Parní teplárna s odběrovou turbínou

Transkript

1 Parní teplárna s odběrovou turbínou Naměřené hodnoty E sv = MWh p vt = 3.6 MPa p nt = p vt t k2 = 32 o C Q už = GJ t vt = 340 o C t nt = 545 o C p ad = 15 MPa t k1 = 90 o C Q ir = 15 GJ/t t ad = 545 o C M pal = ,73 t r Q pal = M pal. Q i = , = GJ i ad = GJ/t i vt = GJ/t i nt = GJ/t i k2 = GJ/t i k1 = GJ/t E sv Jedná se o elektrárnu s dodávkou tepla y = = = Q už M d = M ad = t M vt = t M nt = t Výrobna =systémové hranice KJ K M ad p ad t ad nt Q pal Q dohř Q vs vt G E sv M nt p vt p nt t vt t nt M vt M nt = M vt + M v M e kondezátor kondenzát p e Q k2 přihřátí Q e M o = t t e t k2 i k2 Q o M v vstřik Q k1 Q už = Q o - Q k1

2 a) Výpočet celkové účinnosti (min. účinnost 80%) E sv + Q už c = = Q pal b) Výpočet úspory paliva pokud splňuje výrobní zařízení celkovou účinnost 80% a úspora paliva je min 10% 1 ref. účinností el. a tep se upraví koef. oblastní tep. UPE = = a nap. úrovní připojení q e V E r r Dílčí účinnosti se vyhodnocují z celkových vstupů a výstupů energií! Q už E sv q = = e = = Q pal Q pal Kontrola c = et = q + e = 2 Výpočet úspory paliva pokud nesplňuje výrobní zařízení celkovou účinnost 80% a úspora paliva je menší 10% Výrobní zařízení se rozdělí na dvě části na část kondenzační a část společné výroby elektřiny a tepla (kogenerační) C skut = Q už = GJ převedeno na MWh E KVE = Q už. C skut = MWh Jen za tuto část produkce elektřiny přísluší příspěvek, pokud je splněna UPE a. E NEKVE = E sv E KVE = MWh Nastavený čistě kondenzační režim : Výsledky zkoušky naměřené hodnoty E sv = -- MWh Q palkj = --- GJ E sv η ENEKVE = = Q palkj

3 E NEKVE Q palnekve = = η ENEKVE GJ Q palkve = Q palkj - Q palnekve = GJ UPE = = q e V E r r ref V = 81% uvedeno do provozu před rokem 2016 ref E = 41,8 % uvedeno do provozu před rokem 2012 r E = rtabulka E +[ (15-8). 0,1]. k V r E = 41,8 +[(15-8).0,1]. 0,935 = 0,654 k v nap.hladina připojení 20KV = 0,935 t průměr.tep. = 8 o C t referenční = 15 o C korekce t = 0,1 Dílčí účinnosti se vyhodnocují z rozděleného soustrojí! Q už E KVE q = = e = = Q palkve Q palkve Výpočet elektřiny z KVE do konce roku 2013 a) Výpočet vlivu zatížení P x - průměrný výkon z x - počet provozních hodin E x - výroba elektřiny v daném období P j - výkon jmenovitý generátoru x p - součinitel vlivu zatížení turbíny E sv Průměrný výkon P x = = MWe z x

4 P x Poměrný výkon =- % P j Interpolací tabulkových hodnot zatížení se rovná x p = d) výpočet elektřiny úměrné k užitečnému teplu 1) Stanovení elektřiny v případě, že soustrojí nebo výrobna splňuje základní podmínku, tj. celkovou účinnost 80% E odb-kond = E svorková = MWh 2) Výpočet elektřiny v případě, že soustrojí nebo výrobna nesplňuje základní podmínku, tj. celkovou účinnost 80% y ko - směrné číslo vyjadřující poměr vyrobené el. ku užitečnému teplu (je dáno tabulkou) p 1 = p ad = MPa, t r = o C y ko = E KVE = Q už. y ko. x p = MWh Jen za tuto část produkce elektřiny přísluší příspěvek, pokud je splněna UPE a. E kond = E sv - E kvet = MWh t r p 1 1,6 2,0 2,5 3,5 6,0 9,0 13,0 16,0 > 0,230 0,255 0,280 0,320 0,380 0,430 0,480 0,500 = 5 (0,230) (0,255) (0,280) (0,320) (0,380) (0,430) (0,480) (0,500) 3 0,220 (0,225) 0,245 (0,250) 0,270 (0,275) 0,310 (0,315) 0,360 (0,365) 0,415 (0,420) 0,465 (0,475) 0,485 (0,495) 1 0,210 (0,220) 0,235 (0,245) 0,260 (0,270) 0,295 (0,305) 0,350 (0,360) 0,400 (0,410) 0,450 (0,465) 0,465 (0,480) 0 0,200 (0,215) 0,233 (0,240) 0,255 (0,270) 0,285 (0,300) 0,340 (0,355) 0,395 (0,410) 0,440 (0,460) 0,455 (0,480) -1 0,195 (0,210) 0,220 (0,235) 0,250 (0,265) 0,280 (0,295) 0,335 (0,350 0,385 (0,400 0,435 (0,460) 0,455 (0,470) -3 0,185 (0,205) 0,210 (0,230) 0,230 (0,260) 0,265 (0,287) 0,325 (0,345) 0,3700 (0,395) 0,420 (0,450) 0,435 (0,465) -5 0,175 (0,200) 0,200 (0,225) 0,225 (0,255) 0,2500 (0,28) 0,310 (0,335) 0,355 (0,385) 0,400 (0,440) 0,410 (0,450) -7 0,160 (0,190) 0,185 (0,215) 0,215 (0,250) 0,235 (0,270) 0,295 (0,330) 0,340 (0,375) 0,384 (0,432) 0,400 (0,440 p 1 je vstupní tlak [MPa] t r je průměrná měsíční teplota ovzduší [ºC]

5 Parní teplárna s kondenzační odběrovou turbínou Způsob určení množství elektřiny z vysokoúčinné kombinované výroby elektřiny a tepla Kombinovanou výrobou elektřina a tepla (KVE) se rozumí přeměna primární energie na energii elektrickou a užitečné teplo ve společném současně probíhajícím procesu v jednom výrobním zařízení (zák.č.165/2012 Sb. 2 písm.g). Užitečným teplem se rozumí teplo vyrobené v procesu KVE sloužící pro dodávky do soustavy zásobování tepelnou energií nebo k dalšímu využití pro technologické účely s výjimkou odběru pro vlastní spotřebu zdroje a tepelné energie využité k další přeměně na elektrickou nebo mechanickou energii (zák.č.165/2012 Sb. 2 písm.h). 1) stanoví se celková účinnost celk kogenerační jednotky (KJ) za vykazované období (vyhl.č.453 /2012 příl.č.1) podle vzorce celk = 100 x (E sv + Q už )/Q PALKJ (%) kde je E sv (MWh) celkové množství elektřiny vyrobené v KJ měřené na svorkách generátoru Q už (MWh) množství užitečného tepla Q PALKJ (MWh) celkové množství energie spotřebované na výrobu elektřiny a užitečného tepla v KJ, které tvoří spotřeba energie v palivu stanovená na základě jeho výhřevnosti a příp. dodaná energie z externích zdrojů bez zahrnutí tepla vráceného kondenzátu V případě, že KJ nebo KJ a parní kondenzační turbíny (PK) využívají společnou parní sběrnici, rozdělí se celkové množství energie v palivu spotřebované ve výrobně mezi jednotlivé KJ nebo jednotlivé KJ a jednotlivé PK v poměru množství páry spotřebované těmito KJ nebo PK. Nezapočítává se teplo, které se nezúčastnilo výroby elektřiny (např. bylo dodáno přes redukční stanici a neprošlo turbínou) ani energie paliva spotřebovaná k výrobě tohoto tepla. (vyhl. č.453/2012 Sb. 2odst.5 písm.a) 2) Pokud celková účinnost za vykazované období dosáhla nejméně 80%, považuje se za elektřinu z kombinované výroby elektřiny a tepla (KVE) celkové množství vyrobené elektřiny na výstupu z generátoru E sv (vyhl.č.453 /2012 Sb. 2 odst.3 písm.a). ak vysoká účinnost je s ohledem na účinnost kotlů a nutný minimální průtok páry kondenzační částí turbíny prakticky nedosažitelná. 3) Jestliže celková účinnost za vykazované období je menší než 80 %, rozdělí se celkové množství elektřiny vyrobené v kogenerační jednotce na elektřinu z KVE a na elektřinu, která z této výroby nepochází (kondenzační). o se provede virtuálním rozdělením turbíny, podle dále zobrazeného schématu. Nejdříve se stanoví poměr množství elektřiny z KVE a užitečného tepla (modul) C SKU (vyhl.č.453 /2012 Sb. 2 odst.4 )a jeho prostřednictvím množství elektřiny z KVE. ato hodnota se pak použije při určení elektřiny z vysokoúčinné KVE. 4) Stanoví se úspora primární energie z KVE (UPE) (vyhl.č. 453, příl. č.2). Za elektřinu z vysokoúčinné KVE se pak považuje množství elektřiny vázané na dodávku užitečného tepla, stanovené postupem podle příl.č.2, při jejíž výrobě se dosahuje

6 - u KJ s instalovaným elektrickým výkonem nad 1 MW e UPE alespoň 10% (vyhl.č.453 / odst.6). - u KJ s instalovaným elektrickým výkonem nejvýše 1 MW e kladné hodnoty UPE (vyhl. č.453 / odst.7). Nejsou-li splněna kritéria UPE podle b.2), 3) nebo 4), nejedná se o elektřinu z vysokoúčinné KVE. Způsob určení užitečného tepla Při stanovení celkové účinnosti se dosadí hodnoty E sv a Q už za vykazované období. Ke stanovení modulu C SKU se dosadí hodnoty E sv a Q už získané měřením (zkouškou) za ustáleného stavu. Při uspořádání podle zobrazeného schématu se měří se přímo množství páry pro dodávku užitečného tepla M už1, M už2, pára pro vlastní spotřebu (zejména ztráty, odplynění a dohřev kondenzátu na teplotu napájecí vody) má vlastní neregulované a neměřené odběry. Q užo1 = M užo1 x (i o1 i kondo1 ) Q užo2 = M užo2 x (i o2 i kondo2 ) (GJ) (GJ) M ad Q ad E kond V E kond N G E sv E KVE M vt Kondenzátor M kond = M e M o1 = M už1 M nt M vs2 M vs1 Q vs2 M e Q kond Q vs1 M o2 = M už2 Q o1 = Q užo1 Q o2 = Q užo2 kde je E sv (MWh e ) množství vyrobené elektřiny E kond (MWh e ) množství elektřiny vyrobené kondenzačním způsobem E KVE (MWh e ) množství elektřiny z KVE M ad (t) množství admisní páry M e (t) množství emisní páry (do kondenzátoru) M o1 (t) množství páry do 1. odběru M o2 (t) množství páry do 2. odběru M vs1 (t ) množství páry z 1. odběru pro vlastní spotřebu M vs2 (t) množství páry z 2. odběru pro vlastní spotřebu M užo1 (t) množství páry z 1. odběru pro dodávku užitečného tepla M užo2 (t) množství páry z 2. odběru pro dodávku užitečného tepla M kond (t) množství turbínového kondenzátu M kondo1 (t) množství vráceného kondenzátu ze spotřebičů 1. odběru M kondo2 (t) množství vráceného kondenzátu ze spotřebičů 2. odběru M nt (t) množství páry do nízkotlaké části

7 M vt (t) množství páry z vysokotlaké části i o1 (GJ/t) entalpie páry 1. odběru i o2 (GJ/t) entalpie páry 2. odběru i kondo1 (GJ/t) průměrná entalpie kondenzátu ze spotřebičů 1. odběru i kondo2 (GJ/t) průměrná entalpie kondenzátu ze spotřebičů 2. odběru (protitlaku) Q ad (GJ) teplo přivedené do turbíny v admisní páře Q kond (GJ) teplo vráceného turbínového kondenzátu Stanovení modulu C SKU a množství elektřiny vázané na dodávku užitečného tepla a) podle vlastního měření výrobce elektřiny na základě provedení tří zkoušek Provedou se celkem tři zkoušky za setrvalého stavu, každá po dobu alespoň = 4 hodiny. Při všech zkouškách musí být dodrženo stejné množství průtoku páry do kondenzátoru M e (vyhl. č.453/2012 příl.č.1 bod 9) a otevřeny odběry páry pro vlastní spotřebu. Měření se provádí při venkovní teplotě do 10 C, pokud možno stejné pro oba provozní režimy (vyhl.č.453/2010, příl.č.1bod 10).Jedná se o tři samostatné režimy provozu turbíny: jen s dodávkou tepla do 1.odběru Q o1 = Q už1, při uzavřeném 2.odběru, kdy Q o2 = 0 jen s dodávkou tepla do 2.odběru Q o2 = Q už2, při uzavřeném 1.odběru, kdy Q o1 = 0 bez dodávky užitečného tepla, tj. při uzavřených odběrech, kdy Q o1 = 0 a Q o2 = 0 (kondenzační režim jen s výrobou elektřiny E kond ) Při první a druhé zkoušce se odečtou naměřené hodnoty dodaného tepla Q už, při všech zkouškách množství vyrobené elektřiny E sv. Z nich se stanoví dva moduly C koo1, C koo2 podle vzorců: E KVEo1 E svo1 - E kond (P o1 P kond ) x C koo1 = = = (MWh e /MWh t ) Q užo1 Q užo1 Q užo1 E KVEo2 E svo2 - E kond ( P o2 P kond ) x C koo2 = = = (MWh e /MWh t ) Q užo2 Q užo2 Q užo2 yto moduly se použijí ke stanovení průměru z měření jako výsledné hodnoty modulu pro vyhodnocení provozu za vykazované období podle vztahu C koo1 x Q užo1 + C koo2 x Q užo2 C SKU = (MWh e /MWh t ) Q užo1 + Q užo2 Množství elektřiny vázané na dodávku užitečného tepla za vykázané období se určí ze vztahu E KVE = C SKU x Q už = C SKU x (Q už1 + Q už2 ) (MWh e ) kde je E KVEo1 (MWh e ) výroba elektřiny z KVE při 1. zkoušce E KVEo2 (MWh e ) výroba elektřiny z KVE při 2. zkoušce

8 E svo1 E svo2 E kond (MWh e ) celková výroba elektřiny při 1. zkoušce (MWh e ) celková výroba elektřiny při 2. zkoušce (MWh e ) výroba kondenzační elektřiny při 3. zkoušce P o1 (MW e ) průměrný elektrický výkon při 1. zkoušce P o2 (MW e ) průměrný elektrický výkon při 2. zkoušce Q užo1 (MWh t ) dodávka užitečného tepla při 1. zkoušce (z 1. odběru) Q užo2 (MWh t ) dodávka užitečného tepla při 2. zkoušce (z 2. odběru) (h) doba měření b) podle vlastního měření výrobce elektřiny na základě provedení dvou zkoušek Provedou se dvě zkoušky za setrvalého stavu, každá po dobu alespoň = 4 hodiny. Při nich musí být dodržen stejný průtok páry do kondenzátoru M e (vyhl.č.453/2012, příl.č.1 bod 9) a otevřeny odběry páry pro vlastní spotřebu. Měření se provádí při venkovní teplotě do 10 C, pokud možno stejné pro oba provozní režimy (vyhl.č.453/2010, příl.č.1bod 10). Důležitá je volba množství páry do odběrů a do kondenzátoru při zkouškách. o by měl určit provozovatel na základě vyhodnocení četnosti provozních stavů tak, aby byly podchyceny nejčastější provozní stavy. Při první zkoušce by měl být plně zatížen odběr s nižším tlakem, který ve většině případů napájí základní ohřívák výměníkové stanice pro horkovod. Paralelně se zatíží odběr s nižším tlakem, který se používá pro špičkový ohřívák výměníkové stanice, případně pro průmyslový odběr. Druhá zkouška se provede se zcela uzavřenými odběry (čistě kondenzační provoz). Jedná se o dva samostatné režimy provozu turbíny: s oběma odběry tepla Q o1 + Q o2, kdy E sv1 = E svo1o2 bez odběru tepla (kondenzační režim) Q o1 = 0 a Q o2 = 0, kdy E sv2 = E kond Při první zkoušce se z naměřených hodnot určí množství dodaného užitečného tepla Q užo1, Q užo2, při obou zkouškách množství vyrobené elektřiny E sv. Z nich se stanoví výsledný modul C SKU pro vyhodnocení provozu za vykazované období podle vztahu E sv1 E sv2 E svo1o2 - E kond C SKU = = (MWh e /MWh t ) Q už1 + Q už2 Q už1 + Q užo2 Množství elektřiny vázané na dodávku užitečného tepla za vykázané období se určí ze vztahu E KVE = C SKU x Q už (MWh e ) c) s využitím tabulkového směrného čísla y ko místo modulu C SKU ento způsob vyhodnocení podle zrušené vyhlášky (vyhl. č.344/2009 Sb.příl.č.3) je možno použít u kondenzačních odběrových turbín do (vyhl. č.453/2012, příl.č.1 bod 13 a tab. č.1, tab. č.2). Závislost mezi množstvím elektřiny z KVE a užitečným teplem je dána tabulkovými hodnotami směrného čísla y ko a součinitele vlivu zatížení turbíny X p. Nejprve se stanoví se směrné číslo y ko s využitím 1.tabulky (vyhl. č.453/2012, příl.č.1 bod 13 a tab.č.1) v závislosti na průměrné teplotě ovzduší ve vykazovaném období a tlaku admisní páry. Potom se určí součinitel vlivu výkonového zatížení turbíny X p z 2. tabulky (vyhl. č.453/2012, příl.č.1 bod 13 a tab. č.2). Pomocí těchto součinitelů se stanoví množství vyrobené elektřiny z KVE v závislosti na užitečném teple Q už přímo pro vykazované období.

9 E KVE = Q už x y ko x X p (MWh e ) V případě dvou odběrů užitečného tepla se stanoví samostatné hodnoty směrného čísla y koo1 a y koo2 a výsledné směrné číslo y ko je jejich váženým průměrem. y koo1 x Q už1 + y koo2 x Q už2 y ko = (MWh e /MWh t ) Q už1 + Q už2 Použití směrného čísla y ko k určení E kvet je hodnověrné v případě dodávky tepla k vytápění a ohřevu vody pro byty, objekty služeb a výrobní podniky bez technologické spotřeby. Při dodávce tepla pro průmyslové technologie dochází ke zkreslení výsledku, (množství elektřiny z KVE stejné nebo větší než elektřiny vyrobené, tj.e sv E kvet ). Pak je do výpočtu UPE nutno dosadit E KVE = E sv. o platí i pro množství vysokoúčinné elektřiny za vykázané období.