🗊Презентация Энергетические показатели ТЭС. Лекция 2

ЛЕКЦИЯ 2

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ТЭС Тепловая экономичность электростанций характеризуется КПД, удельными расходами теплоты и условного топлива. КПД конденсационных электростанций Основным показателем энергетической эффективности станции является КПД по отпуску электрической энергии – абсолютный электрический КПД .

Э – выработка электроэнергии; Э – выработка электроэнергии; Эс.н – расход электроэнергии на собственные нужды; Qз – затраченная энергия (располагаемая теплота, введенная в котел).

Qп.к – полезная тепловая мощность парового котла; Qп.к – полезная тепловая мощность парового котла; ηп.к – КПД парового котла; В – расход топлива; − низшая рабочая теплота сгорания топлива. Для КЭС:

2. Цикл Ренкина в (T, s) и (h, s) диаграммах 2. Цикл Ренкина в (T, s) и (h, s) диаграммах Основой технологического процесса выработки механической энергии (работы) паросиловой установкой является цикл Ренкина, состоящий из изобар подвода и отвода теплоты и адиабат работы пара в турбине и работы питательного насоса. Паросиловая установка – энергетическая установка, состоящая из парового котла и парового двигателя, в котором энергия водяного пара превращается в механическую работу.

Процессы цикла Ренкина: 1-2 – адиабатное расширение пара в турбоустановке; 2-3 – конденсация пара в конденсаторе; 3-4 – повышение давления воды в конденсатном и питательном насосах; 4-5 – подогрев воды до температуры насыщения в регенеративном подогревателе и водяном экономайзере; 5-6 – превращение воды в пар; 6-1 – перегрев пара в пароперегревателе. Процессы цикла Ренкина: 1-2 – адиабатное расширение пара в турбоустановке; 2-3 – конденсация пара в конденсаторе; 3-4 – повышение давления воды в конденсатном и питательном насосах; 4-5 – подогрев воды до температуры насыщения в регенеративном подогревателе и водяном экономайзере; 5-6 – превращение воды в пар; 6-1 – перегрев пара в пароперегревателе.

Термический КПД идеального цикла Ренкина: Термический КПД идеального цикла Ренкина: − расход теплоты из горячего источника; − потеря теплоты в холодном источнике при адиабатном расширении; h0 – энтальпия свежего пара; hп.в – энтальпия питательной воды; hк.а – энтальпия отработавшего пара при адиабатном расширении; − энтальпия конденсата отработавшего пара.

3. Основные составляющие абсолютного КПД КЭС 3. Основные составляющие абсолютного КПД КЭС КПД КЭС зависит от КПД турбоустановки ηту, парового котла ηп.к и КПД транспорта пара по трубопроводам ηтр. КПД турбоустановки учитывает потери при дросселировании потока пара в проточной части турбины, механические потери, потери в электрическом генераторе и потери в холодном источнике. Последние являются наибольшими в цикле паротурбинной установки.

Абсолютный электрический КПД турбоустановки ηту: Абсолютный электрический КПД турбоустановки ηту: Qту – расход теплоты пара на турбоустановку, кДж/ч; Nэ – электрическая мощность турбины, кВт. Значение КПД парового котла определяется суммой потерь теплоты с уходящими газами q2, химической и механической неполнотой сгорания топлива q3 и q4, в окружающую среду q5, со шлаком q6.

КПД транспорта тепловой энергии: КПД транспорта тепловой энергии: Электрическая мощность турбины: Nа – мощность турбины в идеальном процессе; ηоi – внутренний относительный КПД турбины; ηм – механический КПД турбины; ηг – КПД электрического генератора.

Абсолютный электрический КПД турбоустановки: Абсолютный электрический КПД турбоустановки: или: ηt – термический КПД цикла Ренкина. КПД КЭС брутто:

Принимая ηt = 0,55; ηoi = 0,85; ηм = 0,99; ηг = 0,985; ηтр = 0,99; ηп.к = 0,92, получаем Принимая ηt = 0,55; ηoi = 0,85; ηм = 0,99; ηг = 0,985; ηтр = 0,99; ηп.к = 0,92, получаем При осуществлении технологического процесса часть энергии расходуется на собственные нужды КЭС (расход электроэнергии на тягодутьевые машины, насосы) в размере 4–6 % от выработки электроэнергии.

4. Расход пара, расходы теплоты и топлива на КЭС 4. Расход пара, расходы теплоты и топлива на КЭС Расход пара на турбину КЭС D0, кг/с, определяется из условия энергетического баланса: Расход теплоты на турбоустановку Qту, кВт: Удельный расход теплоты qту, кДж/(кВт·ч):

При ηту = 0,44–0,46: qту = 8180–7820 кДж/(кВт·ч). При ηту = 0,44–0,46: qту = 8180–7820 кДж/(кВт·ч). Удельный расход теплоты на КЭС: Мерой экономичности электростанции, наряду с КПД и удельным расходом теплоты, служит удельный расход условного топлива bу.т = Bу.т/Nэ, кг/(кВт·ч).

Общее уравнение теплового баланса КЭС: Общее уравнение теплового баланса КЭС: Тепловую экономичность станции принято оценивать расходом условного топлива с теплотой сгорания Qу.т = 7000 ккал/кг = = 29330 кДж/кг. Для условного топлива уравнение теплового баланса имеет вид:

В последнем уравнении Ву.т выражен в кг/с. Если выражать Ву.т в кг/ч, то уравнение теплового баланса примет вид: В последнем уравнении Ву.т выражен в кг/с. Если выражать Ву.т в кг/ч, то уравнение теплового баланса примет вид: Удельный расход топлива, кг/(кВт·ч): Для значений : bу.т = 330–310 г у.т./(кВт·ч).

5. Расчет процесса работы пара в конденсационной турбине без регулируемого отбора 5. Расчет процесса работы пара в конденсационной турбине без регулируемого отбора Исходные данные: - мощность на зажимах генератора Nэ, кВт; - рабочее число оборотов ротора турбины n, об./мин; - начальные параметры пара: давление р0, ата, и температура t0, °C; - давление в конденсаторе рк, ата.

Тепловой расчет начинают с предварительного построения процесса на h-s-диаграмме. Тепловой расчет начинают с предварительного построения процесса на h-s-диаграмме. 1) На диаграмме h-s по параметрам р0, t0 наносят точку А0.

2) Из точки А0 проводят линию адиабатного процесса до пересечения с изобарой, соответствующей давлению отработавшего пара рк. Точку пересечения обозначают А1t. 2) Из точки А0 проводят линию адиабатного процесса до пересечения с изобарой, соответствующей давлению отработавшего пара рк. Точку пересечения обозначают А1t.

3) Определяют разность энтальпий точек А0 и А1t: Н0 = h0 – h1t, т.е. располагаемый теплоперепад на турбину без учета потери давления в стопорном и регулирующем клапанах. 3) Определяют разность энтальпий точек А0 и А1t: Н0 = h0 – h1t, т.е. располагаемый теплоперепад на турбину без учета потери давления в стопорном и регулирующем клапанах.

4) Потерю давления в стопорном и регулирующем клапанах за счет дросселирования принимают Δр = (0,03–0,05)р0. Обычно берут Δр =0,05р0, тогда давление пара будет равно 4) Потерю давления в стопорном и регулирующем клапанах за счет дросселирования принимают Δр = (0,03–0,05)р0. Обычно берут Δр =0,05р0, тогда давление пара будет равно На диаграмме h-s проводят изобару, соответствующую давлению . 5) Проведя из точки А0 линию постоянной энтальпии h=const до пересечения с изобарой , намечают точку .

6) Потерю давления в выхлопном патрубке (от последней ступени турбины до конденсатора) принимают Δрв.п = 0,08рк. 6) Потерю давления в выхлопном патрубке (от последней ступени турбины до конденсатора) принимают Δрв.п = 0,08рк. 7) Определяют давление пара на выходе из последней ступени р2 = рк + Δрв.п. Изобару р2 наносят на диаграмму h-s. 8) Проведя из точки линию адиабатного процесса до пересечения с изобарой р2, намечают точку . Определяют разность энтальпий в точках и :

9) По известному значению внутреннего относительного КПД турбины ηоi определяют предполагаемый используемый теплоперепад Нi = H0ηоi. 9) По известному значению внутреннего относительного КПД турбины ηоi определяют предполагаемый используемый теплоперепад Нi = H0ηоi. 10) Откладывают от точки вниз по адиабате используемый теплоперепад Нi и находят точку С. Проводя через точку С линию, параллельную оси s, до пересечения с изобарой р2, получают точку В, характеризующую состояние пара после выхода из последней ступени турбины.

11) Соединив точки и В прямой линией, определяют предполагаемый процесс расширения пара в турбине. 11) Соединив точки и В прямой линией, определяют предполагаемый процесс расширения пара в турбине.

6. Производство тепловой и электрической энергии на ТЭЦ. 6. Производство тепловой и электрической энергии на ТЭЦ. Особенностью ТЭЦ является комбинирование производства тепловой и электрической энергии, что приводит к экономии топлива по сравнению с тем случаем, когда электроэнергия и тепловая энергия вырабатываются раздельно. Производство тепловой и электрической энергии на ТЭЦ осуществляется на теплофикационной турбоустановке.

Пар, поступающий на вход турбины, делится в ней на два потока. Один поток пара. Расширяясь по длине всей проточной части, в конце расширения с достаточно низким давлением (вакуумом) отводится в конденсатор. Электроэнергия, произведенная на основе этого потока, считается выработанной по конденсационному циклу. Пар, поступающий на вход турбины, делится в ней на два потока. Один поток пара. Расширяясь по длине всей проточной части, в конце расширения с достаточно низким давлением (вакуумом) отводится в конденсатор. Электроэнергия, произведенная на основе этого потока, считается выработанной по конденсационному циклу. Второй поток пара, расширяясь в турбине, отбирается из промежуточной точки проточной части.

Места отборов определяются требованиями параметрам отбираемого пара. Электроэнергия, полученная за счет работы этого потока пара, считается выработанной по теплофикационному циклу. Работа, произведенная 1 кг пара этого потока, и соответственно электроэнергия, выработанная на основе этой работы, будут всегда меньше, чем работа и электроэнергия, произведенные 1 кг пара конденсационного цикла. Места отборов определяются требованиями параметрам отбираемого пара. Электроэнергия, полученная за счет работы этого потока пара, считается выработанной по теплофикационному циклу. Работа, произведенная 1 кг пара этого потока, и соответственно электроэнергия, выработанная на основе этой работы, будут всегда меньше, чем работа и электроэнергия, произведенные 1 кг пара конденсационного цикла.

Обозначим долю пара, работающего по конденсационному циклу, αк, а долю пара, работающего по теплофикационному циклу, αотб, тогда Обозначим долю пара, работающего по конденсационному циклу, αк, а долю пара, работающего по теплофикационному циклу, αотб, тогда αк + αотб = 1. При наличии производственного и отопительного отбора αотб = αп + αт. Тогда αк + αп + αт = 1.

Современные теплофикационные турбины имеют два отопительных отбора – верхний и нижний, т.е. αт = αт.в + αт.н. Современные теплофикационные турбины имеют два отопительных отбора – верхний и нижний, т.е. αт = αт.в + αт.н. И в общем случае αк + αотб = αк + αп + αт.в + αт.н = 1. Для теплофикационных турбин с противодавлением, когда отсутствует конденсатор, весь пар после последней ступени направляется к тепловому потребителю. В этом случае αотб = 1 и αк = 0.

Для ТЭЦ принято разделять показатели по выработке электроэнергии и по отпуску теплоты. Для ТЭЦ принято разделять показатели по выработке электроэнергии и по отпуску теплоты. 1) Общий расход теплоты на ТЭЦ: 2) Общий расход теплоты на турбоустановку:

Qз = Qп.к + ΔQп.к, Qз = Qп.к + ΔQп.к, где Qп.к − тепловая нагрузка парового котла; ΔQп.к − потери теплоты в котле. Общий расход теплоты на турбоустановку Qту = Ni + Qт + ΔQк, где Ni – внутренняя мощность турбины (без учета потерь в конденсаторе); Qт – расход теплоты на внешнего потребителя; ΔQк – потери теплоты в конденсаторе паровой турбины.

3) Различают два вида КПД ТЭЦ и два вида КПД турбоустановки: 3) Различают два вида КПД ТЭЦ и два вида КПД турбоустановки: а) по производству и отпуску электрической энергии б) по производству и отпуску тепловой энергии

затраты теплоты на внешнего теплопотребителя; затраты теплоты на внешнего теплопотребителя; отпуск теплоты потребителю. Для ТЭЦ в целом с учетом КПД парового котла ηп.к и КПД транспорта теплоты ηтр получим:

Значение основном определяется значением , значение определяется значением . Значение основном определяется значением , значение определяется значением . Процесс совместного производства электроэнергии и тепловой энергии характеризуется полным КПД брутто ТЭЦ: где Э и Qт – количество выработанной электрической и тепловой энергии.