Регенеративным подогревом

Напор определяется сопротивлением трубопроводов и элементов тракта (охладителя эжектора, регенеративных подогревателей низкого давления) и давлением в деаэраторе.

После построения процесса расширения пара в турбине можно получить все параметры пара и воды для режима частичной нагрузки, которые позволяют провести расчеты тепловых балансов регенеративных подогревателей с целью уточнения долей отборов.

При подсчете балансов регенеративных подогревателей следует учитывать изменение недогрева воды f> до состояния насыщения, который определяется формулой, аналогичной (1-21). Расчеты показывают, что этот не-догрев меняется с изменением нагрузки по квадратичному закону.

Из тепловых балансов регенеративных подогревателей находим расходы отборов-пара (табл. 1-2).

Электрогенератор 7 имеет общий вал со всеми цилиндрами турбины. Выходящий («отработанный») из цилиндров 5 и 6 пар поступает в конденсатор 8 для конденсации и откачивается из него насосами 9, после чего подается в теплообменники регенеративных подогревателей.

и воду, после чего насыщенный пар 6 с влажностью не более 0,1% направляется по паропроводам в турбины. Жесткое ограничение влажности пара необходимо, во-первых, для уменьшения эрозионного износа лопаточного аппарата турбины, а во-вторых, для снижения уровня радиоактивного загрязнения оборудования машинного зала (турбин, конденсаторов, регенеративных подогревателей и др.), так как вода загрязняется больше пара. Из барабана-сепаратора вода поступает в опускные трубы 3, предварительно смешиваясь с питательной водой 4, которая снижает ее температуру до 270°С, и далее — в главные циркуляционные насосы / (ГЦН)Г обеспечивающие ее принудительную циркуляцию через реактор. Перед ГЦН и за ними установлены главные запорные задвижки 2 с дистанционным приводом. Через коллекторы и индивидуальные трубопроводы нижних водяных коммуникаций вода поступает в технологические каналы, замыкая контур циркуляции.

Использование регенеративных подогревателей с трубками из нержавеющей стали позволяет осуществлять в парогенерирующем контуре нейтральный водно-химический режим с дозированием кислорода или пероксида водорода Н2О2 в конденсат. При нейтрально-кислородном режиме в 3—5 раз увеличивается рабочий период фильтров смешанного действия, установленных в системе очистки конденсата, и уменьшается объем их регенерационных стоков. По-

Основными составляющими питательной воды являются турбинный конденсат и конденсат греющих паров регенеративных подогревателей. В процессе эксплуатации эти конденсаты загрязняются продуктами коррозии, а турбинный — дополнительно — естественными примесями, поступающими с присосами охлаждающей воды.

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,

Проведя аналогичные выводы для трех- или четырехступенчатой схемы, а также с любым другим числом ступеней подогрева (другим числом регенеративных подогревателей), можно убедиться, что во всех случаях в условиях оптимальной тепловой экономичности подогрев в каждом регенеративном подогревателе, кроме первого, равен тепловому перепаду по пару между предшествующим и данным отборами, а подогрев в первом подогревателе — теплоперепаду по пару от начального значения энтальпии до ее значения в первом отборе. В соответствии с обозначениями, принятыми на 4.5, эту закономерность можно записать в виде

На 4.6 приводятся типичные зависимости КПД установки от температуры питательной воды и числа регенеративных подогревателей при равномерном распределении отборов (в относительном выраже-

Соотношения, определяющие оптимальное положение отбора пара на перегреватель, установлены для схемы с двухступенчатым паровым перегревом без регенерации. Для схемы с регенеративным подогревом питательной воды ПГ рассмотрим сначала условно выделенные потоки, идущие в конденсатор (D ) и на пароперегреватель (D ).Из (3.12)

Регенеративный подогрев питательной воды (см. 1.1) применяется в настоящее время на всех паротурбинных установках. Это объясняется тем, что такой подогрев существенно повышает тепловую и общую экономичность установок. В схемах с регенеративным подогревом потоки пара, отводимые из турбины в регенеративные подогреватели, совершают работу без потерь в холодном источнике (конденсаторе). При этом для одной и той же электрической мощности турбогенератора N3 расход пара в конденсатор уменьшается и КПД установки увеличивается.

ратуры, на которую может быть осуществлен юдогрев конденсата, и больше эффект от применения схемы с регенеративным подогревом. Обычно на электростанциях средних параметров температура питательной воды находится в пределах от 150 до 170 °С; при высоких давлениях — от 225 до 275 °С (при номинальной нагэузке и номинальных параметрах пара перед турбиной).

На паротурбинных установках электростанций, работающих на органическом топливе, применяется перегретый пар; в атомной энергетике широко используется также насыщенный пар. Поэтому рассмотрим паровой цикл с регенеративным подогревом питатегьной воды для обоих случаев.

Из рассмотрения рабочего процесса пара для схемы с регенеративным подогревом питательной воды мы установили, что регенеративный подогрев увеличивает КПД установки, несмотря на то что при этом для одной и той же мощности установки расход пара на турбину возрастает. Количественная зависимость между значениями КПД регенеративной и простейшей конденсационной установок может быть получена из следующих соотношений.

Для схемы с регенеративным подогревом питательной воды в подогревателях ( 4.1, б) внутренний абсолютный КПД определяется по формуле

Следует обратить внимание на то, что для установск с противодавлением и регенеративным подогревом питательной воды удельная выработка электроэнергии на тепловом потреблении определяется по теплоте, отдаваемой лишь тепловому потребителю. При тгком методе определения э применение регенеративного подогрева приводит к повышению значения этой величины. Если отнести выработанную электрическую энергию при мощности N3 ко всей теплоте, отведенной к потребителю и в отборы, то значение э уменьшится. Так как регенерация в условиях, в которых потребитель теплоты обеспечивается ею полностью, приводит к дальнейшему увеличению выработки электроэнергии, то очевидно, что при таком методе расчета этот показатель нг отразит положительного влияния регенеративного подогрева и не будет стимулировать развитие регенеративного подогрева на паротурбинных установках с противодавлением.

В приведенных зависимостях относительные приросты расхода теплоты г Q даже при одном и том же давлении в конденсаторе для турбин с регенеративным подогревом питательной воды при изменениях Л^э не остаются постоянными, поэтому зависимости (2о = f(N ) нелиней-ньь Однако обычно, как и зависимости Z)=/(Ar3), из: аппроксимируют ломаными прямыми. Тепловые характеристики некоторых установок приведены на 11.9. Для турбоагрегатов ТЭС характеристики построены по данным Ленинградского металлического завода (ЛМЗ), для установок АЭС — по результатам испытаний, проведенных на блоках № 3 и 4 Нововоронежской и блоке № 1 Кольской \ЭС.

тем самым расход топлива в установке. Такой подогрев питательной воды называется регенеративным подогревом, а соответствующий цикл — регенеративным циклом.

Подогрев воздуха отборным паром термодинамически подобен регенеративному подогреву питательной воды. В обоих случаях экономичность энергоустановок определяется суммарными потерями теплоты с уходящими газами и с водой, охлаждающей отработавший пар в конденсаторе турбины. При отсутствии экономайзера низкого давления, когда с повышением температуры парового подогрева воздуха ts увеличиваются потери теплоты с уходящими газами, такая регенерация термодинамически невыгодна. Несмотря на это, паровой подогрев воздуха, осуществленный совместно с регенеративным подогревом питательной воды, может оказаться экономически целесообразным, так как он 'приводит к увеличению расхода свежего пара и мощности установки при неизменных затратах в систему технического водоснабжения, к удешевлению низкотемпературных поверхностей нагрева котлоагрегата и к уменьшению ремонтных затрат на замену корродируемых элементов воздухоподогревателя.

4-21. Т, 5-диаграмма цикла Ренкина~с регенеративным подогревом конденсата

Регенеративный цикл. Для повышения экономичности работы паротурбинных установок, помимо повышения параметров пара, применяют так называемый регенеративный цикл, в котором питательная вода до ее поступления в котельный агрегат подвергается предварительному нагреву паром, отбираемым из промежуточных ступеней паровой турбины. На 4.6 представлена принципиальная схема паросиловой установки с регенеративным подогревом питательной воды, где ар а2 и а3 •— доли отбираемого пара из турбины. Изображение в Г,5-диаграмме носит условный характер, так как количество рабочего пара (рабочего тела) меняется по длине проточной части турбины, а диаграмма строится для постоянного количества.