Регенеративный подогрев питательной воды

РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПОДОГРЕВ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ

Энергетическая эффективность регенеративного

Подогрева питательной воды

Регенеративный подогрев основного конденсата и питательной воды осуществляют отработавшим в турбине паром, теплота которого возвращается в котел (регенерируется). Регенеративный подогрев применяют на всех ТЭС. Турбины выполняют с 7¸9 регенеративными отборами пара.

Увеличение КПД цикла Ренкина с регенерацией происходит за счет увеличения средней температуры подвода теплоты пара при одинаковой конечной температуре отвода теплоты. Регенеративный подогрев питательной воды приводит:

1) к увеличению КПД паросиловой установки на 10÷12 % за счет снижения потерь теплоты в конденсаторе (уменьшается расход пара через конденсатор и потеря теплоты в нем) и тем в большей степени, чем выше давление пара;

2) к уменьшению расхода пара через последние ступени турбины и уменьшению их габаритов, а для первых ступеней наоборот, что облегчает конструкцию турбины;

3) к уменьшению поверхности нагрева водяных экономайзеров. При этом,

чтобы не снизить КПД котла температуру уходящих газов снижают в воздухоподогревателях, увеличивая их поверхность.

Отличиями регенеративного отбора пара от теплофикационного является:

1) зависимость (и ограниченность) регенеративного подогрева от расхода питательной воды;

2) на регенеративный подогрев топливо не расходуется, а на внешнее тепловое потребление – расходуется.

На КЭС с регенеративным подогревом расход теплоты на производство электроэнергии совпадает с полным расходом теплоты. Абсолютный КПД конденсационной турбины совпадает с КПД по производству электроэнергии. Для теплофикационной турбины эти КПД различны.

В общем случае КПД турбины равен

. (4.1)

Для 1 кг пара при отсутствии регенеративного подогрева воды , следовательно , где i _o, i _к, i ' _к – энтальпия соответственно свежего и отработавшего пара и конденсата отработавшего пара.

При регенеративном подогреве воды потеря теплоты в конденсаторе уменьшается и составляет a _к q _к, где a _к – доля пропуска пара в конденсатор от расхода свежего пара. , – сумма долей регенеративных отборов пара из турбины. a _к = D _к / D _о; a _r = D _r / D _о.

КПД турбины с регенеративным подогревом питательной воды

, (4.2)

где q _о = i _о – i _пв; i _пв = a _к × i ¢_к + S a _r × i _r.

Здесь i _r – энтальпия греющего пара регенеративных отборов. При одноступенчатом подогреве воды

i _пв = a _к × i ¢_к + a ₁ × i ₁, (4.3)

где i ₁ – энтальпия греющего пара отбора.

Полезная работа пара в цикле Ренкина с регенерацией меньше, чем в обычном цикле Ренкина (при одинаковых p ₀ и t ₀), так как часть пара, проходящего через турбину не участвует в выработке полезной работы, а направляется на подогрев питательной воды.

Расчеты показывают, что уменьшение расхода теплоты на паросиловую установку оказывается большим, чем уменьшение полезной работы, поэтому h _r > h _о.

Можно получить [4]:

. (4.4)

Здесь А _r – энергетический коэффициент пара регенеративного отбора.

А _r = W _r / W _к; W _r = a _к × D h _r; W _к = a _к × D H _r, W – работа 1 кг пара,

где D h _r = i _о – i _r; D H _к = i _о – i _к – теплоперепад пара регенеративного отбора и сквозного конденсационного потока.

Расходы пара на конденсационную и теплофикационную турбины с отборами равны:

; (4.5)

, (4.6)

где D _т, D _r – теплофикационный и регенеративный отборы; – коэффициент недовыработки мощности паром соответственно теплофикационного и регенеративного отбора.

; , (4.7)

D _о(к) – расход пара на такую же турбину без отборов.

Расчет схемы регенерации

1. До начала расчета составляют принципиальную теп­ловую схему турбинной установки и выбирают число нерегулируемых отборов пара (рис. 4.10).

2. Температуру питательной воды определяют по заданному р _о следующим образом:

а) находят давление в барабане котла p _б, обеспечивающее давление перед стопорным клапаном р _o, ата;

; (4.26)

б) по давлению в барабане котла из таблиц насыщенного водяного пара находят температуру насыщения ;

в) температуру питательной воды принимают

. (4.27)

3. Из таблиц насыщенного водяного пара по давлению в конден­саторе определяют температуру насыщения t _нк и, снизив ее на 1÷2 ºС (переохлаждение конденсата), получают температуру конденсата t _к.

4. Конденсат, проходя через холодильник эжектора, нагревается на 3÷6 ºС. Поэтому температура конденсата, вышедшего из эжектора, будет t _эж = [ t _к + (3÷6)] °С.

5. В среднем в каждом подогревателе конденсат нагревается на Δ t _r, ºС

, (4.28)

где z – количество подогревателей в регенеративной схеме.

6. В регенеративной схеме с каскадным сливом дренажа из подогревателей, представленной на рис. 4.10, имеется три подогревателя (в том числе деаэратор). Благо­даря простоте и удовлетвори­тельной экономичности эта схе­ма применяется на электро­станциях небольшой мощности. Для удобства эксплуатации при этом используют атмосферные деаэраторы.

7. Температуру t ₃ питательной воды после выхода из подогревателя
низкого давления (П3) принимают

, (4.29)

а температуру насыщения греющего пара берут на 3÷6 °С выше:

. (4.30)

8. Давление отбираемого пара для подогревателя П3 определяют из таблиц водяного пара по температуре насыщения. Полученное давление в виде изобары наносят на диаграмму i, S, где изображен тепловой процесс в турбине, и обозначают через , так как данный отбор является третьим по ходу пара в турбине (рис. 2.5). Точка пересе­чения изобары с линией теплового процесса С''' характеризует состояние отбираемого пара, имеющего энтальпию i ₃. Относительное и абсолютное количество отбираемого пара обозначают соответственно через α₃ и D ₃. Под относительным количеством пара понимают ко­личество отбираемого пара, выраженное в долях от расхода свежего пара на турбину.

9. После П3 подогрев питательной воды осуществляется в деаэраторе (в подогревателе П2). В атмосферном деаэраторе давление p _д=1,2 кгс/см², поэтому температура насыщения греющего пара t _нд=104 °С. Питательная вода в деаэраторе нагревается от t ₃ до t _д=104 °С. Отбор пара для деаэратора у турбин с регулируемым отбором может осу­ществляться из системы регулируемого отбора. Если давление регу­лируемого отбора выше 1,2 кгс/см², то отбор производят через редуктор. Энтальпия отбираемого пара для деаэратора (i _д) определяется из диа­граммы i, S в точке В '(рис. 2.5). Если отбор пара осуществляется через дроссельный клапан, понижающий давление до 1,2 кгс/см², то про­цесс дросселирования происходит при постоянной энтальпии и эн­тальпия пара все равно определяется в точке B '. Относительное и абсолютное количество отбираемого пара для деаэратора обозначают соответственно через a _д и D _д.

10. Дальнейший подогрев питательной воды осуществляется в подогревателе высокого давления П1 до температуры t _пв, определен­ной выше. Температура насыщения греющего пара в подогре­вателе П1 будет

= [ t _пв + (3÷6)]. (4.31)

Давление греющего пара определяют по температуре насыщения из таблиц водяного пара и наносят на диаграмму i, S в виде изобары (рис.2.5). Точка С ' пересечения изобары с линией теплового процесса характеризует состояние пара, отбираемого из турбины для подогревателя высокого давления П1 и имеющего энтальпию i ₁. Относительное и абсолютное количество отбираемого пара обозна­чают соответственно через а ₁и D ₁.

11. Из уравнения теплового баланса для подогревателя П1 опре­деляют относительный расход пара

, (4.32)

где i' ₁– энтальпия конденсата греющего пара; =0,97÷0,99 – КПД подогревателя П1, учитывающий поте­рю тепла в окружающую среду; С _в– теплоемкость воды; α _о= α ₁+ α ₂+ α ₃+ α _к=1, (α ₂= α _д+ α _р.отб); = 0,005÷0,013 – относительное количество пара, по­ступающего на эжектор (в среднем = 0,01).

12. Чтобы определить относительный расход пара на деаэратор, составляют уравнение теплового баланса для смешивающего подогре­вателя

, (4.33)

где – относительное количество пара, поступающего на регулируемый отбор;

– энтальпия конденсата, возвращаемого от теплового потребителя;

– энтальпия питательной воды после выхода из подогревателя низкого давления П3;

h _д=0,98÷0,99 – КПД деаэратора, учитывающий по­терю тепла в окружающую среду;

– энтальпия питательной воды после выхода из деаэра­тора;

– относительное количество пара, поступающего на деа­эратор.

Уравнение (4.33) решают относительно а _д, выражая его в зависимости от a _р.отб, поскольку все остальные члены его известны.

13. Чтобы определить относительный расход пара на подогрева­тель низкого давления П3, составляют уравнение теплового баланса

, (4.34)

где – энтальпия питательной воды после выхода из эжектора.

Уравнение (4.34) решают относительно а ₃, выражая его в зависимости от a _р.отб, поскольку остальные члены (4.34) известны.

14. Расход пара на турбину D ₀, кг/с, при номинальной мощности генера­тора N _э и регулируемом отборе пара D _отб находят из уравнения где – механический КПД турбины;

– механический КПД генератора;

– используемый теплоперепад в турбине до первого отбора пара на подогреватель П1;

– используемый теплоперепад в турбине между отбором пара на подогреватель П1 и камерой регулируемого отбора;

– используемый теплоперепад в турбине между регулирую­щими клапанами ЧНД и отбором пара на подогрева­тель П3;

– используемый теплоперепад в турбине между отбором пара на подогреватель П3 и конденсатором.

Решая последнее уравнение относительно D ₀, получаем

.(4.36)

Подставляя в уравнение (4.36) вместо а ₁, а _д, а ₃ их найденные значе­ния, а также заданные значения η _м и η _г, приходим к уравнению типа

, (4.37)

где величины А, В, С имеют определенные численные значения. Заменяя a _р.отб его значением

, (4.38)

получают уравнение для опре­деления расхода свежего пара

. (4.39)

15. Определяют значения а _д и а ₃, поскольку они являются функ­циями а _р.отб; затем рассчитывают абсолютные значения отбираемого пара:

для подогревателя высокого давления П1

; (4.40)

для деаэратора (подогревателя П2)

; (4.41)

для подогревателя низкого давления П3

; (4.42)

и пара, поступающего в конденсатор,

. (4.43)

16. Расход пара при работе турбины в конденсационном режиме
определяют по формулам, приведенным в п.п. 2.4, 2.6.

Хостинг от uCoz

 

РЕГЕНЕРАТИВНЫЙ ПОДОГРЕВ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ