3tom045

2. WYTWARZANIE ENERGII ELEKTRYCZNEJ 92

Ad. c) Ze względu na olbrzymią kapitałochłonność inwestycji clektrownianych, gospodarka narodowa może przeznaczyć na rozwój energetyki ograniczone środki zwłaszcza wówczas, gdy uwzględni się w rachunku ekonomicznym wszystkie koszty (tzw. ciągnione) związane z budową poszczególnych rodzajów elektrowni (np. na budowę kopalń, środków transportu paliw, ujęć wody).

Ad. d) Lokalizacja elektrowni możliwa jest jedynie w miejscach spełniających różnorodne warunki. Najważniejsze z nich dotyczą zapewnienia: odpowiedniej powierzchni terenu na gruntach nierolniczych i niczalesionych, możliwości dostarczania paliw i wody, dogodnych połączeń energetycznych (wyprowadzenia mocy) i komunikacyjnych z istniejącą infrastrukturą rejonu, przy nie przekraczaniu dopuszczalnych norm skażenia środowiska naturalnego.

2.2. Klasyczne elektrownie kondensacyjne

2.2.1. Sprawność układów cieplnych

O wartości sprawności ogólnej elektrowni, wyrażonej wzorem (2.25), decyduje przede wszystkim sprawność teoretyczna (2.26) zastosowanego obiegu termodynamicznego. W przypadku klasycznych elektrowni parowych tzw. obiegiem porównawczym, czyli umożliwiającym osiągnięcie największej sprawności, jest obieg Carnota (pomiędzy punktami 1-2-3-4-1 na rys. 2.7). Sprawność obiegu Carnota jest wyrażona wzorem

(2.38)

gdzie: T„, Tj — temperatura górnego i dolnego źródła ciepła.

Rys. 2.7. Podstawowe obiegi na parę wodną w układzie współrzędnych temperatura-entropia

Praktyczna realizacja takiego obiegu nie jest jednak możliwa i pozostaje realizacja przemian pomiędzy punktami 1-2-3-5-1 (obieg Clausiusa-Rankine’a) lub obiegu na parę przegrzaną (obiegu Hirna) pomiędzy punktami 0-3a-5-l-2-0. Na rysunku 2.8 przedstawiono schemat i wykres przemian obiegu Hirna, którego chwilowa sprawność teoretyczna wynika ze wzoru

takiego układu można obliczyć ze wzoru

Rys. 2.8. Obieg Hirna na przegrzaną parę wodną: a) schemat układu; b) wykres entalpia-entropia 1 kocioł parowy; 2 — turbina parowa; 3 — prądnica; 4 skraplacz; 5 pompa; K — punkt krytyczny; p_0t t₀ — ciśnienie i temperatura pary świeżej; p_t ciśnienie w skraplaczu; x — stopień suchości pary

Rys. 2.9. Sprawność teoretyczna; a) obiegów Carnota i Hirna w funkcji parametrów pary świeżej; b) obiegu Hirna w funkcji ciśnienia skraplania pary

X_i_I_I_I-1-1-1-1-1-1—>

0 20 40 60 80 kPa 100 p_s

Sprawność obiegu termodynamicznego istotnie zależy od parametrów pary przed turbiną i ciśnienia w skraplaczu (rys. 2.9). Przy wyznaczaniu optymalnych parametrów pary świeżej należy uwzględnić wpływ ich zwiększania na pogorszenie wskaźnika dyspozycyjności bloków i na wzrost nakładów inwestycyjnych. W kraju najwyższe parametry pary świeżej mają bloki 360 MW: 18,3 MPa i 813 K. Rzeczywiste układy cieplne są znacznie rozbudowane, gdyż stosuje się takie rozwiązania zwiększające sprawność teoretyczną, jak powtórne (międzystopniowe) przegrzewanie pary i regeneracyjne podgrzewanie wody zasilającej parą z upustów turbiny (rys. 2.10). Sprawność teoretyczną

gdzie: poszczególne indeksy dotyczą oznaczeń na rys. 2.10; indeks a dotyczy izen-ropowego rozprężania pary; «„ — względny strumień masy pary przepływającej z u-tego upustu, odniesiony do strumienia masy pary świeżej; N — liczba upustów pary.