Подогрева питательной

/ — подогреватели питательной воды; 2 — деаэратор; 3, 5, 6, 7—питательный насос; 4-<5устерный насос

Подогреватели питательной воды бывают поверхностные, в которых не происходит смешения греющего пара с обогреваемой им водой, и смешивающие, в которых такое смешение происходит. Для простоты здесь будем рассматривать смешивающие подогреватели.

К теплообменному оборудованию тепловых электростанций относятся конденсаторы, подогреватели питательной, сетевой и сырой воды, различные охладители и т. п. Их производительность определяется значениями температурных напоров Д/Ср и коэффициентов теплопередачи k. При переменных режимах работы блоков температурные напоры в результате изменения давлений поступающего в них пара резко изменяются. Главной характеристикой, определяющей величину А/ср в промежуточных режимах, является минимальный температурный напор Ы, как правило, равный разности, между температурами конденсации греющего пара и выходящей воды ( 3.16). Однако при движении и теплообмене жидкостей величина f>t может определяться и другими температурами. Это зависит от соотношения водяных эквивалентов греющей и нагреваемой жидкостей. В зависимости от характера изменения температуры по поверхности нагрева отношение водяных эквивалентов о> = = GTcT/GHcH может быть меньше, больше и равно единице ( 3.16). Здесь Gc — это произведение расхода на удельную изобарную теплоемкость кДж/(с-К); индексы «г» и «н» — греющая и нагреваемая жидкость.

Вместе с тем на некоторых заводах пар после автоклавов направляют на подогреватели питательной воды для котлов, а конденсат используют для приготовления технологической массы в мешалках.

1.2. Первый контур водяного кипящего реактора: / — приводы регулирующих стержней; 2 — рециркуляционный насос; 3 — сепаратор влаги; 4 — главная турбина; 5 — подогреватели питательной воды; 6 — главный конденсатор; 7—слив утечек из конденсатора; 8 — деминерализатор конденсата; 9 — демиверализатор системы очистки; 10 — стена сухого колодца.

8.1.5. Теплообменные аппараты. В реакторах типа PWR с мягким регулированием применяются парогенераторы с трубками из нержавеющей стали и инконеля. Монель использовался в реакторе Дуглас Пойнт и предполагается его использование в реакторе Пикеринг. Подогреватели питательной воды и конденсаторы в PWR обычной конструкции, так как они находятся во втором контуре, изолированном от первого. В BWR подогреватели питательной воды и парогенераторы (двойной цикл) представляют серьезную проблему с точки зрения выбора материалов из-за переноса продуктов коррозии в реакторную систему и отложения в активной зоне реактора [2]. Нержавеющая сталь обычно выбирается в качестве материала для подогрева-

телей питательной воды в BWR котлойого тййа. BWR «Джен* тилли» в- Квебеке (канального типа) будет иметь подогреватели питательной воды из углеродистой стали.

Реакторы кипящего типа. В АЭС с кипящими реакторами источники отлагающихся материалов в контуре весьма существенно отличаются от источников в реакторе с водой под давлением. Основными поставщиками циркулирующих продуктов коррозии в кипящих реакторах с циркониевой активной зоной являются подогреватели питательной воды и парогенераторы в АЭС с двойным циклом. АЭС SENN (Гарильяно) является типичной по составу конструкционных материалов в тракте питательной воды:

9.3.1. Данные по активности теплоносителя. В табл. 9.9 и 9.10 приведены активности шлама и нефильтрующейся примеси для второй загрузки активной зоны АЭС Шиппингтюрт [26] и первой загрузки АЭС Дрезден-1 [21] соответственно, а также проектные и эксплуатационные характеристики этих станций. Каждая из этих АЭС по некоторым важным аспектам отличается от проектных или эксплуатационных характеристик, принятых для большинства проектируемых ныне энергетических реакторов этого типа. В АЭС Шиппингпорт большинство составляют топливные сборки пластинчатого, а не стержневого типа, на используются парогенераторы из нержавеющей стали. На АЭС Дрезден-1 не применяется обработка воды, а подогреватели питательной воды вместо нержавеющей стали изготовлены из медно-никелевого сплава.

* В шламе в среднем присутствует 0,2 мг Fe/л; Fe составляет ~38,5%. Проектные и эксплуатационные параметры АЭС: материал оболочки твэла — циркалой-2; вторичный парогенератор, трубопроводы и конструкции барабана-сепаратора — нержавеющая сталь 304; подогреватели питательной воды—медно-никелевый сплав; предусматривается очистка конденсата. Смола в байпасной системе очистки реакторной воды в Н—ОН-форме; концентрация Н2 0,4—0,6 см3/кг, О2 0,2—0,3 см3/кг; температура теплоносителя при работе — 286° С; отбор и фильтрация проб осуществлялась периодически.

а — двухкорпусная испарительная установка блока с турбиной К-210-12,8; б — шестиступенчатая испарительная установка ТЭЦ; / — деаэратор атмосферного давления; 2 — подвод химически обработанной воды; 3 — питательный насос испарителей; 4 — испарители; 5 — конденсаторы испарителей; 6 — сливной насос; 7 — подогреватель смешивающий (ПНД2); 8 — кон-денсатный насос (КН2); 9 — подогреватель поверхностный (ПНДЗ); 10 ¦— продувка; // — турбина; 12 — подогреватель химически обработанной воды; 13 — подогреватели питательной воды испарителей; 14 — расширитель; 75 — охладитель продувки; 16 — в деаэратор питательной воды; IV—VI— номера отборов турбины

а — двухкорпусная испарительная установка блока с турбиной К-210-12,8; б — шестиступенчатая испарительная установка ТЭЦ; 1 — деаэратор атмосферного давления; 2 — подвод химически обработанной воды; 3 — питательный насос испарителей; 4 — испарители; 5 — конденсаторы испарителей; б — сливной насос; 7 — подогреватель смешивающий (ПНД2); 8 — кон-денсатный насос (КН2); 9 — подогреватель поверхностный (ПНДЗ); 10 — продувка; 11 — турбина; 12 — подогреватель химически обработанной воды; 13 — подогреватели питательной воды испарителей; 14 — расширитель; /5 — охладитель продувки; 16 — в деаэратор питательной воды; IV—VI — номера отборов турбины

Определение удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении с учетом регенерации. Удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении без учета регенеративного подогрева питательной воды определяется по [4-2] (в безразмерных единицах)

Для того чтобы снизить потери теплоты от конденсации, в конденсатор «пропускают» небольшое количество свежего пара, прошедшего через турбину, а остальное количество (до 80%) отводят («отбирают») из турбины для регенеративного подогрева питательной воды или внешних потребителей. Современные турбины позволяют отбирать пар из семи-восьми различных ступеней.

Систему регенеративного подогрева питательной воды применяют на современных ТЭС для повышения их кпд за счет уменьшения потерь энергии, происходящих при конденсации пара в конденсаторе.

После насосов 12 и 13 питательная вода проходит через группу подогревателей высокого давления 15 и, нагреваясь до температуры 240°С, поступает в котел. (Точки отбора пара из турбины для регенеративного подогрева питательной воды на 9 обозначены римскими цифрами.) Конденсат отборного пара проходит каскадно через все подогреватели, отдавая им теплоту, а затем специальным насосом // закачивается в конденсатный тракт.

Из (3.5) видно, что при давлениях рп п, для которых т? д > TL , термический КПД цикла с промежуточным перегревом выше КПД обычного цикла. Однако условия наибольшей тепловой экономичности зависят не только от соотношения значений этих коэффициентов, но и от значения энергетического коэффициента Л д. Для того чтобы выбрать оптимальное значение рп п, необходимо построить кривую изменения отношения т?(. п „/т?,- в зависимости от Рпп. Такая кривая будет иметь вид, приведенный на 3.9. Давление, при котором значение т]{ п п максимально, зависит от начальных и конечных параметров цикла, схемы регенеративного подогрева питательной воды и температуры питательной воды, а также от абсолютного значения TJ ..

4.1. Схемы регенеративного подогрева питательной поды в трех регенеративных подогревателях при отводе в подогреватели всего потока пара (в) (теоретический цикл) и при отводе в них небольшой части пара кз отборов турбины (б): 1 - турбогенераторная установка; 2 - конденсатор; 3 - регенеративный подогреватель; 4 - насос

На 4.1, а приведена теоретическая схема подогрева питательной воды при использовании трех регенеративных подогревателей. По этой схеме регенеративный подогрев ведется всем потоком рабочей среды. При такой организации процесса регенеративные п эдогреватели, проходные сечения отборов и коммуникаций громоздки, а потери в них на, трение чрезмерно велики. Кроме того, возрастает влажность пара в последних ступенях турбины. Поэтому в реальных установках в регенеративные подогреватели отводится не весь поток пара, а только неболь-пия часть его ( 4.1, б). Здесь этот пар конденсируется, отдавая теплоту конденсата питательной воде. Образовавшийся при этом конденсат вводят в общий поток питательной воды. При такой схеме расход пара в турбине уменьшается от одного отбора к другому. Для одной и той же мощности турбины общий расход пара во: растает, так как 1 кг пара потоков, выводимых в регенеративную систзму, совершает меньшую работу, чем 1 кг пара потока, поступившегс в конденсатор. В результате высота лопаток в ЧВД получается большей, чем для турбины без регенеративных отборов, а в ЧНД - меньше л. Это, как известно, увеличивает внутренний относительный КПД rj .. Таким образом,

На 4.2 в Т, 5-диаграмме изображены регенеративные циклы при адиабатическом расширении насыщенного и перегретого пара, когда подогрев питательной воды осуществляется изобарически во многих подогревателях. При такой схеме для насыщенного пара, когда число подогревателей бесконечно большое, нагрев воды может быть осуществлен до температуры пара Т0, равной температуре насыщения, и ступенчатая линия CD ( 4.2, а) рабочего процесса преобразуется в плавную кривую, эквидистантную кривой подогрева питательной воды АВ. Полученный при этом цикл назьшают предельным регенеративным циклом насыщенного пара. Легко видеть, что КПД этого цикла равен КПД цикла Карно.

т. е. тепловая экономичность при одноступенчатой схеме подогрева питательной воды оптимальна тогда, когда изменение энтальпии при нагреве в регенеративном подогревателе ДАВ равно теплопадению пара в турбине Я0 от начального значения энтальпии пара до значения ее для пара в отборе.

Таким образом, при двухступенчатой схеме регенеративного подогрева питательной воды оптимальная тепловая экономичность имеет место, когда нагрев в первом регенеративном подогревателе равен теп-лопадению пара в турбине от начального значения энтальпии И0 до ее значения в этом отборе h }, а нагрев во втором подогревателе равен разности энтальпий пара первого и второго отборов.

По полученным зависимостям можно установить формулы, непосредственно определяющие оптимальные значения Дйв. T.IK, для одноступенчатой схемы подогрева питательной воды из (4.8) и (4.12) следует