8. Расходы пара и тепла на теплофикационные турбины с конденсацией и регулируемым отбором пара.

H_a=h₀-h_ка H_к=h₀-h_к

H_к=H_aη_oi h_к=h₀-H_к

D_ПВ = D₀ = D_K + D_T

Расход пара на такую турбину зависит: D₀ (W_э, D_T), D_Т. Внутренняя мощность турбины складывается из мощностей ЧВД и ЧНД:

Wi = W_ЧВД + W_ЧНД ,где W_ЧВД = D₀ (h₀ -h_T) и W_ЧНД = D_К (h_T –h_K);

h₀ -h_T - теплопадение в ЧВД

h_T –h_K-теплопадение в ЧНД

Уравнение материального баланса турбины:

D_К = D₀ - D_T.; D₀= D_T+ D_К

Wi = D₀ (h₀ -h_T) + (D₀ - D_T)(h_T – h_K) = D₀ (h₀ – h_к)– D_Т (h_T – h_K) , откуда расход пара на ТУ:

расход пара на чисто конденсационную турбину такой же электрической мощности и такими же процессами пара в турбине;

к-т недовыработки пара отбора.

h_T – h_K-недовыработка теплопадения

h₀ – h_к- полное теплопадение пара в турбине

Т.о. 0≤ y_T <1

Если отбирается свежий пар, то h_T = h₀  y_T =1; отработавший пар h_T = h_K  y_T = 0.

Чем ниже давление отбираемого пара тем меньше у него коэффициент недовыработки y_T

D₀ = D_K0 + y_TD_T

D₀ > D_K0 - расход пара на теплофикационную турбину больше чем на конденсационную

y_T <1; D₀ < D_K0 + y_TD_T

Расчитаем расход пара в конденсатор теплофикационной турбины

D_К= D₀ -D_T = D_K0 – (1- y_T) D_T

D_K0- пропуск пара в конденсаторы конденсационных турбин равный расходу свежего пара на эти турбины.

D_K = D_K0- D_К=(1 y_T)D_T - на столько снижается пропуск пара в конденсаторы теплофикационных турбин при той же мощности соответственно снижение потери тепла в конденсаторе

Q_K=D_K*q_К

q_К=h_к-h^/_к

Расход тепла на турбоустановку с отбором определяется

Q_TУ =D₀(h₀ – h_ПВ)

Питательная вода складывается из потока обратного конденсата от потребителей и потока конденсата от конденсатора

D_ПВ = D_0K+ D_К

Энтальпия питательной воды определяется из уравнения:

D_ПВ h_ПВ = D_0K h_0K+ D_К h^/_к

Q_TУ =D₀(h₀ – h_т)+ D_к(h_т – h_к)+ D_т(h_т – h_ок)+ D_к(h_к – h^/_к)= D₀(h₀ – h_ПВ)

Q_TУ =W_i+ Q_K+ Q_Т

Полный расход тепла на турбоустановку складывается из внутренней мощности турбины, потери теплоты в конденсаторе и затраты теплоты на теплового потребителя

Q_ТУ^Т = Q_T

Q_ТУ^Э = Q_ТУ – Q_T = Wi + Q_К

Сравним расход теплоты на выработку эл/энергии на конденсационных турбинах и турбинах с отборами

Конденсационных: Q_ТУ^К = Wi + Q_КО

Теплофикационных: Q_ТУ^Э = Wi + Q_К

∆ Q_ТУ^Э= Q_ТУ^К- Q_ТУ^Э= Q_КО- Q_К=∆ Q_К

∆ Q_К=(1-у_Т)D_Тq_Т

Экономия теплоты на производство эл/энергии на ТЭЦ обусловлена уменьшением потери теплоты в конденсаторах турбин

Сравним расход тепла на ТЭЦ и на разделительной установке отпускающей такое же количество теплоты:

ТЭЦ: Q_TУ =W_i+ Q_K+ Q_Т

РУ: Q_РУ =W_i+ Q_KО+ Q_Т

Q_РУ- Q_TУ= Q_KО- Q_K=∆ Q_K

На ТЭЦ по сравнению с РУ расход меньше теплоты на величину равную уменьшению потерь тепла в конденсаторе турбин

∆ Q_Э=∆ Q_К=(1-у_Т) Q_Т*( q_К/q_Т)

q_К/q_Т≈1

∆ Q_Э/ Q_Т≈(1-у_Т) – относительная экономия теплоты на выработку энергии

Чем у_Т↓ следовательно ∆ Q_Э/ Q_Т↑.

Целесообразно понижать давление в отборах.

9 Коэффициенты полезного действия тэц.

Э_Т = W_Э/Q_Т

W_т- эл/энергия которая выработывается комбининрованным способом

W_к- конденсационная мощность

W_Э= W_т+ W_к

W_т=Dт(h₀-h_т)*η_эм (кВт)

W_к=Dк(h₀-h_к)*η_эм (кВт)

Т.к на ТЭЦ вырабатывается 2 вида энергоресурса эл/энергии и теплоты поэтому вводится 2 вида кпд. Кпд- по производству эл/энергии и Кпд- по производству тепловой энергии

η^т_ту≈0,98-0,99

η_тр; η_пг- не различаются для обоих видов энергии

Коэффициенты полезного действия пароге­нератора ήпг и транспорта тепла (трубопро­водов) ή_Тр не различаются для электрической и тепловой энергии; они определяются едины­ми для обоих видов энергии процессами. С учетом этих к. п. д. получим для процесса производства электрической энергии тепловую нагрузку парогенераторов:

расход тепла топлива на станции

к. п. д. ТЭЦ по производству электрической энергии

η^э_с= η_пг* η_тр* η^э_ту

η^т_с=Q_то/Q^т_с= η_пг* η_тр* η_т≈0,87-0,9

η^э_ту = W_Э /Q^э_ту; Q^э_ту=Q_Т*Q_ТУ

η^т_ту = Q_то /Q_т≈ η_т≈0,99

η^э_с= W_Э /Q^э_с= η_пг* η_тр* η^э_ту

η^т_с=Q_то/Q^т_с= η_пг* η_тр* η^э_ту

Q^т_с= Q_то/ η_пг* η_тр* η_т ; η_тр≈0,9; η_тр≈0,99; η_т≈0,99

Полный кпд ТЭЦ по производству и отпуску тепловой энергии

Абсолютный кпд ТЭЦ:

η^а.э_с= W_Э /Q_с; η^а.э_ту= W_Э /Q_ту

η^э.т_с= η_пг* η_тр* η^э.г_ту

η^а.э_с= η_пг* η_тр* η^а.э_ту

Рассмотрим как зависит кпд установки, а значит кпд ТЭЦ от доли пара обираемого теплопотребителями.

D₀=D_T+D_k

α_T=D_T/D₀- доля пара отпускаемого потребителям

1= α_T+ α_к

α_к=D_k/D₀-доля пара поступащего в конденсатор

η^э_ту= W_Э /Q^э_ту=( W_i /Q^э_ту)* η_эм

ηⁱ_ту= W_i/ W_i+Q_k

Полный расход пара на турбину D₀ представляется в виде двух потоков конденсационного D_к и поток пара отбора D_т каждый из них вырабатывает соответствующую мощность

D₀=D_T+D_k

W_k=D_k(h₀-h_k)=D_kH_k

W_т=D_т(h₀-h_т)=D_тH_т

W_i=W_k+W_т

ηⁱ_ту= (D_kH_k+ D_тH_т)/ D_kH_k+ D_тH_т+D_kq_k

Поделим числитель и знаменатель на D₀ получим

ηⁱ_ту= (α_kH_k+ α_тH_т)/ α_kH_k+ α_тH_т+α_kq_k

Рассмотрим 2 режима:

1. Конденсационный α_k=1, α_т=0

ηⁱ_ту=H_k/H_k+q_k= H_k/(h₀-h_k)+ (h_к-h^/_k)= H_k/q_ок

H_k/q_ок= η^к_ту- кпд турбоустановки в конденсационном режиме, составляет ≈(0,44-0,46)

2. Противодавления α_k=0, α_т=1

ηⁱ_ту=1- в режиме противлдавления кпд турбоустановки по выработке эл/энергии достигает максимального значения т.о этот режим наиболее экономичный

η^э_ту=W_э+Q_то/Q_ту= η^i.т_ту* η_эм

η^i.т_ту= W_с+Q_т/Q_ту= D_kH_k+ D_тH_т+D_тq_т-внутренний полный кпд установки

q_т= h_т-h_ок ; Q_ту= W_i+ Q_т+ Q_к

ηⁱ_ту=( D_kH_k+ D_тH_т+D_тq_т)/ D_kH_k+ D_тH_т+D_тq_т+ D_кq_к

Поделим числитель и знаменатель на D₀ получим

ηⁱ_ту=( α_kH_k+ α_тH_т+α_тq_т)/ α_kH_k+ α_тH_т+α_тq_т+ α_кq_к

Рассмотрим 2 режима:

1. Конденсационный α_k=1, α_т=0

η^i.т_ту= H_k/H_k+q_k= η^к_ту≈(0,44-0,46)

2. Противодавления α_k=0, α_т=1

η^а.э_ту=W_э/Q_ту

Абсолютный кпд по производству эл/энергии не показывает приемущества одновременной выработки эл/тепловой энергии его можно использовать при сравнении двух ТЭЦ. КПД турбоустановки по производству эл/энергии и полный кпд они возрастатют с увеличением доли отпуска пара и достигает максимального значения в режиме противодавления.

Оценим максимальный кпд ТЭЦ в режиме противодавления

η^э_с= η_пг* η_тр* η^э_ту ; η^э_с≈0,87

КПД ТЭЦ по производству тепловой энергии он практически независит от доли отпуска пара

η^т_с= η_пг* η_тр* η_т ; η^т_с≈0,88

Если взять 2 турбины с противодавлением с разными параметрами пара у них будет разная удельная выработка электроэнергии.

Допустим обе турбины отпускают одинаковое количество теплоты Q_т, кпд у них будет одинаковый ≈1

W_т1=Э_т1*Qт Э_т= W_т/ Qт

W_т2=Э_т2*Qт W_т1>> W_т2