Сущность и энергетическая эффективность теплофикации. Коэффициент теплофикации и его оптимальное значение. Удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении

Энергетическая эффективность теплофикации оценивается по значению экономии топлива ΔВ, получаемому при удовлетворении от ТЭЦ заданного энергопотребления по сравнению с расходом топлива при выработке электроэнергии на конденсатных электростанциях (КЭС) и теплоты в котельных: ΔВ = В_к-В_т, где В_к- расход топлива при раздельной выработке электроэнергии и теплоты; В_т- расход топлива при теплофикации.

Расход условного топлива, кг, на комбинированную выработку электроэнергии на ТЭЦ (без учета конденсационной выработки):

В_тэ=bb, гдеb- удельный расход условного топлива на комбинированную выработку электроэнергии(кг/кВт∙ч);

Э_т- удельная выработка электроэнергии комбинированным методом, отнесенная к единице отработавшей теплоты, кВт/ГДж, ( в том случае, когда отработавшая теплота и электроэнергия измеряются в одинаковых единицах, удельная комбинированная выработка Э_т является безразмерной величиной);

Q_т- количество отработавшей теплоты отданной в систему теплоснабжения, ГДж;

Э_т = - количество электроэнергии, выработанной комбинированным методом, кВт∙ч.

Удельный расход условного топлива на комбинированной выработке электроэнергии:b, тогда

, где η_кс- кпд котельной с учетом потерь теплоты в паропроводах между котельной и машинным залом; η_эм- электромеханический КПД турбоагрегата, т.е. произведение механического кпд турбины на кпд электрогенератора.

Удельная комбинированная выработка электроэнергии на ТЭЦ:

Э_т= Э_о+ Э_вт= Э_о∙(1 + е_т), где Э_т- полная удельная комбинированная выработка, кВт∙ч /ГДж;

Э_о-удельная комбинированная выработка на базе внешнего теплового потребления кВт∙ч/ГДж;

Э_вт-удельная комбинированная выработка на базе внутреннего теплового потребления ТЭЦ, т.е. на базе регенеративного подогрева конденсата теплофикационной установки, кВт∙ч/ГДж;

е_т= -относительная комбинированная выработка на внутреннем тепловом потреблении ТЭЦ.

Удельная комбинированная выработка электроэнергии на базе внешнего теплового потребления:

Э_о, где Δh_т=h_о-h_т = Н_т∙η_oi- действительный удельный теплоперепад пара от состояния перед турбиной до давления в отборе Р_т, кДЖ /кг;

q_т=h_т-h_кт- удельное количество теплоты , отдаваемое в систему теплоснабжения отработавшим паром кДж/кг;

Н_т- изоэнтропный теплоперепад от состояния пара перед турбиной до давления в отборе кДж/кг;

η_oi- внутренний относительный КПД турбины ;h₀- энтальпия пара на входе в турбину кДж/кг;

h_т -энтальпия отработавшего пара, кДж/кг;

h_кт-средняя энтальпия возвращаемого в регенеративную систему ТЭЦ конденсата отработавшего пара и воды компенсирующей утечки конденсата, кДж/кг:

Н_кт=φ∙h_кв+(1-φ)∙h_в, где

φ-доля возвращаемого конденсата;h_кв- энтальпия возвращаемого конденсата ;

h_в-энтальпия воды, используемой для компенсации невозврата конденсата.

φ-зависит от вида теплоносителя, характера теплового потребления и качества работы системы теплоснабжения ( при водяном теплоносителе φ=0,99-1, при паре φ=0,95-0,7).

В турбинах с промежуточным перегревом параизоэнтропийный теплоперепад Н_тявляется суммой- теплоперепада от состояния пара перед промперегревателем Р^/_ппи- теплоперепада от состояния пара после промперегревателя до давления в теплофикационном отборе Р_т : Н_т=+.

Относительная выработка электроэнергии на базе внутреннего теплового потребления ТЭЦ:

е_т=,где- действительный удельный теплоперепад пара перед турбиной до давления Р_рв условном регенеративном отборе;q_к-удельный расход теплоты на подогрев конденсата в системе регенерации;

q_р- удельное количество теплоты, отдаваемой в систему регенерации паром из условного регенеративного отбора.

Под условным регенеративным отборомпонимается отбор, энергетически эквивалентный всей системе многоступенчатого регенеративного подогрева конденсата.

Комбинированная выработка электроэнергии на базе условного регенеративного отбора равна комбинированной выработке на базе многоступенчатого регенеративного подогрева:=h₀–h_р=H_р ∙ η_oi;q_к=h_пв-h_кт;q_р=h_р–h_пв.

Под коэффициентом теплофикации α_тпонимается доля расчетной тепловой нагрузки ТЭЦ, удовлетворяемая из отборов турбин:

α_т =, гдеQ- расчетная тепловая нагрузка теплофикационных отборов турбин;Q'_т- расчетная тепловая нагрузка ТЭЦ.

Выбор оптимального значения α_т является задачей технико-экономического расчета. На практике 2 разновидности этой задачи

1.Задана расчетная тепловая нагрузка ТЭЦ -Q. Искомая величина - её оптимальная электрическая мощность N и расчетная тепловая мощность теплофикационных отборовQ. Решается при разработке схем теплофикации вновь застраиваемых районов , когда определяют оптимальную мощность вновь проектируемой ТЭЦ. При работе КЭС, ТЭЦ и районных котельных на органическом топливе одинаковой стоимости при применении серийных теплофикационных турбин значениеα_т^опт= 0,35- 0,7. Когда ТЭЦ, КЭС работают на разных видах топлива, причем ТЭЦ на более дорогом (органическом), а КЭС на более дешевом (ядерном)α_тснижается.

По найденному α_т^опт находятоптимальную удельную мощность ТЭЦ, отнесенную к единице присоединенной тепловой нагрузки:

N=ψ∙ α_т^опт∙Э_т, где ψ – коэффициент, учитывающий « привязанную» конденсационную мощность, ψ=1,05-1,1.

Оптимальная электрическая мощность ТЭЦ: N=N∙Q.

α_т^опт - соответствует максимальной удельной экономии расчетных затрат руб/год при теплофикации по сравнению с раздельным энергоснабжением на одну единицу МДж/с или Гкал/ч, присоединенной к ТЭЦ тепловой нагрузки.

2.Задана фактически установленная электрическая мощность и тепловая мощность отборов турбинQ. Искомой величиной является тепловая нагрузка Q, которую целесообразно присоединить к ТЭЦ.

Оптимальная α_т^оптсоответствует максимальной полной экономии расчетных затрат. При решении этой задачиα_т^оптобычно в 1,2-1,4 раза ниже чем при решении первой задачи.

№ 59