Комбинированной выработке

Интересное предложение сделано И. И. Кирилловым, В. А. Зы-синым и С. Я- Ошеровым [17], которые предлагают отводить тепло от лопаток с натриевым охлаждением влажным паром. Пар в дальнейшем можно использовать для работы в конденсационной паровой турбине. Влажный пар имеет высокий коэффициент теплоотдачи, что обусловливает приемлемые размеры радиатора лопатки, и к. п. д. такой комбинированной парогазовой установки получается весьма высоким.

Ввиду того, что продукты сгорания непосредственно превращают часть теплоты в работу, обычное выражение (1-1) для к. п. д. установки теряет смысл, ибо к. п. д. котла становится чисто условным понятием. В дальнейшем, например, будет показано, что в определенных случаях увеличение потерь физического тепла с уходящими газами (заведомо недопустимое в обычных паросиловых установках) обеспечивает рост термодинамического совершенства парогазовой установки. Поэтому к. п. д. комбинированной парогазовой установки более удобно определять из выражения, не содержащего к. п. д. котла:

1. Степень повышения давления газовой ступени (при отсутствии промежуточного охлаждения и промежуточного подвода тепла) мало влияет на общий к. п. д. бинарного цикла, поэтому выбор давления за компрессором может целиком определяться стремлением получить максимальную удельную работу. Этот вывод совпадает с результатами аналитического исследования газовой ступени комбинированной парогазовой установки [Л. 2-1].

На рис. 1-3, б была показана простейшая схема комбинированной парогазовой установки, не имеющей водяного экономайзера. В таком виде установка не подлежит осуществлению, так как в ней отсутствует бинарная газопаровая часть, обусловливающая термодинамические преимущества комбинированных парогазовых циклов. Поэтому развитый водяной экономайзер является обязательным элементом почти всякой рациональной парогазовой схемы.

Рис. 2-6. Принципиальная схема комбинированной парогазовой установки с параллельным подогревом питательной вод >i в экономайзере и в регенеративном подогревателе газовой турбины.

Разработать принципиальную схему комбинированной парогазовой установки и выбрать ее оптимальные параметры сложнее, чем спроектировать две раздельные установки. Ведь надо не только учесть все факторы, оказывающие влияние на каждый из элементов комбинированной установки, но и выбрать коэффициент избытка воздуха в уходящих газах, решить вопрос о целесообразных пределах применения регенеративного подогрева питательной воды и т. д. Поэтому выбору рациональной схемы должен предшествовать термодинамический анализ реального парогазового

Приводим примерную схему такого процесса, с энергетической стороны являющуюся схемой типичной комбинированной парогазовой установки (рис. 152), а также зависимость выхода окислов азота от температуры, коэффициента избытка окислителей и степени обогащения кислородом воздуха (рис. 153).

В книге рассматриваются условия монтажа, эксплуатации и ремонта первой в мире комбинированной парогазовой установки с высоконапорным парогенератором типа В ПГ-120-100/540. Дано сравнение расчетных и действительных эксплуатационных показателей работы установки.

Рис. 5. Принципиальная схема комбинированной парогазовой установки с высоконапорным парогенератором.

К. п. д. нетто комбинированной парогазовой установки с высоконапорным парогенератором на параметры пара 140 ата, 570/570° С достигает значений 42—43%, что выше к. п. д. паросидовых и газотурбинных установок. Детальный термодинамический и технико-экономический анализ различных парогазовых циклов изложен в [Л. 1, 2 и 4].

Эксплуатация первой в мире комбинированной парогазовой установки с высоконапорным парогенератором на газообразном и жидком топливе подтвердила работоспособность этих установок.

В настоящее время удовлетворение потребности в тепловой и электрической энергии осуществляется путем соответствующего подбора на электростанциях конденсационных и теплофикационных турбин. При комбинировании газотурбинного и паросилового циклов имеется возможность путем надлежащего выбора параметров и схемы одной комбинированной парогазовой установки вырабатывать электрическую и тепловую энергию в любых соотношениях, необходимых потребителю. Это достигается с помощью теплофикационных парогазовых установок с различными типами паровых и газовых турбин.

Благодаря комбинированной выработке электроэнергии удельный расход условного топлива ТЭЦ на отпущенную электроэнергию меньше на 25 %, чем на КЭС с аналогичными параметрами пара. Доля отпуска теплофикационной теплоты составляет около 50% полезно отдаваемой энергии, а потери с охлаждающей водой — около 20%.

где эт — удельная комбинированная выработка электроэнергии на базе теплового потребления, кВт-ч/ГДж; Айэт — удельная экономия условного топлива лри комбинированной выработке электроэнергии, т. е. разница в удельных расходах топлива при конденсационной и комбинированной выработке, кг/(кВт-ч).

В тех случаях, когда прилегающие к тепловым электростанциям районы должны потреблять большие количества тепла, целесообразнее прибегать к комбинированной выработке тепла и электроэнергии, чем снабжать эти районы теплом- от специальных котельных, а электроэнергией — от конденсационных электростанций. Установки, служащие для комбинированной выработки тепла и электроэнергии, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ); они работают по так называемому теплофикационному циклу.

В нашей стране и за рубежом уже имеется некоторый опыт по комбинированной выработке пара и горячей воды в паровых барабанных котлах с естественной циркуляцией.

Экономия тепла, расходуемого на производство электрсэнергии при комбинированной выработке по сравнению с конденсационной прямо пропорциональна доле выработки электроэнергии на тепловом потреблении ч>п и тем больше, чем выше удельный расход тепла на

Общее использование тепла при комбинированной выработке энергии характеризуется полным к. п. д., учитывающим отпуск обоих видов энергии—механической (электрической) и тепловой—внешнему потребителю и дающим оценку суммарного использования тепла по обоим видам отпускаемой энергии — электрической и тепловой. Полный к. п. д. идеального комбинированного цикла определяется отно-, шением суммарной величины производимой механической энергии, выраженной в тепловых единицах, и тепловой энергии, отпускаемой потребителю, ко всему расходу тепла на установку. Таким образом, выражение полного к. п. д. идеального комбинированного цикла с турбиной КО имеет вид:

Итак, относительная экономия тепла при комбинированной выработке энергии по сравнению с конденсационной выработкой тем больше, чем больше доля выработки электроэнергии на тепловом потреблении свп или чем выше удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении э', чем больше количество отпускаемого тепла при заданном общем количестве вырабатываемой электроэнергии (чем ниже Z), т. е. чем меньше дополнительная конденсационная выработка комбинированной установкой, и чем больше доля потерь тепла в конденсаторе турбины К.

Экономию тепла при комбинированной выработке по сравнению с раздельной можно подсчитать по приближенной формуле (без учета к. п. д. -г\тр и ч\ку)

Экономия топлива благодаря комбинированной выработке электрической и тепловой энергии

При комбинированной выработке энергии давление отработавшего пара, используемого для внешнего потребления, выше, а величина располагаемого теплопадения при тех же начальных параметрах меньше, чем при конденсационной выработке. Вследствие этого изменение начальных параметров более резко влияет на изменение величины располагаемого теплопадения и, следовательно, на термический к. п. д. этих установок по сравнению с конденсационными.

При комбинированной выработке частично