СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАБОТЫ ТЭЦ С ПИКОВЫМИ СЕТЕВЫМИ ПОДОГРЕВАТЕЛЯМИ, ПОДКЛЮЧЕННЫМИ К ПРОМЫШЛЕННЫМ ОТБОРАМ ПАРА ТУРБИН
С целью более эффективного использования избытков пара производственных отборов турбин, увеличения выработки электроэнергии на тепловом потреблении и повышения надежности и экономичности источников пиковой тепловой мощности разработана усовершенствованная технология работы ТЭЦ с пиковыми сетевыми подогревателями [160, 161] (рис. 3.8).
Сущность этой технологии заключается в том, что пиковая тепловая нагрузка полностью обеспечивается в пиковых сетевых подогревателях и дополнительном водо-водяном теплообменнике. Конденсатом, образующимся в пиковом сетевом подогревателе, подключенном к производственному отбору пара, нагревают сетевую воду после основных сетевых подогревателей и перед пиковым подогревателем в дополнительном водо- водяном теплообменнике, после чего конденсат направляют в трубопровод основного конденсата между вторым и третьим по ходу основного конденсата турбин подогревателями низкого давления.
Распределение подогрева между основными и пиковым сетевыми подогревателями и дополнительным водо-водяным теплообменником показано на рис. 3.9.
Из графика видно, что основной подогрев сетевой воды (88-90%) осуществляется в пиковом сетевом подогревателе, а доля нагрева в дополнительном водо-водяном теплообменнике достигает 10-12%.
Рассмотрим пример реализации этой технологии. Сетевую воду, поступающую от потребителей с температурой 40-50 °С в количестве 1800 т/ч, подают по трубопроводу сетевой воды 3 насосом 4 в основные сетевые подогреватели 8 типа ПСГ-1300-3-8-1 паровой турбины 1 типа ПТ -135-130/15, где нагревают паром отопительных отборов 7 с параметрами 0,06-0,15 МПа до температуры 100-105 °С, затем сетевую воду нагревают в водо-водяном подогревателе 6 на 2-4 °С конденсатом из пароводяного пикового сетевого подогревателя 10 типа ПСВ-500-14-23. После водоводяного подогревателя 6 сетевую воду нагревают паром из производственного отбора 11 с параметрами 1,2-5-1,4 МПа в пиковом сетевом подогревателе 10 до температуры 130-150 °С, необходимой для покрытия пиковой нагрузки системы теплоснабжения, и подают в теплосеть. Из водоводяного подогревателя 6 конденсат конденсатным насосом 14 подают в трубопровод основного конденсата 15 между вторым и третьим по ходу движения конденсата подогревателями низкого давления 12, благодаря чему обеспечивают дополнительную выработку электроэнергии на тепловом потреблении. После подогревателей низкого давления 12 конденсат подают в деаэратор 9. Из отбора 11 пар по паропроводу 16 отпускают промышленным потребителям. Подпиточную воду подготавливают по упрощенной технологии и подают в теплосеть по трубопроводу 17.
За счет нагрева сетевой воды в дополнительном водо-водяном теплообменнике конденсат после пикового сетевого подогревателя дополнительно охлаждается, что способствует увеличению выработки электроэнергии на тепловом потреблении. Для рассматриваемого примера среднегодовая величина электрической мощности, развиваемой турбиной на тепловом потреблении, /Vw=15910 кВт, при этом годовая экономия условного топлива, рассчитанная по формуле 3.4, составляет 3980 т.
Для сравнения энергетической эффективности процессов нагрева и транспорта сетевой воды на ТЭЦ по схемам, изображенным на рис. 1.5 (а) и 3.8, используем эксергетический метод. Этот метод основан на понятии эксергии, как максимально возможной работы, которую можно получить за счет имеющейся энергии системы в заданных условиях окружающей среды в случае, когда все процессы будут происходить без потерь энергии. Преимуществом эксергетического метода является то, что он учитывает практическую ценность различных видов энергии, затрачиваемых в процессе производства той или иной продукции, отпускаемой потребителям. В работе [123] отмечается, что эксергетический метод позволяет выявить наиболее выгодный путь повышения совершенства как всего исследуемого процесса, так и отдельных его этапов.
Удельные затраты эксергии кДж/м3, на ТЭЦ (рис. 1.5 а) на подготовку 1 м3 сетевой воды, отпускаемой потребителям, определяются в виде суммы:
Эксергия, отданная греющим паром на подогрев 1 м3 сетевой воды в основных сетевых подогревателях теплофикационных турбин, рассчитывается по формуле:
В качестве температуры окружающей среды Т0 принимаем температуру исходной воды в зимний период 278 К, при этом условии в основных сетевых подогревателях на подогрев 1 м3 сетевой воды расходуется эксергия в количестве Е °сп = 50646,5 кДж/м3.
Затраты эксергии на транспорт 1 м3 теплоносителя оцениваются по формуле:
На ТЭЦ, изображенной на рис. 3.8, удельные затраты эксергии Е2, кДж/м3, на подготовку 1 м3 сетевой воды, отпускаемой потребителям, определяются в виде суммы:
Рассчитанные по формуле (3.20) величины общих эксергетических КПД для теплоприготовительных установок составляют: для ТЭЦ с традиционным последовательным включением основных сетевых подогревателей и пиковых водогрейных котлов (рис. 3.10 а) г)0™{ =0,56;
для ТЭЦ с пиковыми сетевыми подогревателями и дополнительным водоводяным теплообменником (рис. 3.10 б) 0,87, т.е. на 31% больше, чем для ТЭЦ с традиционной технологией обеспечения пиковой тепловой мощности.
Такая существенная разница между удельными затратами эксергии и эксергетическими КПД связана, главным образом, с большими потерями эксергии топлива в пиковом водогрейном котле в первой схеме (рис. 3.10 а).
Во второй схеме большая часть эксергии топлива расходуется на получение пара в энергетических котлах и выработку электроэнергии в турбине, на подогрев сетевой воды затрачивается лишь эксергия потока отработавшего пара, причем эксергия потока конденсата из пикового сетевого подогревателя полезно используется в дополнительном водо- водяном теплообменнике (рис. 3.10 б). Эксергетический КПД последней установки на 31% больше, чем для традиционной, что говорит о значительном снижении эксергетических затрат на подогрев сетевой воды и высокой степени термодинамического совершенства установки. Подогрев конденсатом пикового подогревателя сетевой воды и последующий отвод конденсата в предусмотренном новой технологией порядке также повышают выработку электроэнергии на тепловом потреблении и экономичность ТЭЦ.
Таким образом, использование вместо водогрейных котлов пиковых сетевых подогревателей позволяет повысить экономичность и надежность ТЭЦ за счет полного покрытия пиковой тепловой мощности от сетевых подогревателей, исключения частых повреждений источников пиковой тепловой мощности, использования для подготовки подпиточной воды недорогих технологий водоподготовки и увеличения выработки электроэнергии на тепловом потреблении при увеличении использования пара производственного отбора, являющегося греющей средой в пиковом сетевом подогревателе.
