1.Регенеративный подогрев питательной воды. 2.Влияние начальных и конечных параметров теплоносителя на КПД теплоэнергетических установок

Взяв частные производные функции и заменив дифференциалы конечными приращениями, получим:

где индексами «к» и «н» обозначены приращения, при соответствующем изменении конечной и начальной температур цикла.

Из полученных соотношений видно, что при одинаковых приращениях и абсолютное значение превышает значение

в. Таким образом, даже относительно небольшое снижение должно оказывать существенное влияние на тепловую экономичность установки. Однако при изменении конечного давления изменяются также потери с выходной скоростью, внутренний относительный КПД последней ступени турбины, расход пара в конденсатор (при одном и том же расходе на турбину) и конечная влажность пара. Все это приводит к изменениям и общей мощности установки.

На рис. 5 приведена типичная кривая изменения мощности турбины в зависимости от. Сначала с понижением (несмотря на возрастание потерь с повышением выходной скорости и увеличение конечной влажности) мощность растет, но затем, достигнув максимума, снижается. Такое изменение ΔN связано с тем, что при некотором давлении в минимальном сечении каналов лопаточной решетки скорость пара принимает критическое значение.

Рисунок 5 — Типичная зависимость изменения мощности турбины от конечного давления

Дальнейшее снижение приводит к расширению пара в косом срезе, а, когда расширительная способность его оказывается исчерпанной, пар расширяется за пределами ступени и используемый перепад энтальпии уже не изменяется. В то же время температура воды на выходе из конденсатора турбины понижается и, следовательно, в первый регенеративный подогреватель отводится большее количество пара. Это приводит к тому, что расход пара через последние ступени части низкого падает, а вырабатываемая мощность уменьшается. Несмотря на уменьшение, потери в конденсаторе возрастают, так как при этом снижается температура конденсата.

С уменьшением удельной нагрузки выхлопа приращение мощности при одних и тех же изменениях давления увеличивается, а давление в конденсаторе, до которого при уменьшении мощность возрастает, уменьшается.

Таким образом, в реальных условиях уменьшать целесообразно только до определенных значений. При этом следует иметь в виду, что технико-экономически оправданные значения могут быть заметно выше тех, при которых вырабатывается максимальная мощность.

Температура, при которой происходит конденсация пара, определяется выражением:

(9)

где

 — начальная и конечная температуры охлаждающей воды, °С;

— недогрев воды до температуры насыщения, соответствующей давлению в конденсаторе, °С;

m — кратность охлаждения (количество охлаждающей — воды, приходящееся на 1 кг пара, поступающего в конденсатор, кг/кг).

Температура охлаждающей воды изменяется в широких пределах, и только при ее низких значениях, высоких кратностях охлаждении, и небольших могут быть достигнуты давления в конденсаторе, близкие к. Однако в этих условиях такие значения окажутся неоправданными, если при этом расходы на перекачивание охлаждающей воды совместно с отчислениями от возросших капитальных затрат превысят стоимость электроэнергии, выработанной вследствие повышения мощности установки (определенную по приведенным затратам).

Таким образом, значения, кратности охлаждения m и недогрева должны определяться технико-экономическими расчетами. Обычно оптимальные значения кратности охлаждения m находятся в пределах от 50 до 80 кг/кг, а — в пределах от 3 до 6 °C.

На рис. 6 приведены кривые изменения в зависимости от кратности охлаждения при различных температурах охлаждающей воды и = 3 °C. В расчетах разность принята равной 2200 кДж/кг, что соответствует среднему значению этой величины при = 0,003÷0,005 МПа и влажности пара около 10%. Для более дорогостоящего топлива (при прочих равных условиях) экономически оправдан более глубокий вакуум. Когда средняя температура охлаждающей воды на станции ниже, более глубокий вакуум достигается при меньших дополнительных капитальных затратах. Поэтому чем ниже температура охлаждающей воды и выше стоимость топлива, тем экономически оправдан более глубокий вакуум.

Рисунок 6 — Зависимость от кратности охлаждения m при δt = 3 °С

В нашей стране в районах использования дорогостоящего топлива обычно среднегодовая температура охлаждающей воды выше, чем в районах использования более дешевого топлива. Поэтому оптимальные значения, рассчитанные для этих районов, различаются ненамного.

Обычно для КЭС на органическом топливе оптимальные значения давления в конденсаторе находятся в пределах 0,003÷0,0045 МПа. Для теплофикационных установок, работающих в летнее время в чисто конденсационном режиме или в конденсационном режиме с небольшим отбором пара на теплофикацию, оптимальные значения выше. В таком режиме эти турбины работают лишь часть общего времени эксплуатации. Поэтому затраты, необходимые для достижения тех же значений, что и в конденсационной турбоустановке, в этом случае не оправдаются.

Следует рассматривать АЭС как электростанции, работающие на дешевом топливе. К тому же они строятся в районах с дорогостоящим органическим топливом, где в условиях нашей страны среднегодовая температура охлаждающей воды в основном повышенная. Это одна из причин того, что давление в конденсаторе на АЭС принимается более высоким, чем на обычных электростанциях. Давление повышают в этом случае также для того, чтобы уменьшить капитальные затраты, которые при таких же, как и в обычных установках, значениях вакуума заметно возрастут, так как удельные расходы пара на АЭС с турбинами насыщенного пара значительно выше, чем с турбинами перегретого пара. Оптимальные значения на АЭС находятся обычно в пределах 0,0045÷0,0055 МПа. [2]

Заключение

Энергетическая эффективность регенеративного процесса обуславливается совершением работы паром регенеративных отборов, без потери тепла в конденсате. Холодным источником для пара регенеративных отборов служит конденсат турбины, воспринимающий отработавшее тепло. Соответственно уменьшается расход тепла на образование пара в парогенераторе, уменьшается расход топлива на образование пара в парогенераторе, уменьшается расход топлива и повышается КПД цикла паротурбинной установки и электростанции.

Параметры пара существенно влияют на КПД цикла паротурбинной установки. Повышение начальной температуры и давления (до некоторых величин) приводит к повышению термического КПД цикла ПТУ. Это же повышение обуславливает снижение степени сухости на выходе из проточной части турбины (увеличивает влажность пара). В результате снижается относительный внутренний КПД турбины. Повышение начальной температуры и давления увеличивает стоимость оборудования.

Даже относительно небольшое снижение конечной температуры пара оказывает существенное влияние на тепловую экономичность установки. Уменьшать же конечное давление целесообразно только до определенных значений. Окончательный выбор оптимальных значений начальных и конечных параметров пара нужно производить на основе технико-экономических расчетов.

Список литературы

Озерова И. П. Тепловые и атомные электрические станции. — Томск: Изд-во ТПУ, 2009. — 190 с.

Рыжкин В. Я. Тепловые электрические станции / В. Я. Рыжкин. М.: Энергоатомиздат, 1987.- 668 с.

Кириллов А. И. Паровые турбины и паротурбинные установки / А. И. Кириллов. М. -Л.: Машиностроение, 1978.