Модернизация котельных в ТЭЦ

При существующем соотношении цен на энергоносители и оборудовании стала чрезвычайно целесообразной выработка электроэнергии на тепловом потреблении. Наиболее простой путь - это реконструкция существующих котельных с установкой паровых противодавленческих турбин или дополнительной установкой газовых турбин.

Базовым вариантом для реконструкции является пароводогрейная котельная, имеющая суммарную отопительную нагрузку Q=Q_п+Q_в, которая покрывается за счет работы парового и водогрейного котла (рис. 7.17а). Количество теплоты, вырабатываемое паровым котлом, в рассматриваемой схеме равно количеству теплоты, полученному в бойлере, и связано с расходом газа на паровой котел очевидным соотношением:

. (7.53)

Здесь: i_пп, i_к – энтальпии перегретого пара и конденсата после бойлера.

Количество теплоты вырабатываемое водогрейным котлом связано с расходом топлива на него соотношением

. (7.54)

При установке за котлом паровой турбины с противодавлением может быть выработана электрическая энергия в размере:

 

а)

б)

Рис. 7.17. Принципиальная тепловая схема мини-ТЭЦ:

К – компрессор; КС – камера сгорания; ГТ – газовая турбина; ПК – паровой котёл;
Б – бойлер; ПТ – паровая турбина с противодавлением; ПН – питательный насос;
ЭГ – электрогенератор; ТС – тепловая сеть; КВ – котел водогрейный

 

, (7.55)

где i_пт – энтальпия пара за противодавленческой турбиной. За счёт того, что давление на входе в бойлер уменьшается, уменьшается выработка тепловой энергии бойлером и возрастает расход топлива на выработку теплоты водогрейными котлами

(7.56)

При установке перед котлом газовой турбины фактически реализуется схема ПГУ полного горения (рис. 7.1). В качестве окислителя при сжигании газа в паровом котле используются газы, выбрасываемые газовой турбиной. За счёт этого уменьшается расход топлива B_п на паровой котел, при условии, что его нагрузка остается неизменной

. (7.57)

Таким образом, уменьшение расхода топлива на паровой котёл составит

(7.58)

Увеличение расхода топлива на выработку требуемого количества теплоты водогрейными котлами можно определить как

(7.59)

 

Суммарное увеличение расхода топлива при реконструкции котельной в ТЭЦ определится выражением

(7.60)

и зависит от выработки дополнительной электрической мощности.

Выбор типа газовой турбины при известном расходе топлива на паровой котел осуществляется из условия примерного равенства расходов продуктов сгорания через котел и через турбину. Тот же расход продуктов сгорания связан с расходом топлива на газовую турбину соотношением

, (145)

где B_г – расход топлива на газовую турбину; a_г – коэффициент избытка воздуха при сжигании газа в газовой турбине.

Расходы топлива на газовую турбину и суммарный расход топлива связаны соотношением

. (146)

Количество теплоты, затраченное на выработку пара с учетом физической теплоты газов, отходящих от газовой турбины, можно записать в виде

. (147)

 

Расход топлива на паровой котел связан с общим расходом топлива соотношением

. (148)

Подставляя (143) в (142), получим выражение для расчета суммарного расхода топлива:

. (149)