1. Вступ

Комплекс установок, пристроїв і систем, призначених для виробництва, транспортування і раціонального використання теплової енергії, являють собою систему теплоенергопостачання.

Таким чином до складу системи теплоенергопостачання входять:

1. джерело теплоти, в якому хімічна енергія палива перетворюється в теплову енергію, яка сприймається теплоносієм мережі теплопостачання;

2. система транспорту теплоносія від джерела до споживачів та, якщо теплоносій вода, – транспорту води від споживачів теплоти до джерела;

3. установки та схеми їх приєднання до теплових мереж, що забезпечують раціональне використання теплоти.

Системи теплопостачання можуть бути:

• централізованими, коли постачання теплоти до багатьох споживачів здійснюється з одного джерела;

• груповими, коли певна, відносно невелика, група споживачів одержують теплову енергію від одного джерела (будинкова котельня, чи одна котельня на декілька будинків);

• індивідуальними, коли кожен споживач (абонент) має власне джерело теплової енергії (квартирні опалювальні пристрої).

В централізованих системах теплопостачання джерелом теплової енергії необхідної кількості і потенціалу можуть бути:

- котельні, оснащені паровими чи водогрійними котлами;

- теплоелектроцентралі (ТЕЦ), в яких централізація теплопостачання поєднана зі спільним виробленням теплової та електричної енергії.

Розрізняють ТЕЦ, оснащені паровими турбінами, після яких вся відпрацьована пара використовується для теплозабезпечення споживачів – це як правило, промислові ТЕЦ, оснащені паровими турбінами з протиском (тиск пари на виході з проточної частини турбін перевищує атмосферний тиск). В таких турбінах кількість виробленої електроенергії жорстко пов’язана з кількістю пари, що виходить після турбіни і надходить до споживачів (див.рис.1-1).

Інші ТЕЦ оснащуються конденсаційними паровими турбінами з теплофікаційними відборами пари з турбін. В таких турбінах абсолютний тиск пари на виході з них складає біля 0,035÷0,05 бар, а її температура насичення близька до 30°С (див. рис.1-2).

В парових турбінах, як складових турбогенераторної установки ТЕЦ, теплова енергія пари, що надходить в турбіну, перетворюється в механічну енергію обертання ротора турбіни, яка через жорстку муфту, напряму чи через редуктор передається ротору генератора. Ротор генератора має обмотку, в яку надходить постійний струм від генератора постійного струму – збудника, що є невід’ємною частиною турбогенератора, ротор якого жорсткою муфтою зв’язаний з ротором генератора. Вироблена електроенергія індукується в обмотці статора генератора.

1.1 Економічна доцільність комбінованого (теплофікаційного) виробітку теплової і електричної енергії

В ТЕЦ ,оснащених конденсаційними турбінами з відборами, електрична енергія виробляється за рахунок теплоти двох потоків пари (рис.1-2):

а) пари, що надходить в турбіну з початковою ентальпією і розширяється в проточній частині турбіни до ентальпії , з якою і відбирається для забезпечення споживачів тепловою енергією. Кожний кілограм відібраної з турбіни пари виробляє електричну енергію в кількості, еквівалентній ;

б) пари, що проходить всю проточну частину турбіни і надходить в конденсатор турбіни, розширюється до робочого тиску в конденсаторі, якому відповідає ентальпія пари . Кожний кг цієї пари виробляє електричну енергію в кількості, еквівалентній .

Співставимо витрату теплоти на виробництво електричної енергії для варіантів роботи турбіни в чисто конденсаційному режимі, та режимі з відборами пари з турбіни.

При чисто конденсаційному режимі роботи турбіни (відбори пари відсутні) 1кг пари виробляє електричну енергію в кількості, еквівалентній , кДж/кг.

При цьому витрата теплоти на виробництво цієї кількості електроенергії дорівнює

, кДж/кг, (1-1)

де - ентальпія конденсату після конденсатора турбіни, кДж/кг,

а являє собою теплоту, що відбирається (втрачається) від кожного кг пари, що надійшла в турбіну.

Очевидно, що , кДж/кг.

При роботі конденсаційної турбіни з відборами пари та ж сама кількість електричної енергії виробляється кг пари, що проходить всю проточну частину турбіни і надходить в конденсатор ( ), та кг пари, яка відбирається з проточної частини турбіни, тобто:

. (1-2)

При цьому витрата теплоти на виробництво тієї ж самої кількості електроенергії дорівнює:

(1-3)

Порівнявши величину з (1-1 ) і з (1-3 ) бачимо, що , оскільки .

Це свідчить про економічну доцільність роботи конденсаційних турбоагрегатів з відборами пари з парових турбін.

Економія теплоти при вироблені електричної енергії на основі зазначених вище двох потоків пари порівняно з виробленням електричної енергії лише потоком пари, що надходять в конденсатор, дорівнює:

Підставивши замість ( ) його значення з формули (1-2) маємо:

Оскільки для конкретної турбіни співвідношення

- величина стала, тоді

, (1-4)

Таким чином величина зростає зі збільшенням кількості відібраної з турбіни пари ( ) та зі зменшенням параметрів пари, що відбирається .

Всіх споживачів теплової енергії можна розділити на 2 основні групи:

• промислові споживачі;

• побутові споживачі.

Характеристика систем теплопостачання промислових підприємств визначається для кожного із них особливістю теплотехнологічних процесів і носить індивідуальний характер для різних промислових підприємств.

Тепловими навантаженнями побутових споживачів являється:

• опалення житлових, адміністративних, промислових приміщень;

• гаряче водопостачання на побутові потреби, комунальні установи та промислові потреби;

• вентиляція приміщень.

Контрольні питання.

1. Які складові частини системи теплопостачання?

2. Перерахуйте можливі джерела теплової енергії.

3. В чому суть комбінованого виробітку теплової та електричної енергії?

4. Чому вартість електроенергії при її виробітку в конденсаційних турбогенераторах вища, ніж в турбогенераторах з протитиском або в конденсаційних турбогенераторах з розвиненими відборами пари?

5.Як визначається величина економії теплоти при виробітку електроенергії в конденсаційних турбінах за рахунок відборів пари з них?