Теплоэлектроцентрали

Рисунок 4.3 - Система оборотного водоснабжения КЭС с градирней

Паровые котлы требуют большого количества воздуха для сжигания топлива, при котором образуется еще больше продуктов сгорания. Совокупность газовоздухопроводов и теплообменных поверхностей нагрева, тягодутьевых машин и золоуловителей, дымовой трубы и внешних газоходов составляет газовоздушный тракт КЭС (рисунок 4.4). Воздух к котлу 2 подается дутьевым вентилятором 3, создающим необходимый напор для преодоления максимального сопротивления воздушного тракта. После воздухоподогревателя 7 поток воздуха разделяется на две части: первичный, поступающий в систему пылеприготовления 1 в качестве сушильного агента и через дроссель 9 для транспортировки топлива в топку, и вторичный, направляемый через дроссель 8 непосредственно к устройствам для сжигания топлива. Продукты сгорания топлива охлаждаются в воздухоподогревателе 7 очищаются от золы в золоуловителях 4 и дымососом 5 выбрасываются через дымовую трубу 6 в атмосферу.

Экономичность работы КЭС принято оценивать расходами теплоты и топлива на выработку энергии и КПД, которые разделяют на КПД брутто η^б_с, в котором не учитывается расход энергии на собственные нужды, и КПД нетто η^н_с ,- с учетом расхода теплоты и электроэнергии на собственные нужды.

Рисунок 4.4 – Газовоздушный тракт КЭС

КПД брутто КЭС определяется по выражению:

(4.1)

где Qс – теплота, подведенная с топливом, кДж/кг; B – расход топлива, кг; Q^р_н – низшая теплота

сгорания топлива, кДж/кг.

Если известны КПД котла η_к и турбоустановки η_ту, то КПД КЭС равен:

(4.2)
где η_рт – КПД теплового потока, учитывающего потери теплоты при движении пара от котла к турбине (η_тр = 0,98-0,99)

КПД нетто КЭС составляет:

(4.3)

где Э_сн – доля расхода энергии на собственные нужды (от 4 до 6%).

Наряду с КПД показателем тепловой экономичности КЭС служит расход теплоты:

(4.4)

если η_бс = 0,32-0,37, то q_c = 2.7-3.1.

Из выражения (3.1) можно найти удельный расход топлива на выработку 1 кДж или 1 кВт*ч энергии (в кг/кДж или кг/(кВт*ч)):

(4.5)

В РФ принято оценивать тепловую экономичность КЭС расходом условного топлива (Q^р_н =29,3 МДж/кг), Тогда из (4.5) получаем расход условного топлива в _y (кг/МДж или (кг/кВт*ч)):

(4.6)

В настоящее время на лучших КЭС величина в _y составляет 310-320 г/(кВт*ч).

Для многих отраслей промышленности, таких, как автомобилестроение, химическая, нефтеперерабатывающая, металлургическая, целлюлозно-бумажная, текстильная, пищевая и др., наряду с электроэнергией требуется большое количество тепловой энергии. Для отопления жилых зданий также необходима тепловая энергия. В этих условиях естественно использовать пар, получаемый в парогенераторах на тепловых станциях, как для выработки электроэнергии, так и для теплофикации потребителей. Электростанции, выполняющие такие функции, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Для получения пара с необходимыми для потребителей параметрами на ТЭЦ используют специальные турбины с промежуточным отбором пара. В таких турбинах, после того как часть энергии пара израсходуется на приведение в движение турбины и параметры его понизятся, производится отбор некоторой доли пара для потребителей. Оставшаяся доля пара далее обычным порядком используется в турбине и затем поступает в конденсатор. Структурная схема ТЭЦ приведена на рисунке 4.5. Коммунально-бытовые потребители обычно получают тепло от сетевых подогревателей (бойлеров) СП.

Рисунок 4.5 – Структурная схема ТЭЦ

ТС - тепловая сеть; ПП - пар для потребителей: ДГ - дымовые газы; РОУ - редукционно-охладительная установка

Особенности ТЭЦ следующие:

• строятся вблизи потребителей тепла;
• обычно работают на привозном топливе;
• большую часть выработанной электроэнергии выдают потребителям ближайшего района (на генераторном или повышенном напряжении);
• работают по частично вынужденному графику выработки электроэнергии (т.е. график зависит от теплового потребления):
• низкоманевренны (так же, как и КЭС);
• имеют относительно высокий суммарный КПД (до 50-70%).

На ТЭЦ энергия топлива используется сначала для производства электроэнергии, а затем менее ценная теплота применяется для нужд теплофикации. Показателем тепловой экономичности для ТЭЦ служит КПД по выработке электроэнергии η^э_с и теплоты η^т_с:

(4.7)

где Q_от - количество теплоты, отпущенной потребителю, кДж; B_э и В_т - соответственно расход топлива на производство электроэнергии и теплоты, кг. На рисунке 4.6 приведен тепловой баланс ТЭЦ. (ОТТ - отбор тепла на теплофикацию).

Рисунок 4.6 – Тепловой баланс ТЭЦ

Удельный расход условного топлива на выработку 1 кВт·ч электроэнергии в ^э_у определяется:

(4.8)

Средний расход условного топлива на ТЭЦ составляет 265 г/(кВт·ч), что на 35% ниже, чем в среднем по КЭС.

Удельный расход условного топлива на выработку единицы теплоты для внешнего потребителя, кг/МДж, равен:

(4.9)

Мощность современных ТЭЦ достигает 1000 МВт, на них устанавливаются энергоблоки мощностью 60, 100, 135 и 250 МВт.