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: 6 из 101

Отредакции. Приведенный метод расчета расхо­дов топлива на выработку электрической и тепловой энергии в теплофикационном цикле назван его авто­ром «физическим» методом [27]. За рубежом этот ме­тод не применяется; рядом специалистов в СССР и России в разное время предлагались и предлагаются до сих пор другие методы, а в РАО «ЕЭС России» с 1996 г. применяется метод ОРГРЭС [167, 168].

ную выработку электрической энергии Ь* на

ТЭЦ на твердом топливе в зависимости от типа турбинного оборудования:

для турбин Р-50-130 и Р-100-130 Ь* = = 0,160—0,162 кг/(кВт-ч);

для турбин Т-100/120-130 и Т-175/210-130 b\ = 0,160—0,165 кг/(кВт-ч);

для турбин Т-180/215-130 и Т-250/300-240 b\ =0,165—0,170 кг/(кВт-ч).

При газомазутном топливе значение б’ уменьшается на 4—5 %.

Здесь и в дальнейшем в гл. 1 под й’ по­нимается удельный расход топлива на вы­работку электрической энергии, это так на­зываемый удельный расход топлива {брут­то) ь^э_бр.

Удельный расход топлива на отпуск электрической энергии, это так называемый удельный расход топлива {нетто)

Стго = *бр/(1-Фе.н). (^1Л9)

где (р_сн — коэффициент расхода на собст­венные нужды станции; в зависимости от вида топлива (газомазутное или твердое) и типа электростанции (КЭС или ТЭЦ) Ф_сн = 0,04—0,08.

При выработке на ТЭЦ электрической энергии конденсационным методом пар из регенеративных отборов турбины также ис­пользуется для подогрева потока конденса­та, направляемого из конденсатора в котел. На базе этого регенеративного подогрева также вырабатывается комбинированным методом некоторое количество электриче­ской энергии.

Удельный расход условного топлива на выработку электрической энергии на ТЭЦ 28

конденсационным методом, кг/(кВт • ч), оп­ределяется по формуле где г|_0(Т — внутренний относительный КПД конденсационного потока теплофикацион­ной турбины; г|_п — термический КПД кон­денсационного цикла теплофикационной турбоустановки,



Т_к т — температура отвода теплоты из кон­денсационного цикла теплофикационной турбины, К, равная температуре насыщения пара, отводимого из последней ступени турбины в конденсатор; Т_о — средняя тем­пература подвода теплоты в цикл, опреде­ляемая по (1.8) или (1.10).

На рис. 1.5 приведены значения б’_к для

теплофикационных турбин разного типа в зависимости от доли конденсационной выработки при работе на твердом топливе. При газомазутном топливе уменьшает­ся на 4—5 %.

Средний удельный расход условного то­плива на выработку электроэнергии на ТЭЦ с учетом как комбинированной, так и кон­денсационной выработки

\.СР = (*^ЭА + <_КЭ_ТК)/Э, (1.22) где Э_т подсчитывается по (1.5).

Средний удельный расход условного то­плива на отпуск электроэнергии от ТЭЦ оп­ределяется по (1.19).

Для предварительных расчетов можно принимать для ТЭЦ Ф_{с н} = 0,06—0,08, мень­шее значение для газомазутного, большее — для твердого топлива.

По заданному значению полной выра­ботки электрической энергии на ТЭЦ Э и

bi.K ,кг/(кВт-ч)



Доля выработки электроэнергии по конденсационному циклу

Рис. 1.5. Удельный расход условного топлива (брутто) б’_к на выработку электрической энер­гии по конденсационному циклу на ТЭЦ при работе на твердом топливе

известной выработке на базе теплофикации Э_т легко найти

Э_ТК = Э-Э_Т. (1.23)

При использовании пара разных давле­ний из отборов турбины, что обычно имеет место при удовлетворении отопительно­вентиляционной нагрузки, когда по клима­тическим условиям расход теплоты сильно изменяется в течение года, значение Э_т должно подсчитываться по формуле Э_т^{- Э}т1 Sil ^{+ э}т2бт2 ^{+ -}"^{+ э}тлбтл’ 0-24)

где э_т1, э_т2, ..., э_т„ — удельная выработка энергии на базе теплофикации при давлени­ях в отборе р,, р₂,..., р„; б_т1, _т2,..., Q_yn — отпуск теплоты при давлениях в отборе рр Р2> -’Рп-

С достаточной для практических расчетов точностью комбинированная выработка элек­троэнергии при переменном давлении в отборе

Э_т может быть подсчитана как выработка при не­котором постоянном эквивалентном давлении отбора, выбранном из условия, что комбиниро­ванная выработка при этом давлении теоретиче­ски равна суммарной выработке при перемен­ном давлении. Температура насыщения пара при эквивалентном давлении

Т’тср ⁼ GtI^tI ⁺ 6t2^t2 ⁺ - ⁺ бтпТ'тп’ 0-25) где Г_т1, Г_т2, .... Г_тя — температуры насыщения, соответствующие давлениям р_}, р₂,.... р„;

бт1 = б_т1/бт' бт2 ⁼ бтг^бт’ бтл = бти^бт ! Q_T — суммарное количество отработавшей теплоты.

Количество теплоты, отпущенной с ТЭЦ,

е=&/п_с._т. 0-26)

где Q_a — теплота, отданная тепловым по­требителям (абонентам); Т1_{С т}— КПД тепло­вой сети от ТЭЦ, учитывающий тепловые потери сети.

Количество теплоты, отпущенной от

ТЭЦ, является суммой двух слагаемых:

б=б_т+б_р, о.27)

где Q_T — теплота из отборов турбин; Q_p — теплота непосредственно из котлов.

Расход топлива на выработку теплоты на ТЭЦ



где Ь* — удельный расход условного топ­лива на выработку теплоты на ТЭЦ.

Удельный расход топлива на выработку теплоты на ТЭЦ, кг/ГДж

b', = 34,1 /п_кс, (1.29а)

или, кг/Гкал

b} = 143/Т1_КС, (1.296)

где 34,1 и 143 — количество условного топ­лива, кг, при сжигании которого выделяется 1 ГДж или 1 Гкал теплоты.

29

3. 
   ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДА ТОПЛИВА НА РАЗДЕЛЬНУЮ ВЫРАБОТКУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ И ТЕПЛОТЫ
   

Расход топлива при раздельной выра­ботке теплоты н электрической энергии также является суммой двух слагаемых:

в_р = в_рэ + в_рт, (1.30)

где 5_рэ — расход топлива на выработку электрической энергии на конденсацион­ной тепловой электростанции; Д_рт — рас­ход топлива на выработку теплоты в мест­ных котельных потребителей или в район­ной котельной.

На современных КЭС с развитой регене­рацией электрическая энергия вырабатыва­ется двумя методами: 1) конденсационным; 2) комбинированным на базе регенератив­ного подогрева конденсата.

Принципиальное отличие КЭС от ТЭЦ заключается в том, что в первых отсутству­ет комбинированная выработка электриче­ской энергии на базе внешнего теплового потребления, поэтому доля чисто конденса­ционной выработки электрической энергии на КЭС значительно больше, чем на ТЭЦ. В конденсаторе паровой турбины пар кон­денсируется при температуре /_к. Получен­ный конденсат подогревается в регенера­тивных подогревателях паром из отборов турбины от температуры /_к до температуры питательной воды /_{п в}. На базе этого подог­рева комбинированным методом вырабаты­вается электрическая энергия.

Удельный расход условного топлива, на выработку электрической энергии на КЭС (с учетов комбинированной выработки на базе регенеративного подогрева конденса­та) определяется по формуле, кг/(кВт • ч)

b³_K = ^{; (,-3,)}

^ксЭк^о/к^эм

гдег|о<к — внутренний относительный К1 конденсационной турбины; т| ,_к — термн¹ ский КПД конденсационного цикла,

Т_о — средняя температура подвода тепло^- в цикл, К; Т_к — температура отвода тепло^- из конденсационного цикла, К, равная те пературе насыщения пара, отводимого последней ступени турбины в конденсата]

Хотя удельные расходы топлива на конде сационную выработку электроэнергии на ТС (б’_к) и КЭС (5_В) определяются по аналогичнь

формулам, однако даже при одинаковых начал ных параметрах пара, т.е при Т_о = idei

b’_K < h’_K . Это вызвано различием в конструкц

ях и режимах работы теплофикационных турбт с отбором пара (КО) и чисто конденсационнь турбин (К), что приводит к тому, что среднегод! вой внутренний относительный КПД теплофик, ционных турбин меньше, чем у конденсацио! ных турбин: л₀,_оТ<П₀,к-

Кроме того, на КЭС, расположенных обычн вблизи мощных ИСТОЧНИКОВ ХОЛОДНОЙ ВОД1 можно обеспечить более низкую температуру ] отвода теплоты в окружающую среду по сравн< нию с температурой Т_{к т} на ТЭЦ, расположе! ных обычно вблизи районов теплового потре( лення Поэтому термический КПД конденсат онного цикла ТЭЦ, как правило, меньше, че: конденсационного цикла КЭС, т.е.

П,т^<П,к- (1-33

Для предварительных расчетов можно при нимать следующие значения удельных расходо; условного топлива Ь^э_к (брутто) или КПД выра

ботки электроэнергии на современных КЭС нг твердом топливе в зависимости от типа турбо установок:

К-800-240 310—315 г/( кВт К-500-240 315—320 г/( кВт К-300-240 320—325 г/(кВт К-200-130 335—340 г/(кВт К-160-130 350—355 г/(кВт

При газомазутном топливе Ь* снижается

на 4—5 %. Удельный расход топлива (нетто) определяется по формуле (1.19). Для предвари­тельных расчетов можно принимать для КЭС ф_{с н} = 0,04—0,06; меньшее значение для газома­зутного, большее — для твердого топлива.

Если не учитывать потери электриче­ской энергии в сетях дальней электропере­дачи, то сравнение расходов топлива на ТЭЦ и КЭС можно проводить при условии одинаковой выработки электроэнергии в сравниваемых вариантах.

Для выработки на КЭС того же количе­ства электрической энергии, что и на ТЭЦ, требуется затратить условного топлива, кг,

В_рэ = Ь^Э, (1.34)

где Ь^э_к — удельный расход условного топ­лива на выработку электроэнергии на КЭС, определяемый по (1.31).

Расход топлива на выработку теплоты при раздельной системе теплоэнергоснаб- жения по аналогии с (1.23) вычисляется по формуле, кг/ГДж, где b[ — удельный расход топлива на вы­работку теплоты в котельной, Ь* = 34,1 /г)_к, кг/ГДж (143 /г|_к, кг/Гкал); т|_{с к} — КПД теп­ловой сети от котельной; т|_к — КПД ко­тельной.

4. 
   ОПРЕДЕЛЕНИЕ АБСОЛЮТНОЙ ЭКОНОМИИ ТОПЛИВА ПРИ ТЕПЛОФИКАЦИИ ОТ ПАРОТУРБИННЫХ ТЭЦ
   

Абсолютная экономия топлива при теп­лофикации по сравнению с раздельной вы­работкой электрической энергии на тепло­вых конденсационных электростанциях и теплоты в котельных может быть пред­ставлена как сумма двух слагаемых

ДВ = Д5_Э + Д5_Т, (1.36)

где &В_Э — разница в расходах условного топлива на КЭС и ТЭЦ на выработку одно­го и того же количества электрической энергии; ДВ_Т — разница в расходах услов­ного топлива в котельных и на ТЭЦ для те­плоснабжения одной и той же группы по­требителей.

В современных условиях при широком развитии наряду с теплофикацией центра­лизованного теплоснабжения от районных и промышленных котельных основное значе­ние в (1.36) имеет первое слагаемое ДВ_Э, равное экономии топлива за счет комбини­рованной выработки электрической энергии на ТЭЦ. Второе слагаемое имеет значение только при сопоставлении теплоснабжения от ТЭЦ и котельных.

Разница в расходах условного топлива на КЭС и ТЭЦ на выработку одного и того же количества электрической энергии мо­жет быть определена по формуле Л.А. Ме­лентьева [64, 65];

ДВ_Э = Э_т(6^э_к-^)-Э_тк(^_к-6^э_к).(1.37)

Первое слагаемое — это экономия топ­лива, получаемая благодаря комбинирован­ной выработке на ТЭЦ электрической энер­гии на базе теплофикации. Второе слагае­мое представляет собой перерасход топли­ва на ТЭЦ из-за выработки на ней электри­ческой энергии конденсационным методом.

Как видно из (1.37), экономия топлива возрастает при уменьшении выработки на ТЭЦ электрической энергии конденсацион­ным методом. С помощью (1.37) легко мо­жет быть найдена критическая доля комби­нированной выработки на базе теплофика­ции, при которой ДВ_Э = 0,

Эт* = (^_К-6^Э_К)/(^_К-^),(1.38)

31

где Э_т* = Э_т/Э —отношение теплофи­кационной выработки электроэнергии к полной выработке электроэнергии на ТЭЦ.

Экономия топлива от выработки элек­троэнергии на ТЭЦ получается только при Э_Т>Э_Т».

На рис. 1.6 приведены значения Э_т» для современных начальных параметров ТЭЦ и КЭС. При построении рис. 1.6 было при­нято, что давление в конденсаторах турбин КЭС р_к = 0,004 МПа, конденсаторах турбин ТЭЦр_кт = 0,006 МПа, начальное давление на ТЭЦ без промперегрева 4,5; 9 и 13 МПа.

Температуры питательной воды для ТЭЦ и КЭС приняты одинаковыми и равными:

р₀, МПа 4,5 9,0 13,0 24,0

In _в,°C 150 215 230 260

Для КЭС и ТЭЦ принимались одинако­выми значения КПД: г|_{к с} = 0,9; г|_эм = 0,98. Значения Г|₀₍ см. в таблице к рис. 1.4.

Повышение начальных параметров пара на ТЭЦ до уровня параметров современных мощных электростанций существенно уве­личивает получаемую экономию топли &В_у так как при этом наряду с ростом ко бинированной выработки на базе теплово потребления уменьшается разность удел ных расходов топлива на конденсационну выработку на ТЭЦ и КЭС (/>’ _к - />’). Одн

временно уменьшается и значение Э_т*. О нако следует иметь в виду, что даже П| одинаковых начальных параметрах удел ный расход топлива на конденсационну выработку электрической энергии на ТЭ выше, чем на КЭС, т.е. b\ _к > b\.

Формула (1.37) удобна для предвар! тельного подсчета экономии топлив; а также для анализа тепловой экономична сти ТЭЦ.

Для определения полученной экономи топлива за счет теплофикации на основ отчетных данных более удобно пользоватьс другой модификацией расчетного урав нения:

где Ь* и — фактические средние

удельные расходы топлива (нетто) на от­пуск электрической энергии соответствен­но от КЭС и ТЭЦ; Э — отпуск электриче­ской энергии от ТЭЦ.

На основе (1.28) и (1.29) расход условно­го топлива, кг, на централизованное тепло­снабжение от ТЭЦ где Q₃ — количество теплоты, отданной те­пловым потребителям, ГДж.

На основе (1.34) и (1.3 5) расход условно­го топлива, кг, на централизованное тепло­снабжение от котельных

Разница в расходах условного топлива, кг, при централизованном теплоснабжении от котельных и ТЭЦ при подаче абонентам одного и того же количества теплоты <2_а

ДВ = В -В = т р.т т т

₌ ^34J ^к.с^с.т

Как правило, г|_{с т} < Л_с ю поскольку ради­ус действия тепловых сетей ТЭЦ обычно больше, чем у котельных. Однако КПД ко­тельной ТЭЦ т|_кс нередко выше КПД рай­онных или промышленных, а тем более ме­стных котельных г|_к; г|_{к с} >т|_к. Поэтому, как следует из (1.42), экономия топлива за счет централизации теплоснабжения при тепло­фикации по сравнению с теплоснабжением от котельных имеет место только при ПксПст ,