Упрощенный расчет тепловой схемы турбоустановки и определение удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении

3.1. Целью расчета принципиальной тепловой схемы (ПТС) является определение расходов пара для всех элементов и определение электрической мощности турбины в заданном режиме.

Исходными данными для расчета (таблица 1) являются:

а) начальные параметры пара: давление и температура , по которым в соответствии с - диаграммой для водяного пара определяется энтальпия ;

б) расход пара на турбину , который в данном случае неизменен по всей проточной части;

в) противодавление турбины ;

г) давление в деаэраторе , которое принимается с учетом потерь давления в трубопроводе равным ;

д) относительный внутренний к.п.д. проточной турбины ;

е) параметры производственного конденсата: давление , температура , доля возврата ;

ж) температура добавочной воды .

3.2. Методика расчета принципиальной тепловой схемы.

Расчет начинают с построения упрощенного процесса расширения пара в турбине на - диаграмме [1], в соответствии с изображением на рисунке 3.

Рисунок 3 – Упрощенный процесс расширения пара в турбине

По параметрам , находят начальную энтальпию . Опустив изоэнтропу (перпендикуляр) до линии , находят на пересечении теоретическую энтальпию пара после турбины . Разность - располагаемый теплоперепад турбины, кДж/кг.

Действительный теплоперепад турбины, то есть механическую работу, совершенную одним килограммом пара, прошедшим через всю проточную часть, определяют как

. (1)

Действительная энтальпия пара после турбины .

Для определения расходов пара потребителю , на деаэратор , а также расходов добавочной воды и производственного конденсата необходимо составить и решить систему уравнений материального баланса деаэратора и внешнего теплового потребителя и теплового баланса деаэратора.

Эта система (2) составлена в предположении отсутствия утечек в схеме и при нулевом расходе продувочной воды из котла, а также при равенстве расхода потерям потребителя у внешнего потребителя:

;

;

; (2)

;

При решении системы (2) принять , а энтальпии потоков , и равными энтальпиям для кипящей воды при известных температурах , и давлении соответственно [2].

Последнее уравнение системы (2) – линейное относительно неизвестного . Решив его при , предварительно выразив расходы и через , и , определяют далее расходы , и в соответствии с первыми тремя уравнениями системы (2).

Завершающим этапом расчета тепловой схемы является определение электрической мощности турбины. Поскольку, в соответствии с принятыми упрощениями, через всю проточную часть идет расход , электрическая мощность определится как

кВт,

где - электромеханический к.п.д. турбины, который можно принять постоянным: .

3.3. Определение удельной выработки электроэнергии

на тепловом потреблении турбоустановки.

Выработка электроэнергии на единицу отпущенной теплоты является важнейшим показателем эффективности работы ТЭЦ в системе теплоснабжения. Поскольку тепловая нагрузка ТЭЦ, как правило, задается, то выработка электроэнергии для противодавленческих турбин осуществляется без потерь в холодном источнике, в соответствии с энергетическим эквивалентом теплоты (согласно физическому методу разделения расходов теплоты, на 1 кВт электрической мощности турбин с противодавлением для режимов, близких к расчетному, расходуется примерно 1,05 кВт тепловой мощности котла, то есть потери теплоты механические, в генераторе, от утечек и в окружающую среду от трубопроводов и арматуры не превышают обычно 5-6 % от мощности турбины). Избыточную электрическую мощность ТЭЦ отдает в энергосистему, причем себестоимость выработки электроэнергии на тепловом потреблении ТЭЦ ниже, чем на конденсационных станциях, работающих на таком же топливе.

Поэтому чем больше выработка электроэнергии при заданной тепловой нагрузке противодавленческой турбины, тем выше народнохозяйственный эффект от экономии топлива за счет замещения выработки этой мощности конденсационной турбиной.

Удельная выработка противодавленческих турбин на тепловом потреблении возрастает с ростом начальных давления и температуры пара и с уменьшением противодавления.

Удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении рассчитывается по формуле:

, (3)

где - электрическая мощность турбины, кВт;

- внешняя тепловая нагрузка турбины, кВт.

В случае турбины с противодавлением представляет собой нагрузку производственного теплопотребления:

. (4)

Величины расходов и энтальпий пара и воды (конденсата), входящих в (4), были определены ранее.