Энергетические характеристики теплофикационных ТА.

Теплофикационные ТА бывают “с противодавлением”, или типа “Р”(регулируемые), и ТА с отборами пара. В ТА типа “Р” весь пар проходит через проточную часть турбины. После чего с достаточно высокими параметрами (температура и давление) используется для промышленных нужд. Такие ТА вырабатывают электрическую нагрузку только по вынужденному режиму, то есть вследствие выработки тепловой нагрузки. Для ТА типа “Р” предусматривается построение двух расходных характеристик: по расходу тепла на выработку электрической нагрузки и по отдаче тепла потребителям. Характеристика расхода тепла на выработку электрической нагрузки имеет вид:

 

Q_час = Q_хх + q_т Р_т;

где q_т – относительный прирост расхода тепла на выработку электрической нагрузки; Р_т – теплофикационная нагрузка ТА, то есть электрическая нагрузкаТА, вырабатываемая вследствие отпуска тепла потребителям.

Теплофикационные ТА бывают с отборами пара бывают:

типа ‘Т’ – турбины с одним отопительным (теплофикационным) отбором тепла, используемым для нужд отопления и горячего водоснабжения;

типа “П” – турбины с производственным отбором тепла на промышленные цели с более высокими параметрами (температура и давление) пара;

типа “ПТ” – турбины с двумя отборами тепла.

Сложность построения энергетических характеристик ТА с отборами тепла заключается в том, что расход тепла зависит не только от электрической нагрузки, но и от величин расхода тепла из отборов. При этом необходимо дополнительно учитывать ограничения по пропускной способности различных частей ТА. В основу построения энергетических характеристик ТА с отборами пара положено условие разделения общего потока тепла на входе в турбину на составляющие, направляемые в отборы и в конденсатор. Таким образом, ТА с двумя отборами тепла условно замещается двумя турбинами ”с противодавлением” (ЧВД – части высокого давления) и одной конденсационной турбиной (ЧНД –часть низкого давления). Электрические мощности, вырабатываемы условными турбинами ”с противодавлением”, рассматриваются как выработанные по теплофикационному циклу, а электрическая мощность, вырабатываемая условной конденсационной турбиной – выработанная по конденсационному циклу. Расходные характеристики таких ТА графически изображаются в виде диаграммы режимов. Для ТА с одним отбором тепла энергетическую характеристику и ХОП можно изобразить на плоскости. На рис.11 участки расходной характеристики соответствуют:

1-2-3 - работа ТА без отбора тепла;

8-7-6 - работа ТА со 100% отбором тепла;

4-5 - ограничение по электрической нагрузки ТА;

3-4 - ограничение по пропускной способности ЧНД ТА;

5-6 - ограничение по пропускной способности ЧВД ТА;

2-7 - излом характеристики, вследствие открытия перегрузочных клапанов ТА.

ХОП ТА состоит из двух участков:

9-10-11-12 - участок характеристики, соответствующий работе ТА в зоне экономической нагрузки;

13-14-15-16 - участок характеристики, характерный при работе после открытия перегрузочных клапанов ТА.

 

Рисунок 11

Расходную характеристику ТА с отбором(ами) тепла можно упрощённо представить в виде:

Q_час = Q_хх + q_т Р_т + q_кР_к = Q_хх + q_к Р - (q_к - q_т) Р_т;

где q_т, q_к – соответственно, относительные приросты расхода тепла на выработку электрической нагрузки по теплофикационному и конденсационному циклам; Р_т, Р_к – соответственно, электрические нагрузки вырабатываемые по теплофикационному и конденсационному циклам; Р = Р_т + Р_к – суммарная электрическая нагрузка ТА.

Принципы распределения электрической и тепловой нагрузки между агрегатами

ТЭЦ.

Рассмотрим 2 ТА ТЭЦ, которые одновременно вырабатывают тепловую и теплофикационную электрическую нагрузку:

 

Q_∑ = Q₁ + Q₂;

Р_∑ = Р₁ + Р₂; Р₁=f(Q₁); Р₂=f(Q₂);

Предположим, что с первого ТА часть тепловой нагрузки передаётся на второй. При этом баланс тепловой нагрузки по ТЭЦ в целом не нарушается:

Q₁^*= Q₁ - ∆Q;

Q₂^*= Q₂ + ∆Q;

Одновременно изменение выработки теплофикационной электрической нагрузки:

Р₁^*= f(Q₁^*) = Р₁ - ∆Р₁;

Р₂^*= f(Q₂^*) = Р₂ - ∆Р₂; ∆Р₁≠∆Р₂;

Если ∆Р₁>∆Р₂, то Р₁^*+ Р₂^*< Р_∑. И для обеспечения баланса электрической нагрузки на ТЭЦ один их ТА необходимо загрузить по конденсационному циклу. И наоборот, если ∆Р₁<∆Р₂, то Р₁^*+ Р₂^*> Р_∑.

В этом случае необходима разгрузка ТЭЦ по конденсационному циклу. В результате задача сводится к минимизации расхода тепла при распределении электрической нагрузки между ТА:

 

min (Q_хх1 + q_т1 Р_т1 + q_к1 Р_к1+ Q_хх2 + q_т2 Р_т2 + q_к2 Р_к2)

min (Q_хх∑ + q_к1 Р_к1+ q_к2 Р_к2+ q_т1 f(Q₁) +q_т2 f(Q₂))

При этом необходимо обеспечение баланса электрической и тепловой нагрузок и соблюдение ограничений по тепловой и электрической нагрузкам:

Q_∑ = Q₁ + Q₂;

Р_∑ = Р₁ + Р₂ = Р₁^* + Р_т1+ Р_к1+ Р₂^*+ Р_т2+ Р_к2 = Р_∑^* + Р_к1+ Р_к2+f(Q₁)+ f(Q₂);

Q_1min ≤ Q₁ ≤ Q_1max;

Q_2min ≤ Q₂ ≤ Q_2max;

P_1min ≤ P₁ ≤ P_1max;

P_2min ≤ P₂ ≤ P_2max;

где Р₁^*, Р₂^*- соответственно, минимальные нагрузки по конденсационному циклам первого и второго ТА.

Электрическую нагрузку ТЭЦ можно представить в виде:

Р_тэц = Р_вын +Р_св;

где Р_вын – вынужденная мощность, к которой относится теплофикационная электрическая мощность ТЭЦ и минимальная конденсационная мощность (3-5% от номинальной мощности агрегатов), выработка которой происходит вследствие необходимого пропуска пара в конденсатор по техническим условиям; Р_св – свободная конденсационная электрическая мощность ТЭЦ.

В энергосистеме загрузка ТА ТЭЦ производится в следующем порядке.

1.ТА группируются по типу тепловых нагрузок.

2.Распреление тепловых нагрузок одного типа между агрегатами (при необходимости) производится по критерию минимума относительного прироста теплофикационной мощности.

3.При одинаковых параметрах тепла производственной нагрузки в первую очередь загружаются турбины “с противодавлением”, так как из-за отсутствия привязанной конденсационной нагрузки они более экономичны.

4.При наличии одинаковых ТА тепловая нагрузка между ними распределяется поровну.

5.Свободная конденсационная мощность ТЭЦ распределяется в энергосистеме по методу относительных приростов. При этом критерием экономичности ТЭЦ является относительный прирост расхода тепла по конденсационному циклу.