Учебное пособие Экономика энергетики Н.Д.Рогалёв МЭИ 2005 (995077), страница 29
Текст из файла (страница 29)
К ним относятся зависимости:• расхода топлива электростанцией от ее мощностиВст = f (Pст);• расхода топлива котлом от его теплопроизводительностиВк = f (Qч);• расхода тепла на турбину в зависимости от ее электрическоймощностиQч = f (Pт).Этот показатель (Qч) может быть измерен в весовых и тепловыхединицах.Относительные характеристики используются для расчета первичной энергии при заданных нагрузках. К ним относятся удельныерасходы топлива, теплоты и КПД:bуд = f (Pст); ηст = f (Pст).Удельные расходы характеризуют экономичность работы:для котла, т у.т/ ГДж,bк = Вч / Qк ;для турбин, (ГДж/ч)/МВт,qт = Qт / Рт ;для блока или электростанции, т у.т/ МВт,bуд = Вч / Р ,где Вч — часовой расход топлива котлом, т у.т/ч; Qк — часовая производительность котла по теплоте, ГДж/ч; Qт — расход пара турбиной, ГДж/ч; Рт, Р — электрическая нагрузка турбоагрегата и электростанции, МВт.Дифференциальные характеристики используются для определения оптимальных режимов работы агрегатов, т.е.
нахождения условий, при которых расход топлива и теплоты или себестоимость энергии будут минимальными при условии соблюдения графика нагрузки:ΔBст∂Bст= f ( Pст ) ;= f ( Pст ) .ΔPст∂Pст162Расходные энергетические характеристики котлов — это зависимости между количествами подводимого топлива и получаемойтеплоты.
Строятся эти характеристики для установившегося режима иопределенных условий эксплуатации, т.е. когда давление пара, температура питательной воды и вид топлива соответствуют нормам. Еслипри эксплуатации условия отличаются, то применяются соответствующие нормы-поправки. Характеристики получают в результатеиспытаний котлов при разных тепловых нагрузках.Расходные характеристики паровых котлов строятся на основе ихтепловых балансов. Тепловой баланс, ГДж/ч, может быть представленв видеQч.к = Q1 + ∆Q;∆Q = ∆Q2 + ∆Q3 + ∆Q4 + ∆Q5 + ∆Q6,где Q1 — полезно используемое тепло; ∆Q2 — потери тепла с уходящими газами; ∆Q3 — потери тепла от химической неполноты сгорания; ∆Q4 — потери тепла от механической неполноты сгорания;∆Q5 — потери тепла в окружающую среду от наружной поверхностиагрегата; ∆Q6 — потери тепла с физической теплотой шлаков.Зависимости отдельных видов потерь от полезной нагрузки устанавливаются на основе испытаний парового котла (рис.
9.1). Характеристики строятся в пределах от минимальной нагрузки до максимальной. Минимальная нагрузка — наименьшая нагрузка, с которой котелможет работать длительно без нарушения циркуляции или процессагорения. Обычно Q1min зависит от вида топлива и типа котла:для газа-мазута Q1min = 30 % Qном;для твердого топлива Q1min = 50 % Qном.Максимальная нагрузка Q1max — это наибольшая нагрузка, при которой котел может длительно работать без вредных последствий.,331min31max 31Рис. 9.1. Зависимость суммарных видов потерь от полезной нагрузки163Â Q Рис.
9.2. Расходная энергетическая характеристика котлаРасходная энергетическая характеристика котла (рис. 9.2) можетбыть найдена из выражения, т у.т/ч:В = 1/29,3 (Q1 + ∆Q) = 0,0342 (Q1 + ∆Q),где 29,3 — теплота сгорания 1 т у.т., ГДж.Удельный расход топлива, т у.т/ГДж:(9.7)bуд = 0,0342 (1 + ∆Q / Q1).Характеристика относительных приростов расхода топлива котлом(дифференциальная характеристика) отражает изменение часовогорасхода топлива при повышении отдачи теплоты на 1 ГДж/ч:∂ΔQ1∂Brк == 0, 0342(1 +).(9.8)∂Q1∂ΔQСледовательно, для определения rк надо найти производную потерь по полезной нагрузке. Это делается с помощью аналитическогоили графического дифференцирования.Взаимосвязь между удельным расходом топлива b, относительным приростом расхода топлива rк и КПД котла η. Тангенс угла наклона прямой, проведенной из начала координат через какую-либо точку расходной характеристики к оси Q, соответствует удельному расходутоплива b = В/Q в этой точке (рис.
9.3). Как видно из рис. 9.3, угол наклона этой прямой, а следовательно, и его тангенс сначала уменьшаются, а затем в какой-то момент времени начинают увеличиваться. Соответственно и удельный расход топлива при росте нагрузки сначала снижается (bа >bб> bг), а затем вновь начинает возрастать (bб = bд).Зоны I и III характеризуются снижением КПД и невыгодны длянормальной работы энергооборудования. Наиболее предпочтительнаработа в зоне нагрузок II, что соответствует наиболее экономичнойработе агрегатов и КПД близкому к максимальному.164Â 123Q DbrQ Рис.
9.3. Взаимосвязь между удельным расходом топлива, относительным приростомрасхода топлива и КПД котлаРасходные энергетические характеристики турбоагрегатов зависят от системы их регулирования и представляют собой выпуклыекривые или сочетания таких кривых (рис. 9.4).При возрастании нагрузки угол наклона касательной уменьшается.Это объясняется постепенным открытием дроссельного клапана, пропускающего пар в проточную часть турбины, и снижением потерьдросселирования.Использование в практических расчетах нелинейных характеристик весьма сложно. Поэтому их заменяют прямолинейными(рис. 9.5).
Обычно проводят прямую через точки характеристики, соответствующие нагрузкам 50 и 100 %.Так как конденсационные турбоагрегаты вырабатывают толькоэлектроэнергию, то их расходные энергетические характеристики могут быть описаны выражением видаQч = Qх.х + Qнагр = q0 + rтР,где Qх.х — расход теплоты на холостой ход агрегата, ГДж/ч; rт — относительный прирост расхода теплоты турбоагрегатом, ГДж/(МВт·ч);Р — текущая электрическая нагрузка турбоагрегата, МВт.Например, для турбины К-300-240 расходная энергетическая характеристика, ГДж/ч, имеет видQч = 158,8 + 7,68Р.165QQQI+II+IIII+III=1=2PPròròròPà)Pá)PPâ)Рис. 9.4.
Расходные энергетические характеристики паровых турбоагрегатов:а — в — дроссельное, сопловое или клапанное и обводное регулирование33Hò3Híàãð3õ.õ501002, %3õ.õ50100ò2, %2Рис. 9.5. Расходные энергетические характеристики паровых турбоагрегатов призамене нелинейных зависимостей прямолинейнымиДля увеличения пропуска пара через проточную часть турбинбольшой мощности применяется обводное регулирование, т.е.
прибольших нагрузках генератора пар пропускается непосредственно водну из промежуточных ступеней (в обвод первых ступеней).При обводном регулировании расходная энергетическая характеристика представляет собой сочетание двух выпуклых кривых, из которых последняя имеет бóльший угол наклона (рис. 9.6). Точка излома называется критической Ркр.В зоне действия I клапана:tgα1 =166ΔQ Qкр − Qmin== rт1 .ΔP Pкр − Pmin3I+IIIHòHò12Hò223=2=12min3ïåðåã3íàãð3õ.õ2êð 2 2max 2Рис. 9.6. Расходная энергетическая характеристика паровых турбоагрегатов приобводном регулированииВ зоне действия I и II клапанов:ΔQ Qmax − Qкрtgα 2 === rт2 .ΔP Pmax − PкрТаким образом, при обводном регулировании меняется вид расходной характеристики, который можно описать уравнениемQч = Qх.х + rт1Ркр + rт2 (Р – Ркр).Обозначая (Р – Ркр) = ∆Р и проводя преобразованияQч = Qх.х + rт1 (Р – ∆Р) + rт2 ∆Р = Qх.х + rт1 Р + (rт2 – rт1) ∆Р,получаем расходные энергетические характеристики конденсационных турбин в следующем виде:Qч = Qх.х+ rт1 Р + (rт2 – rт1) (Р – Ркр),(9.9)167где Ркр — экономическая или критическая нагрузка, МВт; rт1, rт2 —относительные приросты расхода теплоты турбоагрегатом в зонах I иII, ГДж/(МВт·ч).Примером может служить расходная энергетическая характеристика турбины К-500-240, ГДж/ч:Qч = 334,4 + 7,404 Р + 0,415 (Р – 410).Для некоторых турбин может быть несколько критических точек(точек излома), поэтому в более общем виде расходную энергетическую характеристику для конденсационных агрегатов можно представить в видеnQт = Qх.х + rт1Р + ∑ (rт (i+1) — rт i)(Р — Ркр i),(9.10)i=1где Qч — часовой расход теплоты турбоагрегатом, ГДж/ч; Qх.х — условный расход теплоты на холостой ход при конденсационном режиме, полученный экстраполяцией энергетической характеристики допересечения с осью ординат, проходящей через нулевую энергетическую нагрузку, ГДж/ч; Ркр i — электрическая нагрузка турбоагрегата,при которой имеет место i-й излом энергетической характеристики,МВт; rт1 — относительный прирост расхода теплоты на единицу электрической нагрузки в пределах от минимальной нагрузки до Ркр i,(ГДж/ч)/ МВт; rт i — то же при i > 1 в пределах от нагрузки Ркр (i+1) доРкр i, (ГДж/ч)/ МВт.Теплофикационные турбины, в отличие от конденсационных,имеют отборы пара на нужды потребителей, что находит отражение врасходных характеристиках.Расходная энергетическая характеристика двухотборного теплофикационного турбоагрегата может быть представлена в видеQч = Qх.х+ δт ∆т + δп ∆т + (βт + δ′т ∆т) Dт + (βп + δ′п ∆п) Dп ++ rт1Р +n∑ (rт(i +1) − rт i )( P − Pкр i ) ,(9.11)i =1где ∆т, ∆п — разности текущих и номинальных давлений в отборахотопительных и производственных параметров пара, МПа; Dт, Dп —величины расходов пара из регулируемых отборов отопительных ипроизводственных параметров, т/ч; βт, βп — коэффициенты отборов,характеризующие приросты расхода теплоты турбоагрегатом при неизменной электрической нагрузке, номинальных давлениях в отборахи увеличении отбора пара соответственно отопительных и производ168ственных параметров на 1т/ч, ГДж/т; δт, δп — коэффициенты, характеризующие изменение расхода теплоты на холостой ход турбоагрегата при отклонении давлений пара в отборах отопительных и производственных параметров от номинальных, (ГДж/ч)/МПа; δ′т, δ′п —поправки к коэффициентам отборов при отклонении давлений пара вних от номинальных, (ГДж/ч)/МПа; p — любая электрическая нагрузка турбоагрегата в пределах от минимальной до максимальной, МВт.Выражение (9.11) в частных случаях упрощается.
Если, например,расчет ведется для номинальных давлений пара в отборах, то, приравнивая нулю значения ∆т и ∆п, получаем энергетическую характеристику двухотборного теплофикационного агрегата в виде:nQт = Qх.х + βтDт + βпDп + rт1Р + ∑ (rт (i+1) — rт i)(Р — Ркр i). (9.12)i=1Например, для турбины типа ПТ-80-130/565 расходная энергетическая характеристика имеет видQч = 62,7 + 1,72 Dп + 0,557 Dт + 8,82 Р +1,08 (Р — Ркр1).Если теплофикационный агрегат имеет отбор только отопительных параметров, то величина Dп приравнивается нулю, и формула(9.12) принимает вид:Qт = Qх.х + βт Dт + rт1Р +n∑(rт (i+1) — rт i)(Р — Ркр i).(9.13)i =1Например, для турбины типа Т-100-130/565 расходная энергетическая характеристика примет видQч = 79,6 + 0,482 Dт + 8,46 Р +1,17 (Р – Ркр1).Показатели βт, βп, rт, Ркр, Рmin, Рпр, Рmax для теплофикационныхтурбоагрегатов существенно зависят от величин отборов пара.Расходная энергетическая характеристика турбоагрегата, отражаемая уравнениями (9.9) — (9.12), графически представляется ломанойлинией (рис.
9.7).Для того чтобы воспользоваться расходной энергетической характеристикой, необходимо рассчитать ее по характерным точкам, задавая текущей нагрузке Р значения:Р = Рmin → Qmin; Р = Ркр i → Qкр i; Р = Рmах → Qmах.При расчете теплофикационных турбин следует учитывать зависимость минимальных, максимальных и критических нагрузок отразмера и сочетания отборов пара, т.е. Рmin, Рmах и Ркр i = f (Dп, Dт),что показано на рис. 9.8. Рmin определяет ту величину нагрузки, кото169рую дает турбоагрегат по теплофикационному режиму.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
