуточных значениях температур наружного воздуха и отложив их на годовом графике, проводим линию 2—4. Площадь 1—2—4—10—1 определяет количество тепла, покрываемое в годовом разрезе при давлении в отборе пара р^тб =0,25 МПа. Остав­шееся количество тепла ■— площадь 2—3—4—2 покрывается пиковыми подогревателями (пиковыми водогрейными котлами).