Енергоконсультант енергоаудит підприємств енергетичні обстеження енергетичний паспорт

розділ: НАВЧАННЯ
підрозділ: Дистанційне навчання
частина: ОСНОВИ СУЧАСНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ

3.4. Раздельная и комбинированная выработка электроэнергии и тепла. Термодинамічне перевага комбінованого виробництва
Якщо для деякого споживача, наприклад міста потрібно в певний момент кількість електроенергії Nе (в одиницю часу) і кількість тепла т. То технічно найпростіше отримати їх окремо.

Для цього можна побудувати конденсаційну ПТУ (рис. 3.9, а) електричною потужністю Nе з глибоким вакуумом, створюваним конденсатором, який охолоджується водою.

При її температурі tохл.в = 15-20 ° С можна отримати тиск в конденсаторі рк = 0,04-0,06 ат (3-4 кПа), а температура конденсується пара становитиме відповідно до рис. 1.2 tк = 30-35 ° С. Крім того, для виробництва тепла т можна побудувати РТС, в водогрійному котлі якої циркулює мережева вода буде нагріватися, наприклад, від 70 до 110 ° С. При роздільному виробництві т тепла і Nе електроенергії загальна витрата тепла, яка буде отримана з палива, складе

де до - ККД котла, що становить 90-94% (див. рис. 1.1); ПТУ - ККД конденсаційної ПТУ, рівний приблизно 45%.

Ту ж задачу виробництва електроенергії і тепла можна вирішити по-іншому (рис. 3.9, б). Замість конденсатора на КЕС можна встановити мережевий підігрівач, від якого отримувати кількість теплоти т. Звичайно, оскільки нагріта мережева вода повинна мати, скажімо, 110 ° С, то тиск в мережевому підігрівачі (і за паровою турбіною) має бути не 0,05 ат ( як в конденсаторі турбіни КЕС), а на рівні 1,2 ат (див. рис. 1.2). При цьому тиску утворюється з конденсирующего пара конденсат матиме температуру приблизно 120 ° С, що і забезпечить нагрів мережної води до 110 ° С.

Таким чином, в одній енергетичній установці виробляється одночасно електрична енергія і тепло в необхідних кількостях. Тому таке виробництво тепла і електроенергії називають комбінованим. Терміни «комбіноване виробництво» і «теплофікація» - синоніми. Зображена на рис. 3.9, б установка є не чим іншим як найпростішої ТЕЦ з турбіною з протитиском (так як тиск за нею, як правило, вище атмосферного).

Витрата тепла при комбінованої виробленні при тих же Nе і т складе:

В этой формуле, получаемой из (3.1) при ПТУ = 1, учтено, что тепло, выходящее с паром из турбины, не отдается бесполезно охлаждающей воде в конденсаторе, а полностью отдается в сетевом подогревателе тепловому потребителю. При цьому не спалюється додаткове паливо в водогрійному котлі.

Різниця кількостей тепла, витраченого на отримання електричної потужності Nе і тепла т при роздільній і комбінованої їх виробленні

де = Nе / т - дуже важлива характеристика, яка називається виробленням електроенергії на тепловому споживанні.

Так як = Bтсг де Bт - економія палива, а сг - його теплота згоряння, то економія палива при комбінованої виробленні тепла і електроенергії в порівнянні з роздільним складе

Так як ПТУ <1, то всегда Bт> 0, тобто при теплофикации всегда возникает экономия топлива. Физическая причина экономии топлива очевидна: теплота конденсации пара, покидающего паровую турбину, отдается не охлаждающей воде конденсатора, а тепловому потребителю.

З (3.4) видно, що чим гірше конденсационная паротурбінна установка, тобто менше ПТУ. тим ефективніше теплофікація, так як більша кількість тепла, що передавалися охолоджуючої води при роздільній виробленні, тепер передається мережевий воді.

Економія Bт залежить від співвідношення електричної і теплової потужності = Nе / т. Чим більше Nе при фіксованій т. Тим більша конденсационная потужність заміщається економічною теплофикационной.

Наведена на рис. 3.9, б найпростіша теплофікації ПТУ дозволяє легко зрозуміти перевага комбінованого виробництва. Однак вона має істотний недолік: з її допомогою можна довільно змінювати співвідношення між електричною Nе і тепловою потужністю т. Зміна будь-який з них призводить до автоматичної зміни інший і не завжди відповідно до вимог споживачів. Чаще всего ПТУ такого типа используют там, где требуется изменение по определенному графику только одного параметра, обычно тепловой нагрузки т. а второй параметр — мощность, будет такой, «какой получится».

Для того, щоб виключити цей недолік, теплофікаційну турбіну виконують з регульованим відбором пари корисних властивостей і з конденсацією пара в кінці процесу розширення (рис. 3.10).

За допомогою регулюючих клапанів РК-1 і РК-2 відповідно перед ЦВД і ЦНД можна в широких межах змінювати незалежно електричну потужність і відпуск тепла. Если клапан РК-2 закрыть полностью и направить весь поступивший в турбину пар в сетевой подогреватель, то турбина будет работать как турбина с противодавлением и выгода от теплофикации будет максимальной. Так зазвичай працюють теплофікаційні турбіни взимку, коли потрібно багато тепла. Якщо, навпаки, відкрити повністю РК-2 і закрити протоку мережної води через мережевий підігрівач, турбіна буде працювати як конденсационная з максимальною втратою тепла в конденсаторі. Так зазвичай працюють теплофікаційні турбіни влітку.

Ясно, що економічність роботи турбоустановки з теплофікаційної турбіною залежить від співвідношення витрат пара в мережевий підігрівач і конденсатор: чим воно більше, тим більше економія палива.

Таким чином, теплофікація завжди призводить до економії палива, яка в масштабах всейУкаіни оцінюється приблизно в 15%. Однак при цьому слід пам'ятати, що пар, що йде в мережевий підігрівач, виробляється енергетичним, а не простим водогрійним котлом. Для транспортування пара потрібні паропроводи більшого діаметру на високі, іноді сверхкритические параметри пара. Теплофікації турбіна і її експлуатація істотно складніше, ніж конденсационная. У конденсаційному режимі теплофікації турбіна працює менш економічно, ніж конденсационная.

Як приклад наведемо структуру електро- і теплопостачання Москви (рис. 3.11).