Теплоэнергетические процессы и установки Теплофикационные схемы ТЭЦ.

Теплоэнергетические процессы и установки Теплофикационные схемы ТЭЦ.

Внешний вид градирни башенного типа

Теплофикация. ТЕПЛОФИКАЦИЯ — комбинированное производство электроэнергии и тепла, достигаемое использованием пара, отработавшего в приводных тепловых двигателях электростанций, для целей централизованного теплоснабжения. Система теплофикации включает в себя как распределение тепла по тепловым сетям, так и потребление тепла в технологических, отопительных и др. аппаратах и устройствах. qc – тепло сожженного топлива qку – потери тепла в котле, qтр – потери тепла в паропроводах, qмех – механические потери и утечки пара в турбине, qг - потери тепла в электрогенераторе, qкн – возвращенное тепло основного конденсата, qк - потери тепла на охлаждение конденсатора, n - тепло, превращенное в электроэнергию, Задача теплофикации в полезном использовании этого тепла

Теплофикационный цикл ТЭС. Использование теплофикационного цикла является кардинальным способом повышения экономичности ПТУ ТЭС. В соответствии со вторым законом термодинамики отдача теплоты холодному источнику неизбежна для завершения теплового цикла. Даже самые лучшие современные тепловые двигатели передают холодному источнику около половины подведенной теплоты. Превратить эту теплоту в работу практически невозможно, так как она сообщается холодному источнику при температуре, близкой к температуре окружающей среды.

Охлаждающая вода, нагретая до температуры 10 -30 °С, не имеет никакой энергетической ценности. Поэтому для использования ее, например для целей отопления, необходимо повысить температуру воды до 80 -120 °С, для чего следует увеличить давление пара, выходящего из турбины, до 0, 077 -1, 0 МПа. Это достигается за счет некоторой недовыработки электрической энергии, но температура теплоты поднимается до приемлемой величины. Цикл паротурбинной установки, при реализации которого теоретически можно полностью использовать подведенную от горячего источника теплоту для одновременного получения работы и теплоты, называется теплофикационным. Комбинированная выработка электроэнергии и теплоты на тепловых электростанциях называется теплофикацией. Её сущность заключается в том, что отработавший в турбине (полностью или частично) пар отдает тепло потребителю тепловой энергии. В установках с теплофикационным циклом давление пара на выходе из турбины определяется тепловым потребителем. После турбины пар направляется к потребителю, где отдает теплоту практически до температуры холодного источника и конденсируется. Конденсат с помощью конденсатного насоса направляется в паровой котел, где снова нагревается, превращается в насыщенный пар, который перегревается в пароперегревателе и поступает в турбину.

В связи с полным использованием теплоты отработавшего пара величина термического КПД теряет свой смысл, так как полезной становится и та теплота, которая отдается холодному источнику. Эффективность теплофикационного цикла оценивают коэффициентом использования теплоты, представляющем собой отношение общего количества получаемой работы lп и теплоты qп к подведенной теплоте цикла – q 1. (1) В теоретическом теплофикационном цикле коэффициент использования теплоты равен единице. В действительности ηи=0, 7 -0, 8 из-за потерь в котле и тепловом тракте потребителя. Обычно эффект выигрыша системы теплофикации относят к величине недовыработки электрической энергии в тепловом цикле чисто конденсационной электрической станции, но если учесть, что за тепловые выбросы ТЭС назначаеются штрафные санкции со стороны экологических служб региона, то эффект теплофикации должен повышаться и на величину этих санкции.

Схема ТЭС с регулируемым отбором пара на производство. Для различных технологических процессов промышленных предприятий (например, сушки, подогрева пожароопасных веществ, организации эндотермических производств химической промышленности) требуется так называемый производственный пар с давлением 0, 7— 4, 0 МПа. турбина генератор ~ ПГ БРОУ конденсатор ПЭН производственный отбор пара деаэратор промышленный потребитель пара TS-диаграмма цикла ТЭС с производственным отбором пара на потребители Эффективность цикла такой ТЭС также оценивают соотношением (1)

Основным параметром работы турбины с ПО является расход пара, определяемый по диаграмме режимов работы (прилагается к паспорту турбины), которая представляет семейство характеристик турбины в виде зависимости: Dтi = f(Nэi) (показаны на рисунке слева). В верхней части диаграмма ограничивается максимально возможным расходом пара на турбину , который определяется максимальной пропускной способностью головной части турбины (гчт). В нижней части диаграмма ограничивается конденсационным режимом работы турбины I без регулируемого отбора пара. Слева диаграмма ограничена режимом работы турбины в противодавлении II , т. е. расход потока пара в конденсатор Dк практически равен нулю. Режим работы, ограничивающий диаграмму справа III , обусловлен полным использованием максимальной пропускной способности турбины. Загрузку турбины до максимума производят путем подачи дополнительного потока пара Dдоп и отвода этого потока через регулируемый отбор. Дополнительный поток пара увеличивает электрическую мощность турбогенератора сверх номинальной Nн. Максимальная электрическая мощность может составить Nmax = (1, 20÷ 1, 25)·Nн.

Тепловая схема ПТУ с противодавлением. турбина ~ ПГ генератор БРОУ ПЭН деаэратор промышленный потребитель пара TS-диаграмма цикла ТЭС для паровой турбины с противодавлением В ПТУ с противодавлением нет конденсатора. Его роль играет трубопровод подачи пара на потребители, в котором поддерживается определенное давление, аналогичное давлению за последней ступенью турбины (на диаграмме – Рп). Эффективность цикла такой ПТУ, также можно оценивать соотношением (1), но при этом следует учесть, что используется практически все тепло цикла.

На диаграмме показан для сравнения режим обычной конденсационной турбины (линия Рк=const). Здесь площадью фигуры k-n-nt-kt обычно оценивается недовыработка электроэнергии на тепловом графике, соотносимая с величиной теплофикационного теплового потока. К существенным недостаткам ПТУ с противодавлением необходимо отнести то, что они работают только в режиме по тепловому графику нагрузки, при котором развиваемая электрическая мощность жестко связана с тепловым потреблением промышленного объекта. Это обстоятельство обычно компенсируется совместной работой турбин с противодавлением и турбин с производственными отборами. Существенное влияние на изменения параметров теплового режима или электрической нагрузки оказывает маневровое редукционно-охладительное устройство (БРОУ). Восполнение потерь конденсата при этом должна осуществляться увеличением мощностей цеха химводоподготовки.