Тема 3. Технология производства электроэнергии и эффективность электростанций

 

Пример 1. Паровая турбина мощностью N = 12000 кВт работает при начальных параметрах = 80 бар и = 450 ^оC. Давление в конденсаторе = 0,04 бара. В котельной установке, снабжающей турбину паром, сжигается уголь с теплотой сгорания  = 25 МДж/кг. КПД котельной установки равен  = 0,8. Температура питательной воды = 90 ^оС.

Определить производительность котельной установки и часовой расход топлива при полной нагрузке паровой турбины и условии, что она работает по циклу Ренкина.

РЕШЕНИЕ:

     Удельный расход пара турбины

, кг/(кВт·ч).

Энтальпию  и  находим по h-s диаграмме.

Расход пара паровой турбиной D

, кг/ч.

Часовой расход топлива В равен

, кг/ч,

где энтальпия питательной воды =

 

Пример 2. На заводской ТЭЦ установлены две паровые турбины с противодавлением мощностью N = 4000 кВт каждая. Весь пар из турбины направляется на производство, откуда он возвращается обратно в котельную в виде конденсата при температуре насыщения.

Турбины работают с полной нагрузкой при следующих параметрах пара:  = 35 бар,  = 435 ^оC,  = 1,2 бара.

Принимая, что установка работает по циклу Ренкина, определить часовой расход топлива, если КПД котельной  0,84, а теплота сгорания топлива  28500 кДж/кг.

РЕШЕНИЕ:

Удельный расход пара d_o равен

, кг/(кВтּч),

где энтальпию  и  находим по h-s диаграмме.

Часовой расход пара, потребляемый турбинами

, кг/ч.

Количество теплоты, потребляемой производством

, кДж/ч,

где = , а = f()

Количество теплоты, сообщенное пару в котельной,

, кДж/ч.

Часовой расход топлива В равен

, кг/ч.

 

Пример 3. Для условий предыдущей задачи подсчитать расход топлива в случае, если вместо комбинированной выработки электрической и тепловой энергии на ТЭЦ будет осуществлена раздельная выработка электроэнергии в конденсационной установке и теплоты в котельной низкого давления.

Конечное давление пара в конденсационной установке принять  = 0,04 бара. КПД котельной низкого давления принять тот же, что для котельной высокого давления, .

Определить для обоих случаев коэффициент использования теплоты.

РЕШЕНИЕ:

Удельный расход пара на турбину

, кг/(кВт·ч),

где ,  находим по h-s диаграмме.

Полный расход пара на турбину

, кг/ч.

Количество теплоты, сообщенной пару в котельной,

, кДж/ч,

где = , = f() = 29 ^оС,  = 4,19 кДж/(кгּК).

Расход топлива  в котельной высокого давления

, кг/ч.

Количество теплоты, потребляемого производством  (задача 3-4), следовательно, расход топлива в котельной низкого давления

, кг/ч.

Суммарный расход топлива в обеих котельных установках , кг/ч.

Экономия топлива на ТЭЦ в сравнении с раздельной выработкой электроэнергии и теплоты составит

%.

Коэффициент использования теплоты определяется как отношение всей полезно использованной теплоты ко всей затраченной. Следовательно, в случае комбинированной выработки электроэнергии и теплоты

.

В случае раздельной выработки обоих видов энергии

 

Пример 4. Определить удельный расход теплоты на выработку 1 МДж электроэнергии (для условного топлива) для КЭС с тремя турбогенераторами мощностью кВт каждый и с коэффициентом использования установленной мощности , если станция израсходовала кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания  кДж/кг.

РЕШЕНИЕ:

Установленная мощность КЭС

, кВт.

Количество выработанной энергии за год

, кДж/год.

КПД КЭС брутто

.

Удельный расход теплоты на выработку одного МДж электроэнергии (для условного топлива)

, МДж/МДж.

 

Пример 5. Теплоэлектроцентраль израсходовала кг/год каменного угля с низшей теплотой сгорания кДж/кг, выработав при этом электроэнергии кДж/год и отпустив теплоты внешним потребителям кДж/год.

Определить КПД ТЭЦ брутто и нетто по выработке электроэнергии и теплоты, если расход электроэнергии на собственные нужды 6 % от выработанной энергии, КПД котельной установки  и расход топлива на выработку электроэнергии для собственных нужд B кг/год. Определить удельные расходы условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии и 1 МДж теплоты.

РЕШЕНИЕ:

Расход топлива на выработку отпущенной теплоты

, кг/год.

Расход топлива на выработку электроэнергии

, кг/год.

КПД ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии

.

КПД ТЭЦ брутто по выработке теплоты

.

Количество отпущенной электроэнергии

; , кДж/год.

КПД ТЭЦ нетто по отпуску электроэнергии

.

КПД ТЭЦ нетто по отпуску теплоты

.

Удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж электроэнергии

, кг/МДж.

Удельный расход условного топлива на выработку 1 МДж теплоты

, кг/МДж.