У процесі вироблення електроенергії на теплоелектростанціях велику кількість тепла передається холодному джерелу - охолоджуючої конденсатор воді і, таким чином, марно втрачається. Кількість тепла, що віддається холодного джерела , можна зменшити за рахунок збільшення термічного к. п. д. циклу, проте повністю усунути не можна, так як у відповідності з другим законом термодинаміки передача певної кількості тепла холодному джерелу є неминучою.
Якщо усунути передачу тепла холодному джерелу в принципі неможливо, то чи не можна використовувати це тепло?
Як відомо, для виробничих і побутових потреб споживається значна кількість тепла в вигляді гарячої води і пари в різного роду технологічних процесах, для опалення будівель і гарячого водопостачання.
Для того щоб мати можливість використовувати тепло, що віддається конденсується пором, потрібно збільшити тиск в конденсаторі, тобто збільшити температуру, при якій конденсується цей пар. Підвищення нижньої температури циклу призведе до деякого зменшення величин термічного к. п. д. і, отже, до зменшення вироблення електроенергії при тих же, що й раніше, витратах палива. Тому з точки зору економічності власне циклу така операція є невигідною.
Однак можливість отримання великих кількостей тепла для технологічних і побутових потреб за рахунок деякого скорочення вироблення електроенергії виявляється вельми вигідною (позбавляє від необхідності споруджувати спеціальні опалювальні котельні, як правило, невеликі, мають порівняно невисокий к. п. д. і тому вимагають підвищеної витрати палива, а також нераціонально використовують тепло високого температурного потенціалу при спалюванні палива для нагріву низькотемпературного робочого тіла, що невигідно через зменшення працездатності системи).
Комбінована виробіток на електростанціях електроенергії і тепла називається теплофікації , а турбіни, застосовувані на таких електростанціях, - теплофікаційні .
Теплові електростанції, здійснюють комбіновану вироблення електроенергії і тепла, називаються теплоелектроцентралями (ТЕЦ) на відміну від чисто конденсаційних електростанції (КЕС), які виробляють тільки електроенергію.
У тих випадках, коли прилеглі до тепловим електростанціям райони повинні споживати великі кількості тепла, доцільніше вдаватися до комбінованої вироблення тепла і електроенергії, ніж постачати ці райони теплом від спеціальних котельних, а електроенергією - від конденсаційних електростанцій. Установки, службовці для комбінованого вироблення тепла і електроенергії, називають теплоелектроцентралями (ТЕЦ); вони працюють за так званим теплофикационному циклу .
Отже, застосування на ТЕЦ обладнання, що працює на підвищених параметрах пари, призводить до значному збільшенню вироблення електричної енергії за теплофикационному циклу і забезпечує відповідну економію палива і зниження собівартості енергії.
Для здійснення теплофікаційного циклу і постачання споживачів парою або гарячою водою на ТЕЦ встановлюють теплофікаційні турбіни різних типів. Найбільш поширені турбіни з регульованими відборами пари потрібного тиску. Такі турбіни працюють по вільному електричному графіку з одночасним вільним регулюванням теплового навантаження.
Зазвичай застосовують два типи парогазових теплофікаційних установок з КУ: парогазові ТЕЦ і газотурбінні ТЕЦ. Їх найпростіші теплові схеми наведені на рис. 1. Теплота вихідних газів ГТУ на ГТУ-ТЕЦ використовується в КУ або в газоводяной теплообміннику для відпустки теплоти (рис. 1, а). На парогазових ТЕЦ можливе застосування як турбін з протитиском (рис. 1 б), так і парових турбін типу КО (з конденсатором і мережевий теплофікаційної установкою) [1].
Рис.1. Принципові теплові схеми а - найпростішої ГТУ-ТЕЦ; б - найпростішої ПГУ-ТЕЦ. Позначення : КУ - котел-утилізатор; ТП - тепловий споживач; К - компресор; КС - камера згоряння
термодинамічних ефективність теплофікаційних циклів неможливо оцінити їх термічним ККД.
Термічний ККД теплофікаційного циклу нижче термічного ККД відповідного конденсаційного циклу, в якому пар розширюється в турбіні до дуже низького тиску (р2 3 - 5 кПа), виробляючи при цьому корисну роботу, і перетворюється в охолоджувачі в конденсат, а відтята від нього в конденсаторі теплота повністю втрачається з охолоджуючою водою. Це пояснюється тим, що в теплофікаційному циклі кінцевий тиск пари/значно перевершує звичайний тиск в конденсаторі парової турбіни, що працює по конденсаційному циклу.
Енергоблок працює по теплофикационному циклу і виробляє електроенергію і поставляє гарячу воду для далекого теплопостачання.
При роботі по теплофикационному циклу вибір порівняльного теоретичного циклу залежить від характеру нагреваемого джерела.
Якщо не використовувати особливості теплофікаційного циклу , то тепло перегрівання пари відводиться охолоджуючої водою.
Замість конденсаційного циклу 12345 отримаємо теплофікаційний цикл , в якому кількість тепла, отдаваемого холодному джерелу не викидається, а використовується на теплові потреби.
Середня температура відводу теплоти з теплофікаційного циклу при роботі по умовному графіком перевищує середню температуру при роботі за звичайним графіком.
Для поліпшення загального теплового балансу теплофікаційного циклу велике значення має постійне вдосконалення конденсатні господарства, найбільш повне використання тепла конденсату і збільшення кількості конденсату, - возвращаемого в котельні промислових підприємств і на теплоелектроцентралі. Відомо, що збільшення частки конденсату в живильній воді підвищує економічність і надійність роботи парових котлів, зменшує втрати тепла за рахунок скорочення продувок, що, в кінцевому рахунку, забезпечує значну економію палива.
В даний час і в перспективі у зв'язку з широким розвитком високого тиску поліпшення водяного режиму котлів та підвищення якості живильної води є обов'язковими умовами, що забезпечують надійну і економічну роботу котельних установок. Тому повернення конденсату має велике народногосподарське значення і заслуговує постійної уваги працівників промислових підприємств і енергетичних систем.
Особливе значення мають багатоступінчасті процеси для теплофікаційних циклів , так як завдяки збільшення числа ступенів можна підвищити початкову температуру відведення тепла в циклі і, отже, отримати теплофікаційних тепло більш високою температури.
Конструктивне виконання двигунів, застосовуваних в теплофікаційних циклах , різно.
Особливості технологічної схеми ТЕЦ показані на рис. 2 [2]. Основна відмінність полягає в специфіці пароводяного контуру.
Рис.2 Особливості технологічної схеми ТЕЦ: 1 - мережевий насос; 2 - мережевий підігрівач
Частина пара при розширенні в турбіні (з параметрами р отб = = 0,9-1,2 МПа) відбирається і відводиться в мережевий пароводяної підігрівач 2, через який мережевим насосом 1 проганяється вода, використовувана для опалення будинків та інших потреб міського господарства та промислових підприємств.
На виробництво пара подається в тих випадках, коли поблизу станції є промислові підприємства, що вимагають його для технологічного процесу. Кількість відібраного від проміжних щаблів турбіни пара визначається потребою теплових споживачів у гарячій воді та парі.
Використання для теплофікації частково відпрацьованої пари з проміжних ступенів турбіни зменшує кількість пари, що надходить в її конденсатор, а отже, і втрати теплоти з циркуляційної водою. Вся теплота, що міститься в гарячій воді і парі, які надх...
