6 Расходы пара, тепла и топлива на кэс с промежуточным перегревом.

Промежуточный перегрев пара применяет­ся на всех крупных КЭС с це­лью повышения их к. п. д., а также для огра­ничения конечной влажности пара в турбине при высоком его начальном давлении, когда повышение начальной температуры ограниче­но по технологическим или экономическим причинам. Благодаря ПП расход топлива ↓ на 4-7%. При промежуточном перегреве пар, проработавший в ряде ступеней (обычно — в части высоких давлений — ЧВД) турбины, отводится в промежуточный перегреватель, использующий тепло топлива, и после пере­грева возвращается к следующим ступеням (части среднего давления — ЧСД) турбины (рис. 4.1).

Рассмотрим процесс расширения и перегрева пара в h-s диаграмме.

На' – идеальное теплопадение в ЧВД

На'' – идеальное падение в ЧНД

На'=h0- h^апп0

В ЧВД р0→рпп. При рпп теоретически постоянно происходит промперегрев пара в парогенераторе до tпп ≈ t0.

На''= hпп- h'ка.

Из h-s диаграммы видно, что благодаря ПП повышается полное теплопадение пара в турбине, то 1 кг пара совершает больше работы (На'+ На''> На).

Нi' – реальное теплопадение в ЧВД.

Нi'= На'*η'0i

Нi'' – реальное теплопадение в ЧНД.

Нi''= На''*η''0i

Благодаря ПП ↑ внутренний относительный кпд из-за движения менее влажного пара.

Расход пара на турбину. D0=Wэ/ (H'i+H''i)*ηэм.

При той же мощности расход свежего пара D0 на турбину с ПП получается меньше.

d0=D0/Wэ ↓.

Расход тепла на ТУ.

Qту =D0*(h0-hпв)+Dпп*(hпп-hпп0)

Dпп=αпп*D0 (кг/с)

αпп≤1 – доля пара, который идет на перегрев.

Qту=D0*(h0-hпв+αпп*qпп)=D0*Q0

Qту=D0↓*Q0↑

Q0- расход теплоты в расчете на 1 кг свежего пара, возрастает при ПП.

Тепловая нагрузка парогенератора

Qпг=Dпг*(hпг-hпв)+Dпп*(hпп^пг-hпп^пг0)=Dпг*(hпг-hпв+αпп*qпп^пг)

qпп – расход тепла на нагрев 1 кг пара.

Qпт=Qту/ηтр

Qc=Qпг/ηпг=B*Q^рн

B=Qc/Q^рн.

Остальные характеристики такие же как для турбин без ПП, те:

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.

7 Расходы пара и тепла на теплофикационные турбины с противодавлением.

Процесс производства эл/эн на ТЭЦ характеризуется повышенной тепловой экономичностью по сравнению с КЭС, т.к. тепло отработавшего пара не теряется в холодном источнике (ОС), а используется у теплового потребителя. В случае производства эл/эн на КЭС должна получаться на водогрейных или паровых котельных с низкими параметрами пара, т.е. имеет место процесс раздельного производства электрической и тепловой энергии. На ТЭЦ имеет место комбинированное производство эл/эн и теплоты. Теплофикационные турбины бывают 2 видов:

1. С противодавлением – весь отработавший пар отправляется к потребителю. Недостаток таких турбин: невозможность независимо регулировать электрическую и тепловую мощность турбин.

2. Тепловая турбина с конденсатором и регулируемым отбором пара. Недостаток – имеется конденсатор (доп. капвложения).

Более широко используются турбины 2 типа. В таких турбинах обычно имеются потери тепла в конденсаторе, но они значительно меньше, чем на КЭС.

1. Турбины с противодавлением.

НОК – насос обратного конденсата;

i_ок – энтальпия конденсата;

i_т – энтальпия пара к потребителю с р_т

рт=0,1-1,5Мпа

рк=3-4МПа

р0→рт>>рк

1 кг пара совершает меньшую работу, чем в конденсационной турбине.

Расход пара и тепла на турбинах с противодавлением: пропуск пара через турбину D_T (кг/с) определяется отпуском тепла потребителю.

Отпуск тепла потребителю:

Q_T0 = D_T( i_T - i_OK ) ηт, ηт=0,98-0,99.

Q_T = D_T( i_T - i_OK ) – затраты тепла.

ηт== Q_T/ Q_T0 – учитывает потери тепла рассеиванием.

Когда теплота отпускается на производственные нужды – задают расход пара (кг/с). Когда теплота отпускается на СО, ГВС и вентиляцию – задают расход тепла (кВт).

Электрическая мощность турбины с противодавлением определяется пропуском пара через неё.

Н_ТА =h₀–h_TA – идеальное теплопадение;

H_Т = h₀ – h_T – реальное теплопадение.

H_Т = Н_ТА_0i , _0i=0,86-0,88

0-Т – реальный процесс расширения пара в турбине.

Пропуск пара через турбину Dт(кг/с) определяется отпуском тепла потребителю Qто (кВт).

Qто= Dт(h_т-h_ок)η_т, η_т=0,98-0,99 – кпд отпуска тепла установкой.

Qт= Dт(h_т-h_ок) – затраты теплоты на потребителя

η_т= Qто/ Qт – учитывает потери теплоты рассеиванием.

При отпуске теплоты на технологические нужды задается Dт и параметры пара, а при отпуске на коммуникационные нужды – задается Qто и параметры воды.

Электрическая мощность турбоагрегата определяется из выражения:

W_Э = D₀H_T_ЭМ= H_TD_T_ЭМ – уравнение энергобаланса турбоустановки.

qт=- количество теплоты отдаваемое 1 кг пара, отпускаемое потребителю.

электрическая мощность прямо пропорциональна теплоте отпускаемой потребителю.

Важным энергетическим показателем теплофикационной ТУ является удельная выработка энергии на тепловом потребелении.

Э_Т = W_Э/Q_Т (кВт/кВт) удельная выработка энергии

, те Эт зависит от параметров пара (свежего и отпускаемого) Чем вышет давление отпускаемого пара, тем ниже Эт (тепловая экономичность).

W_Э = Э_Т *Q_Т - значит, что при заданном тепловом потреблении вырабатывается меньше электроэнергии.

Эт= 0,2-0,65, (Эт) = кВт*ч/ГДж.

Расход тепла на турбину с противодавлением

Q_TУ =D_т(h₀ – h_0K)

Q_TУ =D_т(h₀ – h_т)+ D_т(h_т – h_0K)

Нт= h₀ – h_т

Wi= D_т(h₀ – h_т)

q_т= h_т – h_0K

Q_T= D_т(h_т – h_0K)

Q_TУ = Wi+ Q_T

Полный расход тепла принято распределять между эл и тепловой энергией.

Q_ТУ^Т = Q_T

Q_ТУ^Э = Q_ТУ – Q_T

Q_ТУ^Э = Wi

η_ту ^э= Wэ/ Q_ТУ^Э =η_эм=0,98.

Процесс выработка эл энергии на турбине с противодавлением является более экономичным, тк в них отсутствуют потери в конденсаторе.