Комбинированная выработка теплоты и электроэнергии

В конденсационной турбине отработавший пар поступает в конденсатор, где он конденсируется и отдает скрытую теплоту парообразования охлаждающей воде. Эта теплота, составляющая 60-65 % от подведенной в котле, бесполезно теряется, т.к. температура охлаждающей воды на выходе из конденсатора лишь незначительно (на 10-15 ⁰С) превышает атмосферную.

С другой стороны, для бытовых и технологических нужд (например, для отопления зданий, подогрева и сушки материалов) требуется теплота сравнительно невысоких температур (100-150 ⁰С). Источником этой теплоты может служить пар, отработавший в турбине до давления, необходимого тепловому потребителю. В этом случае может быть полностью использована теплота конденсации отработавшего пара в технологических аппаратах для нагрева воды или сушки материалов, а конденсат возвращен в цикл турбинной установки. На рис.13 представлены принципиальные схемы выработки электроэнергии с комбинированной (а) и раздельной (б) установками.

Таким образом, одновременная выработка электроэнергии и теплоты в одной и той же ПТУ выгоднее раздельной. В этом легко убедиться, если сравнить идеальные тепловые циклы в T,s-диаграмме для конденсационной турбины и турбины с противодавлением (рис.14).

Рисунок 13 - Принципиальные схемы выработки электроэнергии с комбинированной (а) и раздельной (б) установками

Рисунок 14 - Сравнение идеальных тепловых циклов с разными конечными давлениями в T,s–диаграмме для турбин конденсационной и с противодавлением

В конденсационной турбине теплота отработавшего пара, эквивалентная площади 1ае21, полностью теряется, поскольку она отводится с охлаждающей водой. В турбине же с повышенным давлением отработавшего пара (в турбине с противодавлением), которая одновременно с выработкой электроэнергии обслуживает тепловых потребителей, почти вся теплота отработавшего пара, эквивалентная площади 1₁а₁е₁21₁, может быть использована для удовлетворения нужд тепловых потребителей.

Для сравнения на рис.15 представлены процессы расширения пара в h,s–диаграмме для турбин с противодавлением и конденсационной.

Рисунок 15 - Процессы расширения пара в h,s–диаграмме для турбин с противодавлением и конденсационной

Комбинированная выработка на ТЭС электроэнергии и теплоты для бытовых и технологических нужд за счет отбора и использования отработавшего пара на базе централизованного теплоснабжения называется теплофикацией.

Теплофикация является одним из важнейших методов снижения удельного расхода топлива на ТЭС. Поэтому в настоящее время в около 30% электроэнергии производится на ТЭЦ, т.е. на станциях, где осуществляется комбинированная выработка теплоты и электроэнергии.