Теплофикация и тепловые сети. И тепловые

• Название: И тепловые
• Анкор: Теплофикация и тепловые сети
• Дата: 27.03.2022
• Размер: 2.4 Mb.
• Имя файла: Теплофикация и тепловые сети.docx
• Тип: Учебник; #420164
• страница: 10 из 101

т

По,


(1.78)


где Т₄ — температура рабочего тела на вы­ходе из газовой турбины, К.

Отработавшая теплота, отведенная из газотурбинной установки при температуре Т₄. используется в парогенераторной уста­новке неполностью. Часть этой теплоты от­водится в окружающую среду при темпера­туре Т₅ > Т, (см. рис. 1.14).

Коэффициент полезного использования в парогенераторной установке отработав­


' I 'I

Энергетический баланс паротурбинной установки в чисто теплофикационном ре­жиме и работе ПГУКУ по бинарной схеме ^Эт ^Этбт

б₄П_п.и = 2т⁺— = 2т⁺— =

Пэм Пэм


= Qr


(1.82)


где 2_Т — количество теплоты, отведенной от паровой турбины в систему теплоснаб­жения; э_т — удельная комбинированная

выработка электроэнергии в паровой тур­бине на единицу теплоты, отведенной в сис­тему теплоснабжения; Г)"_м — электромеха­нический КПД парового турбогенератора.


47




Из уравнения (1.82) следует


0т


1

Л „И


1 + -^


(1.83)


Удельная выработка электрической энергии в теплофикационной ПГУКУ, рабо­тающей по бинарной схеме, на единицу те­плоты, отведенной на теплоснабжение от паровой турбины,

Э_г + Э_т _ 0₄

^ЭПГУ - Q - ^эг^"^г1п.н^+эт 0'⁸⁴)

Из совместного решения уравнений (1.83) и (1.84) получаем


э_Пгу = ³


+ Э,


(1.85)


Из совместного решения уравнений (1.85) и (1.87) следует

^ЭПГУ ^{= э}г.т ^{+ э}т- (1.88)

Соотношение электрических мощно­стей при работе теплофикационной ПГУКУ по бинарной схеме:

газотурбинной установки и ПГУКУ

^r^/jVnry ^{= э}г.т^/эпгу; (I-⁸⁹) паротурбинной установки и ПГУКУ

^т/^пгу ⁼ э_т/э_Пгу; (1-90)

паротурбинной и газотурбинной ус­тановок

Э_т Э_т


Здесь э_г определяется по формуле (1.81), При э_г = 0 э_п[-у = э_т; при э_т = О


Как видно У_т/У_г < э_т/ э_г.


э_г(1 + э_т/т)"_м) из уравнения (1.91),

^ЭПГУ

^эг-

Удельная комбинированная выработка электроэнергии в паровой турбине на еди­ницу теплоты, отведенной в систему тепло­снабжения,

О-Vh))«

7'_т/7'о + (1-7'_т/7'о)(1-По,)

где 7"₀ — средняя температура подвода теп­лоты в паротурбинный цикл К, вычисляет­ся по формулам (1.69) и (1.70); Т_г — темпе­ратура отвода теплоты из паротурбинного цикла в систему теплоснабжения, К; т)" — внутренний относительный КПД паровой турбины.

Удельная выработка электрической энергии в газовой турбине на единицу теп­лоты, отведенной на теплоснабжение от па­ротурбинной установки,

ЗАВИСИМОСТЬ УДЕЛЬНОЙ ВЫРАБОТКИ
ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ПГУКУ ОТ РАСЧЕТНЫХ
ПАРАМЕТРОВ

Как видно из уравнения (1.85), удельная выработка электроэнергии в теплофикаци­онной ПГУКУ на единицу теплоты, отве­денной в систему теплоснабжения, ³ПГУ = /(^эг> ^Зт) •

Выше на рис. 1.12 были приведены зави­симости удельной выработки электроэнер­гии э_г и КПД выработки электроэнергии

Г|Э от температур рабочего тела на входе Ту и выходе из газовой турбины 7'₄.

Зависимости э_г, Т|’ = f (Т₄/Ту, Т₃/Т_{)

имеют явно выраженные экстремумы. Ха­рактер зависимости, т.е. знак производной d э _г/АТ₄ , описан выше (см. рис. 1.12).

Поскольку величина э _г входит в качест­ве множителя в правую часть уравнения (1.85), то экстремальный характер зависимо-



Рис. 1.15. Энергетические характеристики тепло­фикационной парогазовой установки ПГУКУ

Расчетные условия: Г₃/Г| = 4,34; Г| = 270 К; Г₃ =

= 1172 К; Г₅/Г, = 1,4; Г_т = 360 К (87 °C): Г)ог ⁼ °-⁸⁶’

По, = 0.82. По, = 0.82; П_зм = П*_м = л", = 0,99;
т_к= 0,97 т,;

Z — энергетическая характеристика теплофикацион-
ной газотурбинной установки э_г = f(,T_AlTy)\ 2—5 —
энергетические характеристики теплофикационной
ПГУКУ э_пгу = /(7’₄/7-₃, Г,/Г_о); 2 — при Т_й = 492 К
(Т_!/Т_о = 0,732); 3 — при Г_о = 515 К (Т_т/Т₀ = 0,699);

4 — при Г_о = 540 К (Т_т/Т₀ = 0,677); 5 — при Г_о = 557 К
(Т,П₀ = 0,646); ДГ_ср — разность средних температур
в парогенераторной установке между газом и паро-
водяным потоком, К

сти э_г =f{T\IT^) передается и на зависи­мость э_Пгу, хотя в значительно меньшей степени, так как в (1.85) входит еще величи­на э_т, не зависящая от Гд/Г}.

На рис. 1.15 приведены зависимости э_г ⁼/(⁷’4^/7’з) (кривая /)и э_пгу =f{T₄IT„ T_r/T_Q) (кривые 2—5) для разных средних ¹²

температур подвода теплоты в паротурбин­ный цикл ПГУКУ.

На энергетические характеристики э_Пгу ⁼ /(^/Tj, Г_т/Г₀) нанесена кривая ab, ограничивающая область работоспо­собности парогазовых установок. Расчет­ные значения э_Пгу> лежащие на гранич­ной кривой ab, соответстауют условию, когда разность средних температур между газом и пароводяным потоком в парогенера­торной установке равна нулю, т.е. ДГ^ = 0, Значение (^/ТЭгр ⁼ Wo - Т₅) /Т₃. При ^4^3 ^< (^4^з)гр работа ПГУКУ физиче­ски невозможна.

Во всей работоспособной области ПГУКУ, т.е. при Т₄/Т^ > (,Т₄/Т^_гр, удельная комбинированная выработка электроэнергии э пгу существенно выше, чем в газотурбин­ной теплофикационной установке (кривая /), при одном и том же значении Т₄1Ту т.е. при Т^Т_г = idem.

Из уравнения (1.85) разность удельной выработки электроэнергии в ПГУКУ и газо­турбинной установке при Т₄1Т^ = idem за­писывается так:

Дэ = э пгу ^э г ^{= э}т ^{+ э} г-Э-г/^эм

= э_т(1 +э_гл"_м). (1.92)

Величина Дэ пропорциональна удель­ной комбинированной выработке электро­энергии в паротурбинной установке, поэто­му зависит от средней температуры подво­да теплоты в паротурбинный цикл и, следо­вательно, возрастает с увеличением Т_о.

При э _г = 0, что наблюдается при - = 1, Дэ = э_т.

При Т_о = const и Т_т/Т₀ = const э_т = const.

При 1 > Т₄/Т₃> (Т₄/Г_}')_экс значение э_г возрастает от нуля при Г₄/Г₃ = 1 до (э _г)_экс приС^/Гз^.

При этом в соответствии с уравнением (1.92) Дэ увеличивается пропорционально величине 1 +э_г/Л_эм-

Однако как следует из уравнения (1.74), с увеличением 7"₀ возрастают температура рабочего тела на выходе из газовой турби­ны Т₄, отношение Т₄/Т₃ и в результате сни­жается удельная выработка электроэнергии э _г в газотурбинной установке в диапазоне Т₄/Т₃ ^> (^4^/'^з)эке> ^{в КОТО}Р°^М обычно рабо­тают эти установки.

Поэтому при изменении отношения Т₄1Т₃

разность Д э несколько снижается от макси­мального значения на границе работоспособ­ности до минимального при Т₄/Т₃ близком к единице, когда э _г = 0, а Д э = э_т.

В табл. 1.2 приведены результаты расче­та удельной комбинированной выработки электроэнергии в парогазовой установке в целом в зависимости от средней температу­ры подвода теплоты в паротурбинный цикл 7"₀ и от разности средних температур в паро­генераторной установке между газом и па­роводяным потоком Д7'_ср. Расчеты проведе­ны для тех же условий и при тех же расчет­ных параметрах и коэффициентах, что и на рис. 1.15.

При повышении средней температуры подвода теплоты 7"₀ в паротурбинный цикл увеличивается удельная комбинированная выработка электроэнергии э_т. Одно­временно вследствие повышения темпера­туры на выходе из газовой турбины 7"₄ снижается удельная комбинированная вы­работка электроэнергии в газотурбинной установке э _г, за исключением тех случаев, когда установка работает в области Т₄ / /Т₃ < (Т₄1Т₃)^.

С увеличением 7"₀ возрастает темп сни­жения э, при повышении средней разно­сти температур Д^р в парогенераторной установке. Значение Т_о, при котором в ПГУКУ достигается максимальное значе­ние эц_{Г У}. зависит от разности температур

в парогенераторной установке.

При заданных на рис. 1.15 и в табл. 1.2 параметрах газотурбинной установки Т₃/ /Г, = 4,34, Г, = 270 К, Т₅/Т_{ = 1,4 и темпе­ратуре отвода теплоты в систему тепло­снабжения Т_т= 360 К (87 °C) максимальная удельная комбинированная выработка электроэнергии в ПГУКУ достигается при следующих значениях 7"₀ и ДГ^: при Д7'_ср = 0 (теоретический случай) макси­мальное значение э _ПГу достигается при 7"₀ = 557 К, которой соответствуют началь­ные параметры паротурбинной установки р₁₀ = 13 МПа и /|₀ = 430 °C; при ДГ^ = 30, 60, 90 К максимальные значения эпгу со­ответственно равны 0,924; 0,84 и 0,756 и достигаются при Т_о = 540 К (р₁₀ = 9 МПа, /₁₀ = 430 °C); при больших значениях Д7'_ср = = 120 и 150 К максимальные значения ^ЭПГУ соответственно равны 0,681 и J,60 и достигаются при Т_о = 515 К(/?₁₀ = 6 МПа, Z_IO = 400 °C).

При Д7'_ср = 0 (теоретический случай) в теплофикационной ПГУ создаются усло­вия для максимальной удельной комбини­рованной выработки электрической энер­гии э пгу, так как при таком режиме макси­мальные удельные комбинированные выра­ботки электрической энергии в газовой э_г и паровой э_т турбине парогазового цикла