Тепловые электрические станции

Количество выработанной энергии за год:

$${Э}_{год}^{выр}=Fm=\mathrm{9,06}\times {10}^{-4}\times \mathrm{8,7}\times {10}^{11}=\mathrm{788,2}\times {10}^6 кВт\times ч$$

Средняя нагрузка электростанции:

$$N_{эс}^{ср}=\frac{{Э}_{год}^{выр}}{8760}=\frac{\mathrm{788,2}\times {10}^6}{8760}=9\times {10}^4 кВт$$

Установленная мощность электростанции:

$$N_{эс}^{у}=2N=2\times 75\times {10}^3=150\times {10}^3 кВт$$

Коэффициент использования установленной мощности:

$$k_{и}=\frac{N_{эс}^{ср}}{N_{эс}^{у}}=\frac{9\times {10}^4}{150\times {10}^3}=\mathrm{0,6}$$

Коэффициент нагрузки:

$$k_{н}=\frac{N_{эс}^{ср}}{N_{эс}^{max}}=\frac{9\times {10}^4}{135\times {10}^3}=\mathrm{0,666}$$

Коэффициент резерва:

$$k_{р}=\frac{k_{н}}{k_{и}}=\frac{\mathrm{0,666}}{\mathrm{0,6}}=\mathrm{1,11}$$

Число часов использования установленной мощности:

$$T_{у}=\frac{{Э}_{год}^{выр}}{N_{эс}^{у}}=\frac{\mathrm{788,2}\times {10}^6}{150\times {10}^3}=5255 ч$$

Число часов использования максимум нагрузки:

$$T_{м}=\frac{{Э}_{год}^{выр}}{N_{эс}^{max}}=\frac{\mathrm{788,2}\times {10}^6}{135\times {10}^3}=5840 ч$$

Ответ: k_и = 0,6; k_н = 0,666; k_р = 1,11; T_у = 5255 ч; T_м = 5840 ч.

Находим на is-диаграмме:

1) точку 1, при p₁ = 8,8 МПа и температуре t₁ = 535 ℃:

- энтальпия пара

$$i_1=3477\frac{кДж}{кг}$$

- энтропия пара

$$s_1=\mathrm{6,78}\frac{кДж}{кг\times К}$$

2) точку 2, при s = 6,78 кДж/(кг × К) = const и p_к = 4 × 10³ Па энтальпию пара

$$i_2=2043\frac{кДж}{кг}$$

3) точку 1’, при p’₁ = 10 МПа и температуре t’₁ = 560 ℃

- энтальпия пара

$$i_1^{’}=3527\frac{кДж}{кг}$$

- энтропия пара

$$s_1^{’}=\mathrm{6,79}\frac{кДж}{кг\times К}$$

2) точку 2’, при s = 6,79 кДж/(кг × К) = const и p_к = 4 × 10³ Па энтальпию пара

$$i_2=2045\frac{кДж}{кг}$$

Энтальпия конденсата при p_к = 4 × 10³ Па определяем по таблице:

$$i_2^{’}=121\frac{кДж}{кг}$$

Термический к. п. д. установки:

- при начальных параметрах p₁ = 8,8 МПА, t₁ = 535 ℃

$${\eta }_t=\frac{i_1-i_2}{i_1-i_2^{’}}=\frac{3477-2043}{3477-121}=\mathrm{0,427}$$

- при начальных параметрах p‘₁ = 10 МПА, t’₁ = 560 ℃

$${\eta }_t^{’}=\frac{i_1^{’}-i_2^{’}}{i_1^{’}-i_2^{’}}=\frac{3527-2045}{3527-121}=\mathrm{0,435}$$

К. п. д КЭС брутто:

- при начальных параметрах p₁ = 8,8 МПА, t₁ = 535 ℃

$${\eta }_{КЭС}^{бр}={\eta }_{к.у}{\eta }_{тр}{\eta }_t{\eta }_{оi}{\eta }_{м}{\eta }_{г}=\mathrm{0,9}\times \mathrm{0,97}\times \mathrm{0,427}\times \mathrm{0,84}\times \mathrm{0,98}\times \mathrm{0,98}=\mathrm{0,300}$$

- при начальных параметрах p‘₁ = 10 МПА, t’₁ = 560 ℃

$${\eta }_{КЭС}^{б{р}^{’}}={\eta }_{к.у}{\eta }_{тр}{\eta }_t^{’}{\eta }_{оi}{\eta }_{м}{\eta }_{г}=\mathrm{0,9}\times \mathrm{0,97}\times \mathrm{0,435}\times \mathrm{0,84}\times \mathrm{0,98}\times \mathrm{0,98}=\mathrm{0,306}$$

Следовательно, к. п. д КЭС брутто повысится на

$$\mathrm{\Delta }{\eta }_{КЭС}^{бр}={\eta }_{КЭС}^{б{р}^{’}}-{\eta }_{КЭС}^{бр}=\mathrm{0,306}-\mathrm{0,300}=\mathrm{0,006}$$

Ответ: Δη^бр_КЭС = 0,006.

Расход топлива на выработку отпущенной теплоты:

$$B_Q=\frac{Q^{отп}}{Q_{н}^{р}{\eta }_{к.у}}=\frac{\mathrm{4,55}\times {10}^{11}}{27500\times \mathrm{0,87}}=19\times {10}^6\frac{кг}{год}$$

Расход топлива на выработку электроэнергии:

$$B_{Э}=B_{ТЭЦ}-B_Q=92\times {10}^6-19\times {10}^6=73\times {10}^6\frac{кг}{год}$$

К. п. д. ТЭЦ брутто по выработке электроэнергии:

$${\eta }_{ТЭЦ}^{Э бр}=\frac{{Э}^{выр}}{B_{Э}{Q}_{н}^{р}}=\frac{64\times {10}^{10}}{73\times {10}^6\times 27500}=\mathrm{0,32}$$

К. п. д. ТЭЦ брутто по отпуску теплоты:

$${\eta }_{ТЭЦ}^{Q бр}=\frac{Q^{отп}}{B_Q{Q}_{н}^{р}}=\frac{\mathrm{4,55}\times {10}^{11}}{19\times {10}^6\times 27500}=\mathrm{0,87}$$

Количество отпущенной электроэнергии:

$${Э}^{отп}={Э}^{выр}-{Э}^{с.н}=64\times {10}^{10}-64\times {10}^{10}\times \mathrm{0,06}=\mathrm{60,16}\times {10}^{10}\frac{кДж}{год}$$

К. п. д. ТЭЦ нетто по отпуску электроэнергии:

$${\eta }_{ТЭЦ}^{Э нт}=\frac{{Э}^{отп}}{\left(B_{Э}-B_{с.н}\right)Q_{н}^{р}}=\frac{\mathrm{60,16}\times {10}^{10}}{\left(73\times {10}^6-\mathrm{4,5}\times {10}^6\right)\times 27500}=\mathrm{0,319}$$

К. п. д. ТЭЦ нетто по отпуску теплоты:

$${\eta }_{ТЭЦ}^{Q нт}=\frac{Q^{отп}}{\left(B_Q+B_{с.н}\right)Q_{н}^{р}}=\frac{\mathrm{4,55}\times {10}^{11}}{\left(19\times {10}^6+\mathrm{4,5}\times {10}^6\right)\times 27500}=\mathrm{0,704}$$

Ответ: η^{Э бр}_ТЭЦ = 0,32; η^{Q бр}_ТЭЦ = 0,87; η^{Э нт}_ТЭЦ = 0,319; η^{Q нт}_ТЭЦ = 0,704.