4 Баланс тепла и кпд конденсационной электростанции (кэс).

Тепловая схема простейшей конденсационной электростанции.

ПГ – пароперегреватель;

Т- турбина ;

ЭГ – электрический генератор;

К – конденсатор;

ПН – питательный насос.

Qс – теплота сжигаемого топлива

Wэ – полезная эл мощность

∆Qпг – потери теплоты в ПГ

Qтр – транспортные потери теплоты

Wм – потери механической мощности в турбине

Wг – потери мощности в эл/генераторе

Qк – потери тепла в конденсаторе

Qпг – тепловая нагрузка парогенератора

Qту – расход теплоты на турбоустановку

Тепловой баланс КЭС:

Qс = Wэ+∆Qпг+ Qтр+ Wм+ Wг+ Qк

КПД КЭС по производству электроэнергии: ηс= Wэ/ Qс.

КПД КЭС зависит от η отдельных элементов.

Тепловой баланс парогенератора:

Qс= Qпг+∆Qпг,

ηпг=Qпг/Qс,

∆Qпг≈(6-10)% Qс

ηпг = 0,9-0,94

Тепловой баланс паропровода свежего пара:

Qпг = Qту+ Qтр

ηтр= Qту/ Qпг

Qтр=1% Qпг

ηтр= 0,99

Тепловой баланс турбоустановки:

Qту= Wэ+∆Qту

∆Qту= Wм+ Wг+ Qк

ηту= Wэ/ Qту.

ηту= 0,44-0,46

ИТОГО:

КПД КЭС:

ηс= Wэ/ Qс= ηпг* ηтр* ηту= Qпг/Qс * Qту/ Qпг * Wэ/ Qту = Wэ/ Qс

ηс=0,39*0,44.

Данный кпд называется кпд брутто, тк он не учитывает расход эл/энергии на собственные нужды эл/ст, которые составляют 4-6% от Wэ (Эсн = Wсн/ Wэ , внутренние нужды вкл в себя подачу воды, дымососы, вентиляторы и тп.

Кпд нетто: ηс^н= Wэ- Wсн/ Qс; ηс(1-Эсн); ηс^н=0,37-0,41.

5 Расходы пара, тепла и топлива на кэс без промежуточного перегрева.

Расход пара на конденсационный турбо­агрегат Do, кг/с, определяется из условия энергетического баланса: D*Hi*ηм*ηг=Wэ, Hi=Ha*η0i откуда D0=Wэ/Ha* η0i*ηэм, ηэм=ηм*ηг, где W_э — электрическая мощность генератора, кВт; H_a = i₀ - i_к.а и Н_i = H_a η_оi — соответственно адиабатное (изоэнтропийное), располагаемое и действительное теплопадение пара, кДж/кг; i₀ — начальная энтальпия пара перед турби­ной, кДж/кг; i_к.а — конечная энтальпия пара в турбине в идеальном процессе, кДж/кг.

Чем выше теплопадение, тем меньше расход пара на турбину.

Мерой технического совершенства конден­сационного может служить удельный расход пара d₀, кг/кДж, равный с учетом предыдущего уравнения d0=D0/Wэ=1/Ha*ηэм*η0i.

Для условий рабочего процесса современ­ных паровых турбин d_о — 0,8 г/кДж, или около 3кг/(кВт-ч).

Удельный расход пара не характеризует полностью тепловую экономичность турбоуста­новки. На величине d_о не отражается непо­средственно потеря тепла в холодном источ­нике (в конденсаторе турбины). Мерой тепло­вой экономичности служит расход тепла.

Расход тепла на турбоустановку без про­межуточного перегрева пара за единицу вре­мени Q_Ty, кВт, равен разности количеств те­пла, подведенного к ней со свежим паром и отведенного с питательной водой: (пусть расход питательной воды принимает­ся равным расходу све­жего пара D_o): Qту=D0*(i0-пвi)

Показателем тепловой экономичности, рав­ноценным к. п. д. турбоустановки, служит удельный расход тепла: qту=Qту/Wэ=d*(i0-пвi), где Q_TУ и W_э измеряются в одинаковых еди­ницах (кВт), a d₀ — в кг/кДж. При этом удельный расход тепла — величина, обратная к. п. д. турбоустановки: qту=1/ηту, ηту=Wэ/ Qту (ηту=0,44-0,46).

Удельный расход тепла на турбоустановку qту величина безразмерная, qту ≈2,2- 2,3.

Тепловая нагрузка парогенераторной уста­новки, кВт: Qпг=Dпг*(iпг-i^пгпв)=Qту/ηтр.

Тепловая нагрузка парогенераторной уста­новки Q_ПГ и расход тепла топлива Q_С связаны выражением : Qc=Qпг/ηпг, ηпг=100-, гдеq_j— потери тепла в парогенераторе, %, а именно: q₂ —потеря с физическим теплом уходящих газов (4-6%); q₃ + q₄ —со­ответственно потери от химической и механи­ческой неполноты сгорания топлива (1-2%); q₅ —потеря тепла рассеянием в окружа­ющую среду (0,5%); q₆ —потеря с физическим теплом жидких шлаков (при удалении шлака в жидком состоянии) (0,5%).

к. п. д. парогенератора 90—94%.

Расход тепла топлива, выраженный в кДж/ч, составит: Qc=B*Q^рн, где В — расход топлива на парогенератор, кг/с; Qp_h = 29,3 кДж/кг— теплота сгорания топлива.

Общее уравнение теплового баланса элек­тростанции имеет вид: B*Q^рн*ηс=Wэ → В= Wэ/ Qрн*ηс, где η_С = η_ТУ η_ТР η_ПГ.

Наряду с к. п. д. электростанции показателем ее экономичности служит удельный расход условного топлива b, кг/кДж : by=By/Wэ= 1/Q^рн*ηс или т.у.т./(кВтч): by=123/ ηс.

Таким образом, удельный расход условно­го топлива обратно пропорционален к п. д. электростанции и прямо пропорционален удельному расходу тепла на электростанцию.