§ 2.5. Расходы теплоты на тэц. Кпд тэц

ТЭЦ отпускают потребителям электрическую энергию и теплоту с паром, отработавшим в турбине. Принято распределять расходы теплоты (и топлива) между этими двумя видами энергии, т.е. для ТЭЦ различают показатели по выработке электроэнергии и отпуску теплоты.

1. Расходы теплоты на ТЭЦ и турбоустановку (ТУ) равны:

общий расход теплоты на ТЭЦ (теплоты сожженного топлива)

; (2.27)

общий расход теплоты на ТУ

. (2.28)

Индексы: «с» – станция; «ту» – турбоустановка; «э» – электрическая энергия; «т» – тепловая энергия (теплота). и   – теплота сожженного топлива, затраченная соответственно на производство электрической и тепловой энергии.

, (2.29)

где  – тепловая нагрузка парового котла;  – потери теплоты в котле.

Общий расход теплоты на турбоустановку Q_ту ТЭЦ равен

, (2.30)

N_i – внутренняя мощность турбины (без учета потерь в конденсаторе), кВт; Q_к – потери теплоты в конденсаторе; Q_т – расход теплоты на внешнего потребителя.

В РФ принят физический метод распределения расхода теплоты между электрической и тепловой энергией: на теплового потребителя относят фактический расход теплоты, затрачиваемый на него, а на электроэнергию – остальное количество теплоты, тогда

. (2.31)

2. Различают два вида КПД ТЭЦ и два вида КПД турбоустановки ТЭЦ:

а) по производству (и отпуску) электрической энергии

; (2.32)

; (2.33)

б) по производству и отпуску теплоты

; (2.34)

, (2.35)

где  – затраты теплоты на внешнего потребителя (теплового потребителя) с учетом _т;  – отпуск теплоты потребителю; _т – КПД отпуска теплоты, учитывает потери в паропроводах, сетевых подогревателях и др. _т = 0,980,99.

Для ТЭЦ в целом с учетом КПД парового котла _пк и КПД транспорта теплоты _тр получим:

; (2.36)

. (2.37)

Значение в основном определяется значением , значение  – значением _пк.

Выработка электроэнергии с использованием теплоты отработавшего в турбине пара существенно повышает КПД по производству электроэнергии на ТЭЦ по сравнению с КЭС и обусловливает экономию топлива.

Процесс совместного производства электроэнергии и теплоты характеризуется полным КПД ТЭЦ

. (2.38)

§ 2.6. Расход пара на теплофикационную турбину

Расход пара на теплофикационную (Т) турбину (рис. 2.2 а) определяют путем сравнения с расходом пара на конденсационную (К) турбину с такими же параметрами пара. Действительный расход пара К-турбины

. (2.39)

При отборе пара из турбины в количестве D_т внутренняя мощность ее снижается на величину . Здесь  – количество пара отбираемого из турбины на теплофикацию; i_т и i_к – энтальпия пара в отборе и на входе в конденсатор.

Для восстановления мощности турбины до первоначальной N_э необходимо увеличить расход свежего пара в количестве D₀

.

Тогда дополнительный расход пара равен

, (2.40)

где  – коэффициент недовыработки мощности паром теплофикационного отбора. Следовательно расход пара на турбину с отбором D_т и конденсацией (на теплофикационную турбину) равен

. (2.41)

Коэффициент недовыработки мощности Y_т есть относительное увеличение расхода пара на турбину на единицу количества отбираемого пара (характеризует долю недоработанного теплоперепада пара, идущего в отбор.

0  Y_т  1, причем Y_т = 0 при i_т = i_к, Y_т = 1 при i_т = i₀. Обычно Y_т = 0,30,7, в среднем Y_т = 0,5. Если D_т = 0, то D₀ = D_0(к).

Уравнение (2.41) выражает энергетический баланс турбины, связь между расходом пара и электрической мощностью турбины.

Уравнение материального баланса Т-турбины имеет вид

, (2.42)

где D_к – пропуск пара в конденсатор, он меньше, чем D_0(к).

и

. (2.43)

где – уменьшение расхода пара в конденсаторе.

Баланс мощностей в турбине с конденсацией пара и отбором (в теплофикационной турбине) выражается уравнениями

и

,

где N_вд, N_нд и N_т, N_к – мощность развиваемая ЧВД и ЧНД турбины и пара, идущего в отбор и через всю турбину в конденсатор (D_вд = D₀; D_нд = D_к).

Турбина с противодавлением (типа Р)

Общий тепловой баланс теплофикационной турбины с противодавлением (рис. 2.2 б).

. (2.44)

Выработка электроэнергии для турбины с противодавлением непосредственно зависит от пропуска пара через нее D_т (расхода пара на теплового потребителя D_т = D₀).

. (2.45)

Зависимость от D_т для турбин с противодавлением ограничивает их применение на ТЭЦ. Возможное уменьшение потребления пара D_т не позволяет обеспечивать выработку необходимой электрической мощности. Требуемая при этом дополнительная мощность усложняет всю установку.

Расходы теплоты и пара на теплового потребителя связаны уравнением

, (2.46)

где i_ок – энтальпия обратного конденсата (считаем, что невозврата конденсата от потребителя в количестве D_т нет).

Подставляя в энергетическое уравнение (2.45) турбины с противодавлением вместо D₀ величину D_т из (2.46), получим

, (2.47)

где Q_т – расход теплоты на тепловом потреблении, ГДж/ч.

Удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении кВтч/ГДж равна

. (2.48)

 = 50100 кВтч/ГДж. Этот показатель применим и для потока пара отбора в турбине с отбором и конденсацией.