Вместе с тем, как следует из рис. 5-10, в определенных диапазонах режимов при малых и больших тепловых нагрузках к.п.д. конденсационного потока ηκ= l/qK может достигать 41— 42 % и даже больше, т. е. превосходить к.п.д. мощных энергоблоков сверхкритического давления. Это обстоятельство не следует упускать из вида при сопоставлении тепловой экономичности электростанций разных типов в конкретных условиях эксплуатации при распределении нагрузок между ними.
Термодинамические особенности работы теплофикационных ПТУ при скользящем начальном давлении пара. Программа регулирования применительно к теплофикационному блоку включает в себя подпрограммы регулирования рассматриваемых поодиночке внутренних параметров, в том числе начального давления пара.
Как правило, мощные теплофикационные турбины ТЭЦ выполняются с сопловым парораспределением. Перспективной для них, как и для конденсационных турбин, является комбинированная подпрограмма регулирования начального давления пара (см. § 3-3), сочетающая работу при постоянном давлении в области больших расходов пара, при скользящем давлении в области уменьшенных расходов и при постоянном давлении, равном минимальному допустимому по условиям надежности котла, — при малых расходах пара (см. рис. 1-5, в).
В области больших расходов пара условия работы теплофикационной ПТУ одинаковы при комбинированном регулировании начального давления свежего пара и при постоянном его давлении. Поэтому проводимый ниже анализ ограничим промежуточной из отмеченных областей режимов ПТУ. При этом сопоставляемыми вариантами будут, с одной стороны, работа ПТУ при постоянном давлении в области режимов, где реальное сопловое парораспределение становится, по сути, дроссельным, а с другой — работа той же ПТУ при скользящем давлении с неизменным положением регулирующих клапанов ЧВД, таким же, как при режиме, соответствующем границе перехода от соплового парораспределения к дроссельному. В качестве точек отсчета при сопоставлении работы теплофикационных ПТУ с постоянным и скользящим давлением будут приняты показатели тепловой экономичности при постоянном давлении. Тепловую нагрузку будем принимать одинаковой для сопоставляемых режимов.
Определяемый формулой (5-3) удельный расход теплоты на выработку электроэнергии без учета затрат энергии на собственные нужды (брутто) и его относительное приращение аналогично формулам (2-28) и (2-37) запишем в виде: qб=qб/kР и δqб= δqб—δkР, где qб и δqб— соответственно удельный расход теплоты установкой без РППВ и его относительное приращение; kp — коэффициент регенерации, для теплофикационной ПТУ определяемый соотношением, аналогичным формуле (2-30),
В то же время возрастает энтальпия пара ia при входе в сетевой подогреватель, вследствие чего при фиксированной тепловой нагрузке Qот уменьшается расход теплофикационным потоком GT. Этот фактор оказывается превалирующим, в результате чего при переходе к скользящему давлению снижается, хотя и незначительно, мощность Νт, вырабатываемая теплофикационным потоком. В результате отмеченного переходу от постоянного давления к скользящему соответствуют отрицательные значения δα. Разность же b2—b1 всегда положительна. Следовательно, третье слагаемое в формуле (5-10) отрицательно. Однако по абсолютному значению оно существенно меньше первого слагаемого, вследствие чего скользящее давление для теплофикационных ПТУ без промперегрева уменьшает удельный расход теплоты на выработку электроэнергии. Выигрыш при режимах с отборами пара меньше, чем при конденсационных режимах, и уменьшается с ростом тепловой нагрузки ввиду уменьшения коэффициента а10=Nк/N при первом слагаемом.
Комбинированное регулирование для теплофикационных турбин с промперегревом дает больший выигрыш в тепловой экономичности. Это связано прежде всего с большим, чем без промперегрева, возрастанием к.п.д. конденсационного потока пара благодаря более высоким номинальным параметрам пара и большему возврату теплоты пару в промперегревателе (см. § 3-2). Удельный расход теплоты теплофикационным потоком qT на всех режимах независимо от способа регулирования по-прежнему равен единице, так что δqт=0. Так как для турбин с промперегревом при режимах с одинаковым расходом пара процессы расширения пара в ЧНД не зависят от подпрограммы регулирования начального давления, то одной и той же тепловой нагрузке Qот соответствуют одинаковые значения энтальпии и расхода отбираемого пара. Перепад энтальпии и мощность, соответствующие теплофикационному потоку в ЧСД, одинаковы для сравниваемых режимов. Мощность же, вырабатываемая теплофикационным потоком в ЧВД, при скользящем давлении оказывается большей из-за увеличения перепада энтальпии этого отсека, что вызвано смещением вправо процесса расширения по is-диаграмме. Следовательно, при переходе к скользящему давлению у турбин с промперегревом возрастает мощность Νт, вырабатываемая теплофикационным потоком пара. Мощность, вырабатываемая в ЧВД конденсационным потоком, при переходе к скользящему давлению увеличивается в той же пропорции, что и для теплофикационного потока. Мощность же, вырабатываемая конденсационным потоком в ЧСД и ЧНД, не изменяется. Так как доля этой постоянной составляющей для конденсационного потока значительно больше, чем для теплофикационного, относительное изменение мощности первого из потоков оказывается меньшим (δNK<δNT). Вследствие этого относительное приращение мощности турбины bN меньше δNT, а следовательно, δa=δNT—δN>0. Одновременное увеличение первого и третьего слагаемых в формуле (5-10) предопределяет больший итоговый, чем для ПТУ без промперегрева, выигрыш в удельном расходе теплоты на выработку электроэнергии.
Выше было показано, что при переходе к скользящему давлению для ПТУ с промперегревом пара увеличивается мощность Νт, вырабатываемая теплофикационным потоком, а тепловая нагрузка Qот остается неизменной. Это означает, что увеличивается удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении Э=Nт/Qот.
Приведенный выше термодинамический анализ не учитывал возможного уменьшения затрат мощности на привод питательных насосов. Общие закономерности и пути использования этого выигрыша остаются такими же, как для конденсационных ПТУ (см. гл. 3).
Сравнение тепловой экономичности теплофикационных ПТУ при различных подпрограммах регулирования начального давления. Выполненный выше в общем виде термодинамический анализ, выявляющий общие качественные закономерности изменения удельного расхода теплоты при переходе к скользящему давлению, для количественной оценки его эффективности нуждается в дополнении детальными расчетами тепловых балансов применительно к конкретным агрегатам с тем, чтобы учесть их особенности (характеристики регулирующих ступеней, питательных насосов и их приводов, особенности тепловых схем, многоступенчатый подогрев сетевой воды и пр.). С этой целью в ЛПИ были выполнены расчеты тепловой экономичности практически всех находящихся в эксплуатации теплофикационных турбоустановок на 8,8; 12,7 и 23,5 МПа (Т-50-130, ПТ-60-90, ПТ- 60-130, Т-100-130, Т-250-240, Т-180-130, Т-175-130, ПТ-135-130 и др.). При расчетах принятые заводами-изготовителями тепловые схемы ПТУ и конструкции турбин предполагались неизменными. Сравнение проводилось по удельному расходу теплоты нетто q, причем из затрат на собственные нужды учитывались лишь затраты мощности на привод питательных насосов. В качестве базы для отсчета сравниваемых результатов принимались значения q при постоянном давлении.
Ниже приведены в качестве примера результаты расчетов тепловой экономичности турбоустановок Т-100-130 и Т-250-240. Комбинированное регулирование уменьшает удельный расход теплоты турбоустановкой Т-100-130 как на конденсационных режимах (К), так и на режимах ТК (рис. 5-11). Выигрыш сокращается с увеличением тепловой нагрузки от 1,3% при конденсационном режиме до 0,6 % при больших тепловых нагрузках, что подтверждает выводы термодинамического анализа.
На рис. 5-12 приведены результаты расчетов тепловой экономичности турбоустановки Т-250/300-240. В конденсационном режиме при половинной нагрузке блока выигрыш составляет 1,9%, а при нагрузке 30% номинальной — 3,2%. В режимах ТК абсолютный выигрыш ∆q от применения комбинированного регулирования одинаков и не зависит от величины и характера тепловой нагрузки.
Относительный же выигрыш δq возрастает с ростом тепловой нагрузки. При половинном расходе пара выигрыш достигает 2—2,5%, а при 30% превышает 3—3,5%.
Приведенные расчетные результаты подтверждены экспериментально на ряде ТЭЦ при переводе их на работу со скользящим начальным давлением [7, 27, 54].
