Энергетические характеристики, общие сведения.

Выбор оптимального (наилучшего из возможных) энергетического режима работы оборудования электростанций – важнейшая задача организации основного производства в электроэнергетике.

В основе обоснования оптимального энергетического режима работы электростанции лежат энергетические характеристики агрегатов.

Энергетическая характеристика представляет собой функциональную зависимость между подведенной и полезной энергией.

(1.4)

Подведенную энергию при этом можно представить в следующем виде:

(1.5)

где

– потери энергии.

Энергетические характеристики котлоагрегатов и турбогарегатов подразделяются на расходные и весовые.

Примеры энергетических расходных и весовых характеристик:

Энергетические расходные характеристики.

– зависимость часового расхода условного топлива котлоагрегата (тут/ч) от часового производства тепла (Гкал/ч).

– зависимость часового расхода тепла турбоагрегата (Гкал/ч) от электрической нагрузки (мощности) (МВт).

Энергетические расходные характеристики отражают экономичность режима работы агрегатов.

Энергетические весовые характеристики.

– зависимость часового расхода натурального топлива котлоагрегата (тнт/ч) от часового производства пара (т/ч).

– зависимость часового расхода пара турбоагрегата (т/ч) от электрической нагрузки (мощности) (МВт).

Энергетические весовые характеристики существенно отличаются от расходных и используются при расчетах абсолютных величин расхода энергоносителя при заданных нагрузках, а также для определения производственной мощности агрегатов.

Применительно к турбоагрегату, зная его весовую характеристику, можно получить расходную характеристику, если известны энтальпия свежего пара () и температура (энтальпия) питательной воды (), путем пересчета по формуле:

(1.6)

Экономичность агрегатов зависит от структуры и величины потерь энергии. Для экономичной эксплуатации оборудования и борьбы с излишними потерями энергии важно знать, какие причины вызывают эти потери, и какова их зависимость от величины полезной энергии.

Рассмотрим классификацию потерь тепла в турбоагрегатах и котлоагрегатах.

Различают 4 группы потерь по характеру их изменения в зависимости от величины полезной энергии.

1. Потери рассеяния, вызванные пребыванием оборудования во включенном состоянии.

1.1. – потери в окружающую среду;

1.2. – механические потери (потери трения);

1.3. – часть электрических потерь в генераторе (потери намагничивания);

1.4. – часть потерь в конденсаторе турбоагрегата, связанная с режимом холостого хода.

Потери энергии этой группы от нагрузки не зависят и поэтому их называют постоянными потерями. График постоянных потерь тепла имеет вид прямой линии параллельной горизонтальной оси координат (рис. 1.2).

Рис. 1.2. График постоянных потерь тепла.

2. Потери рассеяния, связанные с перемещением энергопотока. Это, прежде всего, вторая часть электрических потерь в генераторе (потери на нагрев обмоток). График потерь энергии имеет следующий вид (рис. 1.3).

3. Потери от недоиспользованной энергии, заключенной в энергоносителе. Это потери в котлоагрегате, связанные с недожогом топлива, с уходящими газами, а также переменные потери с конденсацией пара в конденсаторах паровых турбин.

Потери энергии этой группы зависят от нагрузки, характер зависимости имеет следующий вид (рис. 1.4).

4. Дополнительные потери энергии в зонах минимальных и повышенных нагрузок, связанные с невозможностью обеспечения в этих условиях нормального технологического процесса работы оборудования.

Для котельного агрегата к ним относятся:

- дополнительные потери от химического недожога топлива в топке котла;

- потери с уходящими газами при малых нагрузках котла;

- потери с уходящими газами при форсировке режима работы котла.

Рис. 1.3. График переменных электрических потерь в генераторе.

Рис. 1.4. График переменных потерь с конденсацией пара.

Эти дополнительные потери возникают в связи с тем, что при минимальных и повышенных нагрузках трудно синхронно регулировать все показатели технологического процесса (рис. 1.5 и 1.6).

Энергетические характеристики строятся на основе энергетических балансов. Сущность составления энергобаланса состоит в том, что энергобаланс представляется в виде однолинейной схемы энергетического потока, на котором выделяются отдельные слагаемые энергобаланса: подведенная и полезная энергия, а также потери энергии. Возможно также построение баланса в виде дерева или в табличном виде.

Рис. 1.5. Дополнительные потери в зоне малых нагрузок.

Рис. 1.6. Дополнительные потери в зоне форсировки.

Как бы сложна ни была энергетическая схема электростанции, ее можно рассматривать как последовательное и параллельное сочетание простейших энергетических балансов.

Если электростанция производит различные виды энергии, то для каждого из этих видов строится свой энергобаланс, а затем способом наложения воспроизводится вся схема сложного энергобаланса электростанции. При этом производство энергии на ТЭС, рассматривается в виде последовательного процесса, состоящего из ряда стадий:

- производство тепла (котельный цех);

- распределение тепла (тепловой поток);

- производство электроэнергии (турбинный цех);

- теплофикационное отделение (ТЭЦ).

Для каждой стадии составляется собственный энергобаланс, в котором количество поступившей (подведенной) энергии должно быть равно количеству отданной (полезной) энергии (отпуск в другую стадию производства, потери и необходимые расходы).

Энергобаланс может быть составлен за любой промежуток времени (час, сутки, месяц и т.д.).

Экономичность каждой стадии производства, при работе энергетических агрегатов по определенному режиму, определяется следующими показателями:

- КПД;

- удельным расходом энергии (тепла, топлива).

КПД каждой стадии определяется по формуле:

(1.7)

где

; – потери энергии.

Удельный расход энергии в общем виде соответствует отношению количества подведенной энергии к полезной, то есть величина обратная КПД.

(1.8)

Пример:

1. Часовой удельный расход топлива котлоагрегатом на выработку Гкал тепла, кгут/Гкал

(1.9)

2. Часовой удельный расход тепла турбоагрегатом на выработку МВт мощности, Гкал/МВт·ч

(1.10)

Таким образом, показатели часового удельного расхода топлива и тепла определяются делением величины расхода подведенной (первичной) энергии соответствующего агрегата на его полезную энергию (нагрузку) при данном режиме работы.

Зная КПД последовательных стадий производства и распределения энергии для группы энергетического оборудования, состоящей из ряда последовательных элементов, в которых полезная энергия предыдущего элемента является подведенной энергией последующего элемента, общий КПД определяется по формуле:

(1.11)

где

, , – КПД отдельных последовательных элементов.

Дата добавления: 2015-07-20