Затраты теплоты на турбоустановку

где  - расход свежего пара на турбину

   - энтальпия свежего пара

   - расход питательной воды

   - энтальпия питательной воды

   - энтальпия питательной воды на входе в ПВД-5

            - энтальпия питательной воды на выходе из диаэратора

=283213,05 кВт

причём    - теплота, подводимая к рабочему телу в 

          котельном агрегате

         - теплота, подводимая к рабочему телу в питательном 

         

насосе

        Тепловая нагрузка отборов турбины равна

где     - тепловая нагрузка нижнего сетевого подогревателя

        - тепловая нагрузка верхнего сетевого подогревателя

      

           Удельный расход теплоты на выработку электроэнергии равен

                                                            

где      - затраты теплоты на турбоустановку

          - тепловая нагрузка отборов турбины

           - электрическая мощность турбоустановки

    Потери теплоты в холодном источнике ( конденсаторе ) равны

где     - теплота конденсации потока пара, поступающего в конденсатор

          - теплота, получаемая при охлаждении потока рециркуляции

          - расход пара в конденсатор

          - энтальпия пара, поступающего из цилиндра низкого давления

                                                в  конденсатор

           - энтальпия насыщения воды при давлении в конденсаторе

                                                 

           - расход рециркуляции

           - энтальпия потока рециркуляции

   

      Затраты теплоты на турбоустановку, если пренебречь незначительными потерями в окружающую среду, не связанными с конденсацией пара, по закону сохранения и превращения энергии можно представить как

      где   - внутренняя мощность турбины складывается из мощностей частей высокого, среднего и низкого давления:

         -

мощность цилиндра высокого давления

         -

мощность цилиндра среднего давления

  -

мощность цилиндра низкого давления

 - внутренняя мощность турбины

         - тепловая нагрузка отборов турбины

  - потери теплоты в холодном источнике

   При этом электрическая мощность равна:

где   - внутренняя мощность турбины

   - электромеханический к.п.д. турбоагрегата ( учитываются механические потери валопровода, преимущественно в подшипниках, и потери в генераторе ).

 

Тепловая нагрузка нижнего сетевого подогревателя может быть определена как

где    - расход пара на нижний сетевой подогреватель

         - энтальпия пар в 7 отборе (на нижнем сетевом подогревателе)

   - энтальпия насыщения воды в нижнем сетевом подогревателе

С другой стороны без учёта потерь теплоты в подогревателе

где    - расход сетевой воды через нижний сетевой подогреватель

  - энтальпия сетевой воды на выходе из нижнего сетевого

                                         подогревателя

  - энтальпия обратной сетевой воды

 

  

 

 Аналогично, тепловая нагрузка верхнего сетевого подогревателя может быть определена

где    - расход пара на верхний сетевой подогреватель

         - энтальпия пар в 6 отборе (на верхнем сетевом подогревателе)

   - энтальпия насыщения воды в верхнем сетевом подогревателе

С другой стороны без учёта потерь теплоты в подогревателе

где    - расход сетевой воды через верхний сетевой подогреватель

  - энтальпия сетевой воды на выходе из нижнего сетевого

                                         подогревателя

  - энтальпия обратной сетевой воды на выходе из верхнего

                                         сетевого подогревателя

      Тепловая нагрузка ТЭЦ складывается из отпуска теплоты из нижнего сетевого подогревателя, верхнего сетевого подогревателя и нагрузок пиковых водогрейных котлов:

Исходный и расчётный варианты должны быть одинаковы по величине для обеспечения одинакового эффекта по отпуску теплоты. Для исходного режима работы тепловая нагрузка , а для расчётного режима

Тогда в расчётном режиме пиковые водогрейные котлы выключены: .

При сравнении вариантов по расходу топлива секундный расход натурального топлива на котельный агрегат основной турбоустановки вычисляется по формуле:

.

       Поскольку как пиковые водогрейные котлы, так и компенсирующая изменение выработки электроэнергии установка могут работать на другом виде топлива, то дальнейшие расчеты необходимо проводить в единицах условного топлива, обладающего низшей теплотой сгорания на рабочую массу  (7000 ккал/кг).

Расход условного топлива на основную турбоустановку определяется как

где    - расход натурального топлива

  - низшая теплота сгорания условного топлива

 

  - низшая теплота сгорания каменного угля из Кизеловского 

                                       месторождения

         Расход условного топлива на пиковые водогрейные котлы (в расчётном режиме пиковые водогрейные котлы выключены) равен:

Изменение приведённого расхода условного топлива на компенсирующую изменение выработки электроэнергии турбоустановку определяется как

  где      - приведённый удельный расход топлива на выработку

                                                    электроэнергии на замещающей турбоустановке

             - электрическая мощность турбины в расчётном режиме

             - электрическая мощность турбины в расчётном режиме

             - коэффициент для перевода расхода топлива из г/кВт∙час в кг/с

 

 Суммарное изменение приведённого расхода условного топлива за 1 секунду будет равно

где     - изменение расхода условного топлива на основную

                                    турбоустановку

    - расхода условного топлива на основную турбоустановку

                                    в расчётном режиме

 

    - расхода условного топлива на основную турбоустановку

                                    в расчётном режиме

           - изменение расхода условного топлива на  пиковые

                                                           водогрейные котлы                          

    - расхода условного топлива на пиковые водогрейные котлы

                                    в расчётном режиме

 

    - расхода условного топлива на пиковые водогрейные котлы

                                    в исходном режиме

    - изменение приведённого расхода условного топлива  на

                                          замещающей  турбоустановке

 

По полученным данным , то есть имеет место экономия топлива в расчётном режиме по сравнению с исходным.

     

Годовой эффект, выражающийся в экономии топлива за 5000 часов (а это примерно один отопительный сезон), будет равен:

где    - суммарное изменение приведённого расхода условного

                                               топлива за 1 секунду

 3600  - коэффициент для перевода расхода топлива из кг/с в кг/час

 5000  - период времени, за который оценивается экономический эффект

Полученную величину целесообразно перевести в тысячи тонн условного топлива.

тысяч тонн у.т./год

или тонн у.т./год

Среднюю цену топлива на рынке можно принять в 1000 руб./т у.т., тогда годовой эффект выразим в стоимостных единицах:

или миллиона рублей в год

Годовой эффект также можно оценить в процентах относительно суммарных затрат топлива на основную турбоустановку и пиковые водогрейные  котлы в исходном варианте

где    - суммарное изменение приведённого расхода условного

                                               топлива за 1 секунду

         - расход условного топлива на основную турбоустановку в

                                          исходном режиме

 - расход условного топлива на пиковые водогрейные котлы в

                                   исходном режиме

То есть  в расчётном режиме получена экономия  суммарного расхода условного топлива по сравнению с исходным режимом на 5,217%, что приводит к экономии 11,24 миллионов рублей в год.

 

       Помимо определения интегрального эффекта от перехода с исходного режима на расчётный, необходимо также  рассчитать фактический расход топлива ( в пересчёте на условное ) на выработку электроэнергии данной турбоустановкой для расчётного режима, сравнить его с расходом топлива на выработку электроэнергии в исходном режим и с величиной - приведённого расхода топлива на выработку электроэнергии на замещающей турбоустановке. Такие расчёты произведём исходя из физического метода разделения затрат теплоты на выработку электрической и отпуск тепловой энергии, по следующей методике.

1) Пренебрегая потерями теплоты при отпуске теплоты от турбин, принимают расход теплоты турбоустановки на отпуск тепловой энергии

2) расход теплоты турбоустановки на выработку электроэнергии определяют           как

3) Расход условного топлива в исходном режиме на выработку электроэнергии найдём, распределяя полный расход условного топлива на турбоустановку пропорционально доле :

где   - расход условного топлива на турбоустановку в расчётном

                                                режиме

         - затраты теплоты на турбоустановку в расчётном режиме

  - расход теплоты турбоустановки на отпуск тепловой энергии

 

4) Удельный расход условного топлива на выработку 1 кВт∙час электроэнергии находят как

где    - расход условного топлива в расчётном режиме на выработку

                                электроэнергии

  - коэффициент для перевода расхода топлива из килограммов в граммы и    

                 перевода времени из секунд в часы

  - электрическая мощность

г у.т./кВт∙час

На компенсирующей изменение выработку электроэнергии турбоустановке удельный расход условного топлива на выработку 1 кВт∙час электроэнергии равен

г у.т./кВт∙час что больше чем в расчётном режиме данной турбоустановки, следовательно выработка электроэнергии на данной турбоустановке выгодна.

 При этом расход условного топлива на выработку электроэнергии снизился на относительно большую величину чем снизилась выработка электроэнергии, поэтому удельный расход условного топлива на выработку 1 кВт∙час электроэнергии в расчётном режиме ниже чем в исходном.

Дополнительно следует оценить удельные затраты теплоты данной турбоустановки на изменение выработки электроэнергии

где     - расход теплоты турбоустановки на выработку

                                                  электроэнергии в расчётном режиме

           - затраты теплоты на турбоустановку в расчётном режиме

    - расход теплоты турбоустановки на отпуск тепловой

                                               энергии в расчётном режиме

            - расход теплоты турбоустановки на выработку

                                                  электроэнергии в исходном режиме

            - затраты теплоты на турбоустановку в исходном режиме

     - расход теплоты турбоустановки на отпуск тепловой

                                               энергии в исходном режиме

           - электрическая мощность турбоустановки в расчётном режиме

    - электрическая мощность турбоустановки в исходном режиме

и соответствующий удельный расход условного топлива

где  123  - коэффициент для перевода удельного расхода топлива в к.п.д. турбоустановки

   - удельные затраты теплоты данной турбоустановки на

                                                    изменение выработки электроэнергии

   - к.п.д. транспорта теплоты

   -  к.п.д. котлоагрегата