Энергетический баланс для кэс без внешних потерь

(по отношению к временному промежутку)

Расход теплоты с промежуточным перегревом

D_пп- расход пара через промежуточный пароперегреватель h₀, h_пв – энтальпия пара перед турбиной и питательной воды

- энтальпия пара после и до промежуточного пароперегревателя

Для сопоставления тепловой экономичности электростанции применяется удельный расход условного топлива

- КПД станции

Q=29308 кДж/кг

Если принять , то г/кВт*ч

На 1985 год г/кВт*ч

Последние годы на Смоленской ГРЭС г/кВт*ч

Если на парогазовых технологиях создать ТЭЦ, то г/кВт*ч

Показатели тепловой экономичности тэц

Теплофикация – централизованное снабжение теплотой внешних потребителей от ТЭЦ на базе комбинированного производства теплоты и электроэнергии.

Комбинированное производство (выработка электроэнергии и тепловой энергии) – процесс, при котором теплота работающего тела частично или полностью отработавшая в тепловом двигателе используется для покрытия внешних и внутренних тепловых нагрузок.

Внешние нагрузки – отопление, вентиляция, ГВС, а также технологические нагрузки.

Внутренние нагрузки – использование отработавшего пара для нагрева рабочего тела теплового двигателя (регенерация теплоты).

Теплофикация дает экономию топлива по сравнению с раздельным теплоснабжением (на КЭС вырабатывается электроэнергия, на ТЭЦ тепло).

Рассмотрим случай идеальной паротурбинной установки, работающей по циклу Ренкина в T, S – диаграмме.

При выработке турбиной только механической (электрической) энергии, когда пар расширяется до p в конденсаторе (т.8) ( в идеальном случае t в т.8 = t окр. среды), преобразовавшаяся в механическую энергию теплота определяется площадью 2, 4, 5 , 6, 8, 2, а теплота , отданная в окружающую среду – площадью 1, 2, 8 , 9 , 1.

При комбинированной выработке энергии, теплота должна пускаться к потребителю при t>t окр. среды, только в этом случае она может быть использована потребителем.

В этом случае уменьшается выработка энергии и становится эквивалентной площади 3,4,5,6,7,3, а теплота отработавшего в турбине пара – площадь 10, 3, 7, 9, 10 не теряется в окружающую среду, а используется потребителем, отпадает необходимость в отдельной котельной и экономится часть топлива.

Экономия топлива при комбинированной выработке энергии по сравнению с раздельной определяется по формуле:

(1)

– расход топлива на КЭС, вырабатывающей только электроэнергию

расход топлива в котельной

– полный расход топлива на ТЭЦ, отпускающей теплоту и электроэнергию, включая пиковые котлы.

> чем при чисто конденсационном режиме, т.к. на ТЭЦ в электроэнергию переходит меньшая доля теплоты 1 кг пара (3,4,5,6,7,3<2,4,5,6,8,2), однако величина расхода топлива на ТЭЦ Δ благодаря комбинированному процессу < исключительного расхода топлива в отдельной котельной.

, но Δ

Если на КЭС вырабатывается такое же количество энергии, как на ТЭЦ, то КЭС потребуется расход теплоты:

, (2)

где Э_{т –} количество энергии, выработанной на ТЭЦ комбинированным способом,

ƞ_т- термический КПД идеального цикла на КЭС.

Если при выработке электроэнергии на ТЭЦ отпускается внешним потребителям Q_вн (10,3,7,9,10), то расход теплоты топлива в идеальной котельной:

Q_кот=Q_вн

Суммарный расход теплоты топлива на ТЭЦ:

Q_тэц=Э^т+Q_вн (3)

Подставив (3) и (2) в (1), получим:

(вместо B берем Q)

Q_эк=( + Q_вн)-(Э^т+Q_вн)

После преобразования: Q_эк=Э^т(

Уравнение экономии топлива на единицу отпускаемой теплоты:

q_эк= Э^т(

Э^т-удельная выработка энергии на тепловом потреблении.

В идеальном цикле Ренкина:

Э^т= квт*ч/ГДж.

h пара перед турбиной,

h пара в отборе или противодавлении,

h возвращаемого конденсата.

Э^т характеризует отношение теплоперепада пара в турбине к теплоте, отдаваемой отработавшим паром потребителю.

Из (4) можно сделать вывод:

1. В идеальной установке удельная экономия топлива прямо пропорциональна удельной выпарке энергии на тепловом потреблении Э^т и тем больше, чем ниже

η замещаемой установки,работает по чисто силовому режиму.

2) Экономия топлива,даваемая ТЭЦ, принципиально не может быть определена по показателям только самой ТЭЦ.Она такжек определяется показателями замещаемых источников эл-ии.

Рассмотрены ид. Установки.

Для расчёта экономии на реальных ТЭЦ учитывается ряд других факторов.

Гл фактор определяет экономию топлива явл-ся .

Расход пара на теплофикационную турбину(ТФТ).

На ТЭЦ применяют ТФТ с конденсацией пара и с регелируемым отбором пара.

Расход пара на ТФТ целесообразно определять путём сравнения с расходом пара на конденсационную турбину с аналогичными параметрами пара.

=

При отборе пара избины в количестве D внутренняя мощность уменьшается на величину D =(h -h )

h , h - h пара в отборе и на входе в К.

Для восстановления мощности турбины до первоначального необходимо увеличить расход свежего пара на турбину, который определяется из выражения:

∆ = D

Расход пара на турбину с отбором D и конденсацией пара будет:

= + D

y -коэф-т недовыроботки мощности паром отбора,который хар-ет долю недоработанного перепада,идущего в отбор.

= + y D или = + y D

y -определяет относительное увеличение пара на турбину на единицу кол-ва отбираемого пара.

y =

y -используется в пределах от 0 до 1

y =0 когда =

y =1 когда =

обычно y =0,3-0,7

( ***)-энергетическое уравнение турбоагрегата, выражает энергетический баланс-связь между расходом пара и электрической мощностью агрегата.

= +

Пропуск пара в К турбины по сравнению с той же электрической мощности уменьшится:

= -(1- y )

Баланс мощности в турбине с конденсацией пара и отбором выр-ся след. ур-ями:

=

Мощность развиваемое цилиндром высокого давления

=

Мощность пара,идущего в отбор

идущего в кондесатор

=

=

=

Основное свойство турбины с противодавлением закл-ся в непосредственной зав-ти выработки Эл. мощности от пропуска пара через турбины т.е от расхода теплоты:

=

Это свойство определяет применение этих турбин на ТЭЦ т.к возможное уменьшение потребление пара, увеличивает выработку мощности,поэтому их применяют при постоянной тепловой нагрузке.

Влияние начальных параметровна тепловую экономичность турбоустановок.

Экономичность паратурбин тепловой эл-ии зависит от начальных и конечных параметров рабочего тела.

За начальные параметры принимают и свежего (острого) пара перед стопорным клапаном турбины.

За конечные параметры принимают и парасодержание Х отработавшего пара.

Увеличение начальных параметров приводит к увеличению термичесеого

Теплосилового цикла,одновременно это приводит к уменьшению надёжности и длительности работы материалов,а также к увеличению начальной стоимости оборудования.

Целесообразный предел применения тех или иных начальных параметров зависит от уровня развития металлургии и машиностроения и определения освоенной технологией производства новых высокопрочных и жаростойких сталей.

= =1- цикл карно

, -начальные и конечные t цикла(в К)

В современных турбоустановках изм-ся в пределах: =295-310 К(22-37 С)

Зададимся =600,800,900 К(327,527,627 С)

=0,5 , 0,625 , 0,667

725 К-применение углеродистых сталей

825 К-низколегированные стали,перлейного класса

870,900 К-стали аустенитного класса

Повышение начальной t выгодно и в цикле Ренкина.

При повышении T₀ после расширения пара в турбине степень сухости пара повышается, что положительно влияет на работу турбины. В практике эксплуатации режим работы поддерживается таким, чтобы влажность не превышала 12%, иначе возможно разрушение последней степени турбины.

Влияние температур на турбоустановки неодинаково.

– располагающая теплопередача при адиабатическом расширении

– расход теплоты или подвод теплоты

– h на выходе конденсата

Повышение начального p связано с повышением температуры насыщенного пара, т. е. повышение средней t подвода теплоты повышение КПД цикла. Однако с повышением p КПД цикла сначала повышается, а потом падает (из h, S – диаграммы).

Условием максимального КПД является равенство отношений изменений теплоперепада и отвода теплоты , т. е.:

Повышение КПД цикла будет более значительным, если с повышением начальной t будет повышаться и начальное p.

С повышение t и p, КПД цикла возрастает.

Кривые КПД цикла дают 1-ое приближение…

Следующий шаг – учёт энергетических потерь турбины, т. е. введение внутреннего КПД турбины .

также зависит от начальных параметров пара.

С увеличением t₀ снижается плотность пара и повышается его удельный объём снижение потерь на трение, снижение потерь из-за протечек через зазоры, снижение конечной влажности пара возрастает.

Повышение начального p пара действует на в обратном направлении: плотность увеличивается, уменьшается удельный объём и возрастают потери, повышается конечная влажность пара.

В результате максимальные значения снижаются в сторону меньших значений p₀.

Стандарты параметров пара:

и

и

Конечные параметры пара также влияют на эффективность цикла.

Влажность. Ограничения конечной влажности пара 12-14% обуславливается эрозией последних лопаток, скоплением влаги, выделяющейся из общего потока, снижением КПД последних ступеней, которые работают на влажном паре.

На каждый дополнительный процент влажности снижается КПД составляющий 0,5-1%, поэтому не все точки могут быть кривой могут быть использованы.

Такие значения начальных t и p, соответствующие заданной конечной влажности пара в турбине, называются сопряженными начальными параметрами. Они располагаются на h,S-диаграмме на одной общей линии рабочего процесса в турбине, приводящие к заданной конечной влажности.

Пример:

Влажность 13%

600⁰C и 20 МПа

540⁰C и 14 МПа

480⁰C и 9 МПа

Конечное давление.

При понижении конечного p на выходе из турбины повышается тепловая экономичность цикла Ренкина.

p в конденсаторе

t отвода теплоты

адиабатный теплоперепад

КПД цикла

Пример:

При это t насыщения 33⁰C.

Величиной конечного p воздуха определяется t охлаждающей воды. Для интенсивного теплообмена воздуха разность t между паром и охлаждающей водой равняется 10-15⁰C.

В реальных условиях конечное давление p выбивается из 3-4 кПа при этом t конденсации . Однако дальнейшее понижение температуры конденсации связано с дополнительными расходами на увеличение поверхности теплообмена конденсатора.

Величина зависит от кратности охлаждения m.