Газовая турбина ТНА расположена между секциями экономайзера

где:

QrB =Qb+Qk – теплота горячего воздуха, составляемая из теплоты холодного воздуха и теплоты, переданной воздуху в компрессоре ТНА.

Расходная часть теплового баланса запишется:

Так как в идеальном случае работа газовой турбины полностью идет на работу компрессора, то можно сказать, что Q_K = Q_rT, тогда, приравняв обе части, получим:

Как видно, наличие ТНА не сказывается на выражении теплового баланса котла, так как тепло, затрачиваемое на работу ГТ и на сжатие воздуха в компрессоре не входит в уравнение теплового баланса.

Фактически не вся работа ГТ идет на работу компрессора, так как часть работы теряется в ТНА.

Для высоконапорных котлов характерны три случая энергетического баланса механизмов ТНА:

1). Мощность газовой турбины N_rT равна сумме мощности компрессора N_K и мощности, затрачиваемой на механические потери N_M (трение в подшипниках и т.д.):

2). Мощности газовой турбины N_rT недостаточно для обеспечения работы компрессора с учетом мощности, затрачиваемой на преодоление механических потерь N_M. В этом случае к валу компрессора подводится дополнительная мощность N_M от добавочного двигателя (паровой турбины):

3). Мощность газовой турбины N_rT больше суммы необходимой мощности компрессора N_K и мощности на преодоление механических потерь N_M на величину N_ИЗБ. В этом случае уравнение энергетического баланса имеет вид:

Поскольку избыточная мощность для компрессора не нужна, она гасится каким-либо способом (теряется) - лишний воздух перепускается в атмосферу или поступает помимо котла обратно на всасывание турбокомпрессора ТНА.

Окончательно уравнение теплового баланса ВНК примет вид: Для первого случая:

Для второго случая:

Для третьего случая:

где:

Q_M - потеря тепла на преодоление механических сопротивлений и

вращение присоединенных механизмов в ТНА; Q_H3E - потеря тепла вследствие гашения избыточной мощности газовой

турбины на больших нагрузках;

Q_m- тепло, полученное воздухом за счет работы добавочного двигателя.

Схематично уравнение теплового баланса и распределение тепла в высоконапорном котле показано на рисунке.

Рассмотренный КПД котла не учитывает затрат энергии на работу механизмов и аппаратов, обслуживающих котельную установку. Более полно отражает эффективность другой КПД - нетто, который учитывает энергию, затрачиваемую на служебные нужды установки:

где:

D_BM- расходы пара на вспомогательные механизмы (ВМ) и

теплообменные аппараты (ТОА) котельной установки, [кг/с];

i_ВМ- энтальпии пара, расходуемого на ВМ и ТОА котельной установки, [кДж/кг];

Qэл– расход электроэнергии на механизмы с электроприводом, [кВт];

Для высоконапорного котла в случае равенства мощностей компрессора и газовой турбины, выражение КПД примет вид:

4. Тепловой баланс и КПД парогенератора ЯЭУ

Уравнение теплового баланса парогенератора ЯЭУ, как и любого парового котла, представляет собой равенство между приходом и расходом теплоты:

Левая часть уравнения представляет собой тепловую мощность, вносимую в парогенератор с теплоносителем 1 контура:

.

где:

G_IK - расход теплоносителя 1 контура;

Правая часть уравнения содержит полезную тепловую мощность, затраченную на парообразование и перегрев пара -

и мощность потерь в

окружающую среду - Q₅;

где:

D - паропроизводительность парогенера-

тора;

i_пв, i_ПЕ - энтальпии питательной воды на входе в ПГ и перегретого пара на выходе из него;

КПД парогенератора определится как отношение полезно использованной теплоты ко всей подведенной теплоте:

- относительная потеря теплоты в окружающую среду;

В связи с тем, что все потери теплоты в парогенераторах состоят из только из потерь окружающую среду, КПД парогенератора называют иногда коэффициентом удержания (использования) теплоты.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение и напишите уравнение теплового баланса котла.

2. Как определяется полезно использованное тепло?

3. Назовите тепловые потери котла.

4. Дайте определение и напишите уравнение по определению КПД котла.

5. Напишите формулу по определению расхода топлива для заданных паропроизводительности и параметров пара.

6. Дайте определение и анализ тепловой потери с уходящими газами.

7. Потери тепла от химической неполноты горения топлива. По каким причинам эта потеря увеличивается?

8. Тепловой баланс и КПД высоконапорных котлов.

9. Тепловой баланс и КПД парогенератора ядерной энергетической установки.