Организация совместной работы ПГУ и ГТУ в установке парогазового цикла. Принципиальная схема газотурбинных котлов-утилизаторов и их конструктивное исполнение.

Газотурбинные энергетические установки. В газотурбинных энергети­ческих установках (ГТУ) рабочим телом является смесь воздуха и газообраз­ных продуктов сгорания газового или жидкого топлива. Воздух сначала под­вергается сжатию и нагреву, а затем энергия сжатого и нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу газовой турбины. Газотур­бинные установки могут работать на газовом или жидком топливе. Схема газотурбинной установки представлена на рис. 6.3.

Основными элементами газотурбинной установки являются компрессор, камера сгорания и газовая турбина с электрическим генератором. Газовая турбина и компрессор закреплены на одном валу.

Рис. 6.3. Принципиальная схемаГТУ: Км — компрессор; КС — камера сгорания; Т— турбина; Г— генератор; 1 — воздух из окру­жающей среды; 2 — воздух из компрессора; 3 — газы из камеры сгорания; 4 — газы из тур­бины

Воздух из атмосферы поступает в компрессорКм. Сжатый в компрессоре воздух и топливо подаются в камеру сгорания КС, где топливо сжигается, нагревая воздух. Продукты сгорания с высокими температурой и давлением направляются в газовую турбину Т и приводят ее ротор во вращение. Выра­батываемая при этом механическая энергия частично затрачивается на сжа­тие воздуха в компрессоре, а частично — на выработку электрической энер­гии в генераторе Г. Отработанные продукты сгорания выбрасываются в атмосферу. КПД газотурбинных установок составляет 30 — 35 %.

Теплоту отходящих газов ГТУ можно использовать для выработки тепло­вой энергии. Газотурбинная установка, на которой одновременно вырабаты­вается тепловая и электрическая энергия, называется ГТУ-ТЭЦ. Принци­пиальная схема ГТУ-ТЭЦ приведена ниже (см. рис. 6.7).

Парогазовые энергетические установки. Наиболее эффективными установками для выработки электрической и тепловой энергии на ТЭС явля­ются парогазовые энергетические установки (ПГУ). Установки такого типа включают в себя паротурбинные (ПТУ) и газотурбинные установки, объеди­ненные между собой. Существует несколько способов объединения ПТУ и ГТУ в единую установку.

Самыми распространенными и экономичными на сегодняшний день являются ПГУ с котлом-утилизатором и двумя контурами давления у таких установок. КПД по выработке электрической энергии достигает 55 %. Схема такой установки приведена на рис. 6.4.

Продукты сгорания из газотурбинной установки подаются в котел-утили­затор и используются для выработки пара, вращающего ротор паровой тур­бины. В установках такого типа мощность газотурбинной установки сущест­венно выше мощности паротурбинной установки.

Другой способ работы ПГУ заключается в том, что продукты сгорания газотурбиной установки направляются в котел, в котором сжигается твердое или жидкое топливо. Такой способ применяется для повышения эффектив­ности существующих блоков паротурбинных электростанций в результате

Рис. 6.4. Схема ПГУ с котлом-утилизатором:

ГТ — газовая турбина; КУ — котел-утилизатор; ПТ — паровая турбина; Кн — конденсатор; Н— насос; остальные обозначения те же, что и на рис. 6.3

их надстройки газовыми турбинами, т.е. расширения электростанции за счет установки предвключенных турбин высоких параметров. КПД установок такого типа составляет 46—48 %. В данном случае паротурбинная установка имеет большую мощность, чем газотурбинная.

11. Режим отпуска и потребления тепловой энергии. Назначение узла учёта тепловой энергии. Общие и отличительные черты принципов учёта тепловой и электрической энергии. Коммерческий и технический учёт энергоресурсов.

Учёт топлива, тепловой и электрической энергии имеет исключительно важное значение для развития промышленного производства. Он позволяет создать основу для проведения энергосберегающих мероприятий и внедре­ния энергоэффективных технологий на промышленных предприятиях.

При приборном учёте всех видов топ­ливно-энергетических ресурсов в первую очередь должны быть опре­делены:

- поступления энергоресурсов от внешних источников: энергосистем, теп­лоснабжающих организаций, газотранспортных систем, поставщиков твёрдого и жидкого топлива;

- выработка энергоресурсов на собственных источниках энергии (электро­станциях, котельных и когенерационных установках предприятий), добыча топлива, используемого на предприятии);

- отпуск энергоресурсов сторонним потребителям;

- потребление энергоресурсов самим предприятием и его отдельными под­разделениями, энергетическими и технологическими установками, аппара­тами.

Различают:

- Коммерческий учёт предназначен для осуществления финансовых расчётов между поставщиком и потребителем.

- Технический учёт произво­дится в целях контроля использования энергетических ресурсов внутри пред­приятия, расчёта их удельных расходов на выпуск продукции, правильной организации технологического процесса, анализа потерь энергии на отдельных стадиях производства.

Кроме учёта количества топлива, тепловой и электрической энергии необходим учёт количества потреблённого или утерянного потребителем теплоносителя (пара или горячей воды). Помимо того, что потребляемый теплоноситель несёт определённое количество тепловой энергии, он имеет и собственную стоимость, которая в настоящее время достаточно высока и постоянно растёт.

При учёте электрической, тепловой энергии и количества теплоносителя должны соблюдаться определённые требования, отражённые в нормативных документах.

Учёт электропотребления осуществляется счётчиками активной и реак­тивной электроэнергии. На предприятиях используются как индукционные счётчики старых моделей (класс точности 2, 5—1, 0), так и современные электронные микропроцессорные счётчики (класс точности 0, 2—0, 5). Как правило, счётчики устанавливаются на границе балансовой принадлежности электрической сети.

Кроме обычных используются счётчики, позволяющие фиксировать мак­симальное значение мощности в часы прохождения максимума нагрузки энергосистемы, а также двух- и трехтарифные счётчики, учитывающие потребление в разные периоды суток, когда расчёты выполняются по раз­личным тарифам. Применение таких счётчиков стимулирует потребление электрической энергии в ночные часы.

Учёт потребления электроэнергии с помощью автоматизированных информационно-измерительных систем позволяет не только осуществлять расчёты с энергоснабжающей организацией, но и проводить оперативное регулирование потребления электроэнергии, например, путём включения и выключения потребителей в целях выравнивания суточного графика нагрузки, если это не оказывает отрицательного влияния на технологиче­ский процесс. Передача информации руководящему персоналу о текущем потреблении энергии даёт возможность оперативно реагировать на его рез­кие незапланированные повышения в отдельных подразделениях или на предприятии в целом и устранять их причины.

Использование автоматизированных информационно-измерительных систем позволяет обнаружить несанкционированное подключение сторон­них потребителей к электросетям предприятия. Внедрение этих систем упрощает использование тарифов, дифференцированных по времени суток. Все большую актуальность приобретает учёт показателей качества электрической энергии, которые отражаются в договоре между поставщи­ком и потребителем. Этот учёт осуществляется посредством специальных средств измерений.

В области экономии тепловой энергии потенциал энергосбережения гораздо выше, чем при экономии электроэнергии. Это связано с тем, что КПД передачи тепловой энергии по сетям и эффективность ее использова­ния у потребителей теплоты существенно ниже.

Учёт тепловой энергии у потребителей в России организован менее широко, чем учёт электроэнергии. Он более сложен, поскольку требует установки не одного, а нескольких различных приборов, показания которых должны быть специальным образом обработаны. Кроме того, монтаж этих приборов на трубопроводах тепловой сети осуществить сложнее, чем мон­таж электрических счётчиков. Тем не менее число установленных теплосчётчиков у потребителей быстро растёт.

Энергоснабжающая организация и потребитель тепловой энергии заклю­чают между собой договор на отпуск и потребление тепловой энергии, в котором отражаются их взаимные обязательства по расчётам за тепловую энергию и потребляемый теплоноситель, а также по соблюдению режимов отпуска и потребления тепловой энергии и теплоносителя.

Под режимами отпуска и потребления тепловой энергии и теплоносителя понимают расход подаваемого потребителю и возвращаемого источнику теплоно­сителя, его температуру и давление в течение определённых периодов вре­мени.

Для учёта тепловой энергии, отпущенной потребителю, осуществления взаимных финансовых расчётов между потребителем и энергоснабжающей организацией, контроля за работой систем теплоснабжения и рациональным использованием энергии организуется узел учёта и регистрации отпуска и потребления тепловой энергии (далее — узел учёта). Узел учёта — комп­лект приборов и устройств, обеспечивающих учёттепловой энергии, массы или объёма теплоносителя, а также контроль и регистрацию его параметров. Допуск узла учёта к эксплуатации, а также требования по его эксплуатации регламентируются Правилами.

Приборы учёта тепловой энергии и теплоносителя

Измерение количества теплоты осуществляется теплосчётчиками. Теплосчётчик также измеряет и количество теплоносителя, т.е. объем или массу переданного теплоносителя за определённый промежуток времени. Теплосчётчики — приборы или комплекты приборов (средства измерения), пред­назначенные для определения количества теплоты и измерения массы и параметров теплоносителя (его температуры и давления). Состав теплосчётчика показан на рис. 13.2.

Количество теплоносителя или его расход может также измеряться прибо­рами, которые носят названия расходомеров, счётчиков воды и счётчиков пара.