Уменьшение мощности, вырабатываемой конденсационным потоком.
Как было показано в гл. 1, на предстоящем этапе энергетики большую актуальность приобретает задача привлечения ТЭЦ к регулированию графиков нагрузок в энергосистемах. В режимах К и ТК турбоагрегаты работают с конденсационным пропуском пара. Поскольку выработка электроэнергии конденсационным потоком пара менее экономична, чем выработка на тепловом потреблении, при работе в таких режимах рентабельна разгрузка агрегатов ТЭЦ за счет сокращения конденсационного потока.
Такую разгрузку, как следует из § 5-2, целесообразно проводить при комбинированной подпрограмме регулирования давления свежего пара.
В зимний период многие агрегаты ТЭЦ работают в режимах ТР и ТПР практически без конденсационного пропуска пара. Традиционно считается, что в таких режимах электрическая мощность не может быть изменена без изменения количества отпущенной теплоты, т. е. высокая тепловая экономичность достигается ценой резкого ухудшения маневренных качеств турбины. Поэтому центральным во всей проблеме повышения маневренности ТЭЦ является вопрос, как получить хотя бы ограниченный диапазон маневрирования электрической мощностью в режимах ТР и ТПР и близких к ним.
Получение пиковой мощности.
Максимальный расход пара ЧВД теплофикационной турбины соответствует режиму с максимальной тепловой нагрузкой Q, а максимальный расход пара ЧНД — конденсационному режиму. Это позволяет, сохраняя максимальный расход пара ЧВД и уменьшая тепловую нагрузку на величину ΔQ с тем, чтобы таким путем увеличить пропуск пара через ЧНД, получить дополнительную мощность Ναο„ сверх номинальной мощности турбины.
Рис. 5-16. Характеристики турбины Т-100-130 при выработке дополнительной мощности Nдоп сверх номинальной: а — диаграмма перегрузки; б — зависимость дополнительной мощности от снижения тепловой нагрузки; в — удельный расход теплоты на выработку дополнительной электроэнергии.
Диапазон режимов работы теплофикационной турбины с электрической мощностью, превышающей номинальную, определяется диаграммой перегрузки (рис. 5-16, а). Зависимость максимальной достижимой мощности турбины N от тепловой нагрузки Q от при максимальном расходе пара ЧВД для разных значений температуры прямой сетевой воды Тс характеризуется на этой диаграмме семейством ограничительных линий АВ и т. п.
Дополнительная мощность может быть получена также при работе турбины в конденсационном режиме, если, сохраняя максимальный расход пара ЧНД, увеличивать тепловую нагрузку Q до тех пор, пока расход пара ЧВД не достигнет максимального. Зависимости получаемой при этом мощности турбины N от тепловой нагрузки для различных значений Тс дает второе семейство ограничительных линий ВС, В1С1 и т. д. на диаграмме перегрузки. Линии АВ и ВС, А1В1 и В1С1 пересекаются в точках В, В1, соответствующих одновременным максимальным расходам ЧВД и ЧНД. Следует учитывать, что верхнее семейство ограничивающих линий имеется только для турбин номинальной мощностью до 100 МВт. Более мощные теплофикационные турбины имеют максимальную конденсационную мощность, соответствующую полной пропускной способности ЧВД, и для них нет ограничений максимальной мощности, устанавливаемых максимальным регулируемым отбором. Третье ограничение, соответствующее линии EF на рис. 5-16, а, определяется максимальной мощностью генератора. В соответствии с задачами настоящего параграфа ограничимся рассмотрением способа получения дополнительной мощности за счет уменьшения тепловой нагрузки, считая за исходный режим с максимальным пропуском пара ЧВД и максимальной тепловой нагрузкой Qот [6].
Тепловая нагрузка отопительных отборов Qот может быть уменьшена на величину ΔQот двумя способами: уменьшением температуры прямой сетевой воды Тс при неизменном пропуске сетевой воды Gс через подогреватели или уменьшением расхода сетевой воды Gс сетевыми подогревателями путем направления части ее в обвод подогревателей при неизменной температуре Тс. Получаемая при этом дополнительная мощность определяется соответственно характеристиками Оb и Ос на рис. 5-16, б. Как следует из приведенного графика, уменьшение тепловой нагрузки при пропуске всей сетевой воды через сетевые подогреватели (сплошные линии) дает большую дополнительную мощность, чем равное уменьшение тепловой нагрузки обводом сетевых подогревателей (штрих-пунктирная линия). При снижении тепловой нагрузки до определенного значения, соответствующего точке b в первом случае и точке с во втором, поворотная диафрагма оказывается полностью открытой. Расход пара ЧНД, определяемый давлением в камере нижнего отбора, при режимах, соответствующих точкам b и с, меньше максимального. Начиная от этих режимов, дальнейшее увеличение расхода пара ЧНД возможно лишь за счет естественного повышения давления в камере регулируемого отбора (ЕПД).
Снижение тепловой нагрузки в режимах ЕПД возможно лишь путем обвода сетевых подогревателей. При снижении тепловой нагрузки достигается дополнительное приращение мощности, определяемое соответственно отрезками bd и cd на рис. 5-16, б. Максимальная дополнительная мощность Νдоп ограничена здесь линией EF, соответствующей предельной мощности генератора.
Дополнительная мощность, получаемая за счет снижения тепловой нагрузки на величину ∆Qот, оказывается тем большей, чем ниже температура наружного воздуха Тн.в и выше коэффициент теплофикации αТЭЦ (линии Оb и Оа на рис. 5-16, б, соответствующие различным а)· Безусловно, тепловая нагрузка ∆Qот, на которую была сокращена выработка тепловой энергии основными сетевыми подогревателями при производстве дополнительной мощности, должна быть выработана посторонними источниками, например пиковыми водогрейными котлами (ПВК).
Если считать, что при получении дополнительной мощности номинальная мощность вырабатывается с той же тепловой экономичностью, что была до начала снижения тепловой нагрузки, а все снижение тепловой экономичности турбоустановки отнести к выработке дополнительной мощности, то можно найти удельный расход теплоты на выработку дополнительной МОЩНОСТИ:
qдоп = ∆Q доп/Nдоп,
где ∆Qдоп — дополнительный расход теплоты по сравнению с его значением при исходном режиме. Как следует из рис. 5-16, в, дополнительная мощность вырабатывается с весьма низкой тепловой экономичностью.
Рис. 5-17. График тепловой нагрузки ТЭЦ за отопительный сезон.
Здесь, как и на рис. 5-16, б, сплошные линии соответствуют пропуску всей сетевой воды через сетевые подогреватели, а штрих-пунктирная линия — направлению части ее в обвод. Однако, как показывают исследования ЦКТИ [14], даже при низкой тепловой экономичности использование получаемой практически без капитальных затрат дополнительной мощности оказывается вполне рентабельным до 1000 ч в год.
