CC BY
21
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА им. С. М. КИРОВА
Том 283 1974
ЭКОНОМИЯ ТОПЛИВА ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПОТЕРИ ТЕПЛА В КОНДЕНСАТОРЕ ТУРБОУСТАНОЙКИ ДЛЯ ПОДОГРЕВА ПОДПИТОЧНОЙ ВОДЫ ТЕПЛОСЕТИ
В. А. БРАГИН, В. И. БЕСПАЛОВ, Л. А. БЕЛЯЕВ, Н. Н. ГАЛАШОВ
(Представлена научным семинаром кафедры ТЭУ)
Для повышения экономичности ТЭЦ стремятся использовать потери тепла в конденсаторах теплофикационных турбоустановок, вызванные наличием вентиляционных пропусков пара в конденсаторы. Для этого в конденсаторах ряда турбин (Т-50-130, Т-100-130) предусмотрены специальные встроенные пучки, у других машин используются сами конденсаторы после незначительной реконструкции. Чаще всего указанная потеря исключается за счет охлаждения конденсатора или встроенного пучка обратной сетевой водой или при значительных водоразборах из сети подпиточной водой теплосети. По условиям максимально допустимой температуры выхлопного патрубка турбины наиболее целесообразно производить охлаждение подпиточнрй водой теплосети. При этом удается использовать потери тепла в конденсаторах ряда машин. Возможности охлаждения обратной сетевой водой уже, и они уменьшаются по мере снижения температуры наружного воздуха, так как растет температура обратной сетевой воды. Вопросу определения экономии топлива при исключении потерь тепла в конденсаторах за счет нагрева сетевой воды посвящен ряд работ [1, 2]. Ниже рассматривается изменение экономичности теплофикационной турбоустановки при использовании потери тепла в конденсаторе для подогрева подпиточной воды теплосети.
При исключении потери тепла в конденсаторе машина полностью начинает работать по тепловому графику. Изменение экономичности, станции определяется при условии постоянного отпуска потребителям электро- и теплоэнергии. Изменение мощности турбоустановки компенсируется за счет мощности замещающей ГРЭС. Схема основных потоков тепла в турбоустановке при охлаждении конденсатора циркуляционной водой показана на рис. 1, а; при охлаждении подпиточной водой теплосети — на рис. 1, б.
В случае охлаждения конденсатора циркводой расход тепла на тур-боустановку будет равен
&у-<Эт+8болгэ+<гк+дп. (1)
Здесь С—отпуск тепла из регулируемого отбора потребителям;
Л/д — мощность на клеммах генератора;
дк —потеря тепла в конденсаторе (при полностью закрытой пово-ротной диафрагме);
— механические потери турбины, генератора и потери тепла элементами турбинной установки.
При замене циркводы подпиточной водой теплосети и постоянной нагрузке <2Т происходит ухудшение вакуума в конденсаторе, сокращение расхода пара в отбор и на турбину. Расход тепла на турбоустанов-ку в этом случае составит:
Ст У1 - - &+860 лгв1+дп1. (2)
Здесь <3К—тепло, использованное для подогрева подпиточной воды теплосети в конденсаторе.
Индекс «1» в (2) показывает, что величина относится к режиму турбоустановки при охлаждении конденсатора подпиточной водой.
В (1) и (2) можно с достаточной степенью точности считать, что Qu Тогда сокращение расхода тепла на турбоустановку будет
равно:
А <?ту-Рту-<гту1 = 9к+860(^э-^э1). (3)
Уменьшение мощности турбины происходит вследствие уменьшения теплоперепада части низкого давления (рк<Рк1)» сокращения расхода пара в регулируемый отбор и на регенерацию.
з)
Рис. 1
Часовая экономия в тепле по турбоустановке с учетом замещающей мощности составит:
Считая механические потери турбины и потери генератора при незначительном ДА/Э =ЫЭ —NЭ1 примерно постоянными, уравнение (4) представим так:
AQэт-Qк-(7з-860)(A^1+AЛ^2+AЛ^з). (5)
Здесь ¿7з — удельный расход тепла на выработку электроэнергии на замещающей ГРЭС;
ДА^ь ДЛ^2 и ДА^з — изменения мощности турбины соответственно из-за уменьшения теплоперепада части низкого давления, из-за сокращения расхода пара в регулируемый отбор и на регенерацию.
Тепло, использованное для подогрева подпиточной воды в конденсаторе, можно представить так:
где ДА^ —изменение мощности потока пара, проходящего в конденсатор, в части высокого давления турбины. Знак ДЛ^ определяется направлением изменения внутреннего относительного к. п. д. части высокого давления. Если к. п. д. увеличивается с уменьшением расхода пара через турбину, то необходимо вычитать ДЛ^> если уменьшается, то надо прибавлять ДУУ4. При небольшом изменении расхода пара через^ часть высокого давления можно с достаточной степенью точности счи-4 тать к. п. д. для этой части турбины неизменным, и тогда Д#4=0. В дальнейших рассуждениях принимается
Здесь £)к — вентиляционный пропуск пара в конденсатор; (к и tк\ — энтальпии конденсата на выходе из конденсатора при его охлаждении циркводой и подпиточной водой теплосети.
Изменение мощности турбины ДЛ'3 происходит из-за изменения параметров пара в камерах нерегулируемых отборов и расхода пара в эти отборы, а также вследствие изменения давления в конденсаторе. Основное влияние при постоянном пропуске пара в конденсатор оказывает здесь изменение расхода пара в отбор, поэтому можно выразить ДЛ^ через ДN2 как
ДА^з=ар-ДУУ2.
Обозначая через э — удельную выработку электроэнергии на базе тепла, отпущенного тепловым потребителям из регулируемого отбора, можно записать
ДА^2+ДА/3-Д^2(1+«р)-э(1+ар)(ги. (7)
Тогда с учетом (6) и (7) уравнение (5) после преобразований примет вид:
Лфэт—Фк[1~э(1+ар)(<7з—860)] —ДЛ^ - [1+860 э(1 + ар)](9з~860)+
+Д<?кЭ(1+ар)(<7з-860). (8)
Значение ДЛ^ для установки наиболее точно можно определить по опытной кривой КМ\=1(рк) или в соответствии с рекомендациями, изложенными в [2, 3].
При работе с пиковой установкой и повышенным давлением в камере регулируемого отбора расход пара в конденсатор при закрытой поворотной диафрагме увеличивается, поэтому возрастает <3К. Часовую экономию в расходе тепла на турбоустановку можно и в этом случае определить по (8). Необходимо только учесть изменение э, ар, ДЛ^ и Д(2к» а также источник питания паром пиковой подогревательной установки. Часовую экономию в этом режиме обозначим через Д(З'эт.
Экономия топлива за период работы без пикового подогревателя (первый период) будет равна [1]
где Т] — суммарная длительность первого периода;
Лку — средний к. п. д. котельной установки за этот период.
Аналогично рассчитывается экономия топлива за второй период,
когда включен пиковыи подогреватель и давление в камере регулируемого отбора повышено:
А Вг7=--(Ю)
7000-т]ку
где Т2 — суммарная длительность второго периода; у}ку— средний к. п. д. котельной установки за этот период.
Во втором периоде при незначительном колебании расхода подпи-точной воды теплосети и ее исходной температуры возможности использования тепла конденсаторов нескольких машин станции уменьшаются.
Экономия топлива по (9) и (10) не учитывает изменения в расходе электроэнергии на собственные нужды. Изменение в расходе топлива, вызванное изменением в затрате энергии на собственные нужды, для каждого периода работы может быть подсчитано согласно [1] по формулам
д в _> (П)
7000 • ?]ку '
АВгн =
}ал4г<7З*^ (12)
о
7000 -7]кУ
Здесь АА^СН и ДЛ^сн — изменение мощности собственных нужд соответственно в первый и второй периоды. Эти изменения определяются конкретными условиями станции.
Если подогрев подпиточной воды теплосети производится последовательно в конденсаторах нескольких машин ТЭЦ, то для каждой из них по (9) и (10) подсчитываются соответствующие экономии топлива. Изменения расхода топлива по (11) и (12) удобнее подсчитывать сразу для всей ТЭЦ.
Суммарная экономия топлива по ТЭЦ будет равна
АЯтэц-2ДЯту£+2Д^ ±АВ™±АВ™' 4 (13)
1 1
Здесь П\ и П2 — число турбоустановок, в конденсаторах которых последовательно нагревается подпиточная вода теплосети в первый и второй периоды. В общем случае может быть П1=П2 или П\>П2.
Расход электроэнергии на собственные нужды в зависимости от ряда факторов и конкретной схемы ТЭЦ может увеличиваться или уменьшаться при использовании потерь тепла в конденсаторах.
Из (8) относительная экономия тепла на турбоустановку будет равна
Л?эт=1-э(1+ар)(<73-860)--^41 +860 э(1+ар)](?3-860)+
+ ^э(1+ар)(<73-860). (14)
Из (14) следует, что при прочих одинаковых условиях относительная экономия будет тем больше, чем меньше ДЛ^—изменение мощности части низкого давления п^и увеличении давления в конденсаторе, чем больше Д<3К—возврат тепла' с конденсатом в схему турбоустановки, чем меньше э—удельная выработка электроэнергии на базе регулируемого отбора или выше давление в камере регулируемого отбора, чем меньше изменение расхода пара в регулируемый отбор и повышение давления в конденсаторе сказывается на выработке мощности за счет регенеративных отборов (меньше ар), чем меньше <73—удельный расход тепла на выработку электроэнергии на замещающей ГРЭС.
ЛИТЕРАТУРА
1. Е. И. Бененсон и Г. Д. Баринберг. Экономия топлива при исключении потерь тепла в конденсаторе теплофикационных турбоустановок. «Теплоэнергетика», 1970, № 4.
2. Г. А. Ш а п и р о, М. А. Труби лов, Ю. В. Захаров, В. Ф. Г у торов п Д. В. Михайлов. Определение экономичности работы турбин Т-50-130 с трехступенчатым подогревом сетевой воды. «Теплоэнергетика», 1971, № 11.
3. Е. А. Ш а п и р о, М. А. Т р у б и л о в, Ю. В. Захаров, В. Ф. Г у т о р ов и И. И. Бойко. Экспериментальное исследование потерь мощности на трение и вентиляцию в турбине УТМЗ типа Т-50-130. «Теплоэнергетика», 1972, № 1.
