Утилизация тепла отработанного пара в конденсаторе турбин

Современные теплофикационные турбины позволяют на некоторых режимах полностью исключить потери тепла с охлаждающей водой, т.е. они становятся вровень с противодавленческими турбинами

Для этих целей пов-ть конденсаторов выделяют в спец. теплофикационный пучок. Примерно пов-ть встроенного пучка занимает около 15% от общей пов-ти конденсатора. Теплофикационные пучки (ТП) рассчитаны на утилизацию тепла, минимально-вентиляционного расхода пара в конденсаторе, а так же тепла, поступающего на теплообменники (сальники, эжекторы). При этом расход пара линии рециркуляции м.б. соизмерим с расходом ДК- минимумов, в номинальном режиме работы.

Таким образом, во встроенных пучках происходит подогрев сетевой воды, либо добавочной воды, при работе турбин по тепловому графику.

При таком режиме работы достигается экономия тепла в цикле ТЭЦ в размере равном: ,

где Дк – величина минимального расхода пара в конденсаторе, - энтальпии отработавшего пара и его конденсата, ΔQрец – тепло, сбрасываемое в конденсатор с рециркуляцией. Использование теплофикационных пучков, имеет недостатки: которые выявляются в уменьшении вырабатываемой мощ-ти цилиндром низкого давления (иногда и ее потреблением). М.б. случай, когда подогреваются большие потоки холодной подпиточной воды в системе открытого теплоснабжения. А так же при параллельном подогреве сырой воды и сетевой воды. Принято разделять работу теплофикационных пучков на 3 режима:

1. зимний период, когда т-ра наружного воздуха, соответствует т-ре расчетной наружного воздуха.

2. зимне-весенний – переходный период.

3. осенне-зимний – период.

1. В зимний период мощ-ть турбины уменьшается по 2 причинам: 1. за счет потребления мощ-ти в ступенях ЧНД, 2. за счет увеличения давления в отопительных отборах: .

2. Изменение внутренней мощ-ти ЧНД м.б. записана: ,

где ΔH – уменьшение использованного теплоперепада в ЧНД, с режима нормального вакуума на режим ухудшенного вакуума.

1. При переводе теплофикационных пучков на сетевую воду, т-ра последней по-высится на величину равную: , где Gс.в. – расход сетевой воды, подаваемый в теплофикационный пучок.

4. Уменьшение внутренней мощ-ти на потоках пара в отопительные отборы находится: .

Niт – внутренняя теплофикационная мощ-ть на исходном режиме, - т-ра насыщения при давлениях свежего пара и в отопительном отборе пара.

5. Суммарное уменьшение мощ-ти турбины: .

6. Для возмещения мощ-ти ΔN, на замещающей КЭС, потребуется расход т-ва равный: , где = 0.32 кг.у.т./кВтч, цента.

7. Полная величина дополнительно используемого в теплофикационной установке тепла на нагрев сетевой воды составит:

8. За счет уменьшения расхода т-ва на типовые водогрейные котлы, определяются: .

9. Мы снижаем (или экономим) т0во по энергосис-ме в целом, на величину равную: .

1. Переходный период, когда , здесь баланс тепла на турбину: , где

Qт т Ni – тепловая нагрузка отборов из турбин и внутренняя мощ-ть турбины.

2. При переводе теплофикационных пучков на сетевую воду, баланс будет иметь вид:

3. Уменьшение расхода тепла на турбину определяется: .

4. Уменьшение расхода т-ва найдется: .

5. При заданном суммарном нагреве сетевой воды, принимая неизменным расход пара в верхнем отопительном отборе, снижение теплофикационной мощ-ти: , где Wээ – удельная внутренняя выработка э/э на нижнем отборе, Qт – кол-во тепла в нижнем отборе, - мощ-ть на потоке пара в нижнем отборе.

6. Затраты т-ва на замещающей КЭС: .

7. Экономия т-ва на энергосис-ме: .

Расчеты показывают, что использование теплофикационных пучков в зимней период явл-ся достаточно эффективным, при этом удельная экономия 75 – 85% (относительная удельная эффектив- ность). Для переходного периода эффекты значительно снижается, и относительная эффективность составляет 25 – 35%.

7.10. Особенности экономики АЭС.

Развитие АЭС требует:

1. значительных кап. вложений (1 кВт установленной мощ-ти – около 2000 $).

2. последующего захоронения ядерного т-ва.

3. экология.

В ходе освоения АЭС так же следует учитывать тот факт, что при нормальной эксплуатации АЭС, последние имеют экологические преимущества по сравнению с ТЭЦ и КЭС. А так же доля затрат на топливный цикл, по отношению к общим затратам на АЭС, приблизительно в 2 раза меньше затрат на КЭС. Благодаря этому удельные приведенные затраты на АЭС и КЭС практически сблизились. Важным показателем, хар-щим работу реактора явл-ся степень выгорания ядерного т-ва (Е), и КПД ядерного реактора или блока ηя.бл. Удельный расход ядерного т-ва, на выработку 1 кВт: .

Е м.б. принято в зависимости от реактора Е = 13000 – 40000 МВт*сут/т(урана).

КПД ядерного блока: ηя.бл.= 28 – 32%.

Для увеличения степени выгорания ядерного т-ва Е, а соответственно и снижение удельного расхода (в) применяют обогащение природного урана в пределах 1-3%. Это влечет увеличение ст-ти ядерного т-ва. Например при 5% обогащения цена т-ва возрастает в 25 раз по отношению к ст-ти природного урана:

Исходя из наличия 2 ядерных реакторов, которые производятся сегодня в России, предпочтения отдают РБМК (реактор большой мощ-ти канальный). Блок тысячник РБМК позволяет отпустить 315 ГДж тепла в час, с пиковым водогрейным котлом – до 600 ГДж. Рост начальных пар-ров с внутренним перегревом делает удельные кап. вложения выше, но при этом снижается удельный расход т-ва, и повышается КПД. Поэтому выбор оптимальных пар-ров на АЭС, явл-ся оптимизационной задачей. Энергонапряженность ядерного т-ва в активной зоне J = (19 - 45) МВт/т. Удельная энергонапряженность в активной зоне А = (46 - 111) МВтч/м³.

Величина первоначальной загрузки ядерного т-ва в реакторе: .

kисп.= коэф. использования установленной мощ-ти, 8760 – число часов в году, Ni – установленная мощ-ть блока, Тк – время нахождения т-ва в активной зоне.