ТЕМА 5. ТЕПЛОЭЛЕКТРОЦЕНТРАЛИ

Производство электрической энергии на ТЭС сопро­вождается большими потерями теплоты. В то же время многим отраслям промышленности, таким, как химиче­ская, текстильная, пищевая, металлургическая, и ряду других теплота необходима для технологических целей. Для отопления жилых зданий требуется в значительном количестве горячая вода.

В нашей стране больше 1/2 всего добываемого топли­ва расходуется на тепловые нужды предприятий. Ори­ентировочное представление о потреблении теплоты в промышленности можно получить, рассмотрев потребно­сти в нем какого-либо конкретного предприятия. Напри­мер, на автомобилестроительном заводе приблизительно 75% всей потребляемой теплоты идет на отопление, венти­ляцию и бытовые нужды и только 20-25% расходуется на про­изводственные цели. Противоположная ситуация на азот­нотуковом комбинате — предприятии химической про­мышленности. Здесь примерно 75% всей потребляемой теплоты расходуется на производственные цели. Удов­летворение потребностей в теплоте сооружением неболь­ших индивидуальных котельных, как правило, не эконо­мично, так как такие установки работают с небольшими КПД и технически менее совершенны, чем крупные ус­тановки современных мощных ТЭС.

В этих условиях естественно использовать пар, полу­чаемый в парогенераторах на тепловых станциях, как для выработки электроэнергии, так и для теплофикации потребителей. Электростанции, выполняющие такие функции, называются теплоэлектроцентралями.

Отработанный в турбинах конденсационных станций пар имеет температуру 25—30°С, поэтому он не пригоден для использования в технологических процессах на пред­приятиях. Во многих производствах требуется пар, име­ющий давление 0,5—0,9 МПа, а иногда и до 2 МПа для приведения в движение прессов, паровых молотов, тур­бин. Иногда требуется горячая вода, нагретая до темпе­ратуры 70—150°С.

Для получения пара с необходимыми для потребите­лей параметрами используют специальные турбины с промежуточными отборами пара. В таких турбинах, по­сле того как часть энергии пара израсходуется на при­ведение в движение турбины и параметры его понизят­ся, производится отбор некоторой доли пара для потре­бителей. Оставшаяся доля пара далее обычным способом используется в турбине и затем поступает в конденсатор. Поскольку для части пара перепад давления оказывает­ся меньшим, несколько возрастает расход топлива на выработку электроэнергии. Так, если при перепаде дав­ления от 9000 до 4 кПа на выработку 1 кВт-ч электро­энергии требуется 4 кг пара, то при увеличении давления отработанного пара до 120 кПа необходимое количество пара составляет 5,5 кг. Однако такое увеличение расхода пара на выработку электроэнергии на ТЭЦ и связанное с этим увеличение расхода топлива в конечном счете ока­зываются меньшими по сравнению с расходом топлива в случае раз­дельной выработки электроэнергии и выра­ботки теплоты на не­больших котельных ус­тановках.

Рис. 2.13. Тепловой баланс тепло­электроцентрали:

Q, Q_ЭЛ и Q_ТП — теплота, полученная при сжигании топлива, превращенная в элек­троэнергию и использованная на тепло­фикацию соответственно; ∆Q_КН, ∆Qтб, ∆Q_тр,,∆Q_КТ — потери теплоты в конден­саторе, турбогенераторе, трубопроводах и котельном агрегате соответственно

Благодаря более полному использова­нию тепловой энергии КПД ТЭЦ достигает 60—65%, а КПД КЭС —не более 40%. На рис. 2.13 приведен примерный тепловой баланс ТЭЦ.

Горячая вода и пар под давлением, дости­гающем в отдельных случаях 3 МПа, доставляются потребителям по трубо­проводам. Совокупность трубопроводов, предназначен­ных для передачи теплоты, называется тепловой сетью. Экономия топлива связана с совершенствованием теп­ловой изоляции, поэтому повышение ее качества отно­сится к одной из важнейших задач теплофикации.

Эффективность работы системы теплоснабжения во многом зависит от рационального размещения ТЭЦ, которые стремятся по возможности приблизить к крупным потребителям теплоты и электрической энергии, так как передача теплоты в виде пара неэкономична на рас­стояниях свыше 5—7 км. На решение вопроса о целесо­образных местах расположения ТЭЦ в последнее время значительно влияет загрязнение ими окружающей среды.

Централизованное теплоснабжение на базе комбини­рованной выработки теплоты и электрической энергии имеет большие преимущества: обеспечивает основную долю потребности в теплоте промышленного и жилищно-коммунального хозяйства, уменьшает расходование топ­ливно-энергетических ресурсов, а также материальных и трудовых затрат в системах теплоснабжения.

Однако при максимальной централизации теплоснаб­жения на ТЭЦ можно выработать только 25—30% требу­емой электроэнергии. Работа же конденсационных стан­ций определяется только условиями выработки электро­энергии, что делает весьма благоприятными концентра­цию больших электрических мощностей и позволяет быстро наращивать электроэнергетический потенциал страны. Поэтому в настоящее время и в будущем будут строиться конденсационные станции, несмотря на те преимущества, которые имеет выработка электроэнергии на ТЭЦ. Развитию теплофикации в СССР придавалось большое значение. Так, уже в начале девятой пятилетки установленная электрическая мощность теплофикационных агрегатов превысила 45 млн. кВт.