Разделение расхода топлива на электроэнергию и тепло от турбоустановки с противодавлением

Размещено на http://www.allbest.ru/

Разделение расхода топлива на электроэнергию и тепло от турбоустановки с противодавлением

К. т.н. А.М. Кузнецов, доцент, Московский энергетический институт (ТУ)

Решение задачи разделения расхода топлива на отпускаемые от ТЭЦ электроэнергию и тепло актуально и по сей день. Для турбин с противодавлением сложно определить сколько топлива затрачено на выработку электрической, а сколько на производство тепловой энергии. Но на помощь можно привлечь конденсационный режим, где мы точно знаем, что все топливо уходит на выработку электроэнергии (на современных КЭС расход топлива составляет 320-350 г/(кВт.ч)).

Представим, что на выхлопе турбины с противодавлением установлена часть конденсационной турбины так, что пар срабатывается полностью, «до конденсатора». В качестве примера рассмотрим турбоустановку с противодавлением Р-50-130/13-2 [1]. Расход свежего пара в номинальном режиме для этой установки составляет G0=102,5 кг/с, а температура насыщения отработанного пара - tн=186 °C

На рис. 1 показана тепловая схема турбоустановки. У линии потоков теплоносителей записаны значения их энтальпии, необходимые для расчета. В табл. 1 также представлены параметры схемы: величина подогрева воды в регенеративных подогревателях (фj); количество тепла, отданное греющим паром в подогревателях (qj); количество тепла, отданное сливом дренажа в подогревателях (гj).

Таблица 1. Параметры тепловой схемы турбоустановки Р-50-130/13-2.

В данном случае мы условно принимаем, что тепло, предназначенное на теплофикацию, будет использовано в части конденсационной турбоустановки К-100-90-6. КПД этой части конденсационной турбоустановки найдем следующим образом. На рис. 2 показана зависимость КПД отборов от температуры насыщения пара в регенеративных подогревателях. Для подогревателей низкого давления (ПНД) эта зависимость показана одной прямой линией, а для подогревателей высокого давления (ПВД) - другой (при переходе от ПНД к ПВД график имеет излом).

В табл. 2 указаны номера и КПД отборов (зj) по данным [2] стр. 91. В этой же таблице представлено давление пара в отборах (Pотб) и подогревателях (Pпод), температура насыщения пара в подогревателях (tпод). На основании таблицы и графика составлена формула для определения КПД теплофикационного отбора в зависимости от температуры насыщения tн отработанного пара турбины Р-50-130/13-2 и температуры насыщения пара tк в конденсаторе турбины К-100-90-6:

зт=0,0019*(tизл-tк)+0,0015*(tн-tизл),

где tизл=137 ОC - температура насыщения в подогревателе № 5 (в точке излома на рис. 2).

В нашем примере КПД отбора, он же и КПД конденсационного цикла от отбора до конденсатора, равен: зт=0,0019*(137-27)+0,0015*(186-137)=0,283.

Мощность, которая могла быть получена от использования тепла пара противодавления в конденсационной турбине, составила бы: Nт=Qт.зт=207070.0,283=56601 кВт.

Полная мощность турбоустановки противодавления с конденсационной пристройкой, с учетом механического КПД турбины (зм) и КПД электрогенератора (зг):

N=(Nэ+Nт)змзг=(47047+58601).0,99.0,98== 102500 кВт.

Необходимый расход тепла для получения 1 кг пара:

q0=h0-hпв=3485-1026,9=2458,1 кДж/кг.

Секундный расход тепла на турбоустановку (тепловая мощность):

Q0=G0.q0=1 02,5.2458,1 =251955 кВт.

Часовой расход топлива в котельной на одну турбоустановку:

B=(3600.Q0)/(зкс.Qрн)= =(3600.251 955)/(0,9.29308)=34387 кг/ч,

где зкс - КПД котельной установки электростанции; Qрн - теплотворная способность условного топлива, кДж/кг.

Удельный расход топлива в расчете на 1 кВт.ч:

b=B/N=34387/102500=0,3355 кг/(кВт.ч).

Расход топлива на электроэнергию от ТЭЦ:

Bэ=bNэзмзг=0,3355.47047.0,99.0,98=15311 кг/ч.

Расход топлива на тепло от ТЭЦ:

Bт=bNтзмзг=0,3355.58601 .0,99.0,98=19071 кг/ч.

Часовой расход тепловой энергии, отдаваемой потребителю от турбины с противодавлением: Qтч=3600.207070=745,45.106 кДж/ч.

В случае же раздельной выработки того же объема тепловой энергии в отопительной котельной с КПД 90% (зк=0,9) расход топлива составит:

Bк=Qтч/(Qнр.зк)=28244кг/ч.

Экономия топлива на выработку тепла на ТЭЦ по сравнению с отопительной котельной [3]:

?B=Bк-Bт=28244-19071=9173 кг/ч.

электроэнергия топливо тепло турбоустановка

Данный расчет показывает эффективность комбинированной выработки тепловой и электрической энергии, а также то, что разделять расход топлива на выработанную электроэнергию и тепло от ТЭЦ необходимо по законам термодинамики [3, 4].

Литература

1. Цанев С.В., Тамбиева И.Н. Тепловые схемы и показатели теплофикационных турбинных установок ТЭС и АЭС. М.: МЭИ, 1987.

2. Рыжкин В.Я., Кузнецов А.М. Анализ тепловых схем мощных конденсационных блоков. М.: Энергия, 1972.

3. Кузнецов А. М. Экономия топлива при переводе турбин в теплофикационный режим // Энергетик. 2007. № 1. С. 21-22.

4. Кузнецов А.М. Метод КПД отборов и разделение расхода топлива на электроэнергию и тепло от ТЭЦ//Энергосбережение и водоподготовка. 2007. № 3. С. 38-40.

Журнал «Новости теплоснабжения» №3 (91), 2008 г., http://www.ntsn.ru/

Размещено на Allbest.ru