IV. Рекомендации по расчету нормативов удельных расходов топлива по ТЭС и котельным, оборудованным газотурбинными и парогазовыми установками
IV. Рекомендации по расчету нормативов удельных расходов
топлива по ТЭС и котельным, оборудованным газотурбинными
и парогазовыми установками
31. При наличии на ТЭС или котельной, оборудованных газотурбинными (далее - ГТУ) или парогазовыми (далее - ПГУ) установками, действующей нормативно-технической документации по топливоиспользованию расчет НУР выполняется в соответствии с макетами, входящими в состав НТД.
В случае отсутствия НТД расчет НУР следует выполнять с использованием данных заводов - изготовителей оборудования, результатов испытаний агрегатов в последовательности, рекомендуемой настоящим порядком.
32. Для каждого месяца расчетного периода определяется средняя электрическая нагрузка газовых турбин, МВт:
N = Э / тау , (57)
гт гт рабгт
где Э - прогнозируемая выработка электроэнергии, тыс. кВт·ч;
гт
тау - планируемое число часов работы газовой турбины, ч.
рабгт
Выработка электроэнергии газовыми турбинами, входящими в состав ПГУ,
рассчитывается как разница между общей планируемой выработкой (Э ) и
пгу
выработкой паровой турбиной (Э ), тыс. кВт·ч:
пт
Э = Э - Э . (58)
гт пгу пт
В связи с тем, что в ПГУ выработка электроэнергии (развиваемая мощность) паровой турбиной определяется количеством сбросных газов, направляемых в котлы-утилизаторы, а также тепловой нагрузкой отборов, определение выработки электроэнергии газовой турбиной (турбинами) выполняется методом итераций. В начале расчетов выработка электроэнергии газовой турбиной (турбинами) задается, а затем корректируется с учетом выработки электроэнергии паровой турбиной и запланированного объема выработки электроэнергии ПГУ в целом.
33. Определяется тепло топлива, поступившего в камеры сгорания газовых турбин, Мвт:
2
Q = N x 10 / эта , (59)
с гт гт
где эта - КПД брутто газовой турбины, соответствующий электрической
гт
нагрузке (N ) и температуре наружного воздуха, ожидаемой в
гт
прогнозируемом периоде, %. Принимается по результатам испытаний или данным
заводов-изготовителей.
34. Определяется расход топлива, поступившего в камеру сгорания газовых турбин, т:
B = 0,123 x Q x тау . (60)
кс с рабгт
При поступлении в технологическую схему ГТУ или ПГУ теплоэнергии от
постороннего источника между электроэнергией и теплом распределяется B
гт,с
- сумма расходов топлива в камеру сгорания газовой турбины и расхода
топлива, эквивалентного теплоэнергии, полученной от постороннего источника
(B ), т у.т.:
гт,п
B = B + B . (61)
гт,с кс гт,п
35. Определение расходов электроэнергии на собственные нужды, значений НУР на отпущенную электрическую и тепловую энергию производится с учетом особенностей ГТУ и ПГУ различных типов.
Газотурбинная установка без утилизации тепла
выхлопных газов турбины
36. Газотурбинная установка без утилизации тепла выхлопных газов турбины производит только электроэнергию, на которую относится весь расход топлива, все затраты электроэнергии на собственные нужды. НУР на отпущенную электроэнергию, г/кВт·ч, определяется по формуле:
B
гт 3
b = --------- x 10 , (62)
э сн
Э - Э
гт
сн
где Э - расход электроэнергии на собственные нужды ГТУ, тыс. кВт·ч.
Газотурбинная установка с утилизацией тепла
выхлопных газов турбины для теплоснабжения
37. В газотурбинной установке с утилизацией тепла выхлопных газов турбины производится электрическая и тепловая энергия. Выхлопные газы направляются в котел-утилизатор, предназначенный для отпуска тепла внешним потребителям и на собственные нужды. При останове газовой турбины включается в работу блок дожигающих устройств (далее - БДУ), обеспечивающий теплоснабжение потребителей (рис. 1).
сн
Общий расход электроэнергии на собственные нужды (Э ) является суммой
сн
расходов электроэнергии на собственные нужды газовой турбины (Э ),
гт
сн
котла-утилизатора (Э ), теплофикационной установки (Э ) и
к-у тепл
дополнительного расхода электроэнергии, связанного с отпуском тепла в
виде пара (Э ):
пар
сн сн сн
Э = Э + Э + Э + Э . (63)
гт к-у тепл пар
Расход электроэнергии на собственные нужды газотурбинной установки,
сн
относимый на выработку электроэнергии (Э ), тыс. кВт·ч, равен затратам
э
электроэнергии на собственные нужды газовой турбины:
сн сн
Э = Э . (64)
э гт
Затраты электроэнергии на собственные нужды, относимые на отпущенную
сн
теплоэнергию, тыс. кВт·ч (Э ), рассчитываются по формуле:
тэ
сн сн
Э = Э + Э + Э . (65)
тэ к-у тепл пар
Расход топлива на блок дожигающих устройств (B ) полностью относится
бду
к отпуску тепла.
Распределение B в реальной схеме между электроэнергией и теплом
гт,с
производится пропорционально расходам топлива на их производство (B и
э,а
B ) в альтернативной схеме (рис. 1а) при условии равенства в обеих
тэ,а
схемах выработки электроэнергии и отпуска тепла.
Расход топлива на производство электроэнергии (B ), т у.т.,
э,п
определяется по формуле:
B
гт,с
B = -----------------, (66)
э,п 0,16 x Q
от,гт
1 + -------------
В
гт,с
B = B , (67)
э,а гт,с
-3
B = B = b x Q x 10 , (68)
тэ,а тк тк от,гт
где Q - отпуск тепла за счет газов, отработавших в турбине, Гкал;
от,гт
b - удельный расход топлива на тепло по альтернативной
тк
теплофикационной котельной: принимается равным 160 кг/Гкал (0,16 т/Гкал).
Значение B является суммой соответствующих значений для периода
э,п
работы газотурбинной установки (ГТУ) с отключенным БДУ и для периода работы
с закрытым газовым байпасом котла-утилизатора.
Для периода работы ГТУ с отключенным БДУ: Q = Q .
от,гт от
Для периода работы ГТУ с закрытым газовым байпасом котла-утилизатора
продолжительностью тау :
зб
- -2
Q = Q x эта x тау x 10 , (69)
от,гт 2т к-у зб
-
где Q - часовое значение количества тепла, содержащегося в газах за
2т
турбиной, Гкал.
-
Значения Q и эта определяются по энергетической характеристике ГТУ
2т к-у
по значениям средней электрической нагрузки и температуры газов за
турбиной.
Расход топлива на электроэнергию, отпущенную с шин:
- удельный, г у.т./кВт·ч
B
э,п 3
b = ------- x 10 , (70)
э сн
Э - Э
э
- абсолютный, т у.т.
сн -3
B = b x (Э - Э ) x 10 . (71)
э э
Рисунок 1. Схема ГТУ с утилизацией тепла
Рисунок 1а. Альтернативная схема для ГТУ с утилизацией
тепла
Расход топлива на тепло, отпущенное с коллекторов:
абсолютный, т у.т.
0,16 x Q
от,гт сн -3
B = ----------------- + b x Э x 10 + B , (72)
тэ 0,16 x Q э тэ бду
от,гт
1 + -------------
B
гт,с
удельный, кг у.т./Гкал
B
тэ 3
b = --- x 10 . (73)
тэ Q
от
Парогазовая установка утилизационного типа
38. В парогазовой установке утилизационного типа выхлопные газы направляются в котел-утилизатор, вырабатывающий пар, направляемый в паровую турбину для выработки электроэнергии и отпуска тепла из регулируемых отборов (рис. 2).
сн
Общий расход электроэнергии на собственные нужды ПГУ (Э ) является
суммой расходов электроэнергии на собственные нужды газовой турбины
сн сн сн
(Э ), котла-утилизатора (Э ), паровой турбины (Э ), теплофикационной
гт к-у пт
установки (Э ) и дополнительного расхода электроэнергии,
тепл
связанного с отпуском тепла в виде пара (Э ), тыс. кВт·ч:
пар
сн сн сн сн
Э = Э + Э + Э + Э + Э . (74)
гт к-у пт тепл пар
Затраты электроэнергии на собственные нужды, относимые на электроэнергию, рассчитываются по формуле, тыс. кВт·ч:
сн сн сн сн
Э = Э + k x (Э + Э ), (75)
э пт э гт к-у
k = Q / (Q + Q ), (76)
э э,кн э,кн от
-3
Q = q x Э x 10 , (77)
э,кн кн пт
где q - удельный расход тепла на производство электроэнергии при
кн
средней электрической нагрузке паровой турбины при работе ее в
конденсационном режиме, ккал/(кВт·ч).
Затраты тепла на собственные нужды, относимые на отпущенную
сн
теплоэнергию (Э ), рассчитываются как:
тэ
сн сн сн сн сн
Э = Э - Э = (1 - k ) x (Э + Э ) + Э + Э . (78)
тэ э э гт к-у тепл пар
Распределение B между электроэнергией и теплоэнергией в реальной
гт,с
схеме производится пропорционально расходам топлива на производство
электроэнергии (B ) и тепла (B ) в альтернативной схеме (рис. 2а) при
э,а тэ,а
равенстве в обеих схемах выработки электроэнергии и отпуска тепла.
Расход топлива на производство электроэнергии (B ), т у.т., равен:
э,п
Q + 6,51 x B
э,кн гт,с
B = B x --------------------------, (79)
э,п гт,с Q + Q + 6,51 x B
э,кн от гт,с
Q
э,кн 2
B = ----------- x 10 + B , (80)
э,а эта x 7 гт,с
пк,а
Q
от 2
B = ----------- x 10 , (81)
тэ,а эта x 7
пк,а
где эта - КПД брутто парового котла в альтернативной схеме.
пк,а
Принимается равным 93%.
Удельный расход топлива на электроэнергию, отпущенную с шин, рассчитывается по формуле (70), абсолютный - по формуле (71).
Расход топлива на теплоэнергию, отпущенную с коллекторов, определяется как:
абсолютный, т у.т.
Q
от -3
B = B x -------------------------- + b x (Э + Э ) x 10 , (82)
тэ гт,с Q + Q + 6,51 x B э тепл пар
э,кн от гт,с
удельный, кг у.т./Гкал, - по формуле (73).
Рисунок 2. Схема ПГУ утилизационного типа
Рисунок 2а. Альтернативная схема для ПГУ утилизационного
типа
Парогазовая установка со сбросом отработавших газов
в топку парового энергетического котла
39. В парогазовой установке со сбросом отработавших газов в топку парового энергетического котла выхлопные газы направляются в энергетический котел. Энергетический котел вырабатывает пар как за счет утилизации тепла отработавших газов, так и за счет сжигания топлива в собственных горелках. Выработанный энергетическим котлом пар направляется в паровую турбину для производства электроэнергии и отпуска тепла из регулируемых отборов (рис. 3).
сн
Общий расход электроэнергии на собственные нужды (Э ) складывается из
сн
суммы расходов электроэнергии на собственные нужды газовой турбины (Э ),
гт
сн сн
парового энергетического котла (Э ), паровой турбины (Э ),
пк пт
теплофикационной установки (Э ) и дополнительного расхода
тепл
электроэнергии, связанного с отпуском тепла в виде пара (Э ):
пар
сн сн сн сн
Э = Э + Э + Э + Э + Э . (83)
гт пк пт тепл пар
Расход электроэнергии на собственные нужды, относимый на выработку
сн
электроэнергии всего (Э ), определяется по формуле:
э
сн сн сн сн
Э = Э + k x (Э + Э ), (84)
э пт э гт пк
где k - рассчитывается по формулам 76 и 77.
э
Расход электроэнергии на собственные нужды, относимый на отпуск тепла
сн
(Э ), рассчитывается по формуле, аналогичной формуле (78), в которую
тэ
сн сн
вместо Э подставляется Э .
к-у пк
Между электрической и тепловой энергией распределяется сумма расходов
топлива на газотурбинную B (рассчитывается по формуле 61) и
гт,с
паротурбинную B части парогазовой установки пропорционально расходам
пт,с
топлива на производство электроэнергии B и тепла B в альтернативной
э,а тэ,а
схеме (рисунок 3а) при равенстве выработки электроэнергии и отпуска тепла в
реальной и альтернативной схемах.
B является суммой расхода топлива на паровой энергетический котел
пт,с
B и расхода топлива B , эквивалентного количеству тепла, полученного
пк пт,п
паротурбинной частью ПГУ от постороннего источника:
B = B + B . (85)
пт,с пк пт,п
Расход топлива на производство электроэнергии (B ), т у.т.,
э,п
рассчитывается как:
Q + 0,07 x B x эта
э,кн гт,с пк,а
B = (B + B ) x -----------------------------------, (86)
э,п гт,с пт,с Q + Q + 0,07 x B x эта
э,кн от гт,с пк,а
Q
, /\,
y,e i 2
B = B + ------------- x 10 , (87)
, ` ~` ~ эта x 7
y,a ao, n ../\ `
i e, a
Q
от 2
B = ----------- x 10 , (88)
тэ,а эта x 7
пк,а
где эта - КПД брутто котла паросиловой установки при работе ее в
пк,а
автономном режиме, %.
Удельный расход топлива на электроэнергию, отпущенную с шин, рассчитывается по формуле (70), абсолютный - по формуле (71).
Расход топлива на тепло, отпущенное с коллекторов:
абсолютный, т у.т.
Q
от -3
B = (B + B ) x ------------------------------------ + b x (Э + Э ) x 10 , (89)
тэ гт,с пт,с Q + Q + 0,07 x B x эта э тепл пар
э,кн от гт,с пк,а
удельный, кг у.т./Гкал, - по формуле (73).
Рисунок 3. Схема ПГУ сбросного типа
Рисунок 3а. Альтернативная схема для ПГУ сбросного
типа