Оптимальные параметры регенеративного подогрева

^{питательной воды на КЭС и ТЭЦ}

При проектировании энергоблока рассчитывают параметры регенеративного подогрева воды: 1) температуру подогрева питательной воды t _пв, °С; 2) число регенеративных отборов пара и ступеней подогрева воды z; 3) распределение подогрева между ступенями (подогревателями).

1. С повышением t _пв вследствие увеличения расхода свежего пара для выработки той же мощности турбогенератором котел и трубопроводы удорожаются (h _к снижается, t _ух повышается), топливо и зольное хозяйство, тягодутьевые устройства, техническое водоснабжение удешевляются и в целом экономичность энергоблока повышается. По минимуму эксплуатационных (расчетных) затрат t _пв = 230 °С при p ₀ = 13,0 МПа и t _пв = 265 °С при p ₀ = 24 МПа.

2. С увеличением числа отборов пара и ступеней подогрева воды КПД турбоустановки повышается, однако стоимость подогревательной установки возрастает. Для крупных турбоустановок z=7¸9. Каждая последующая ступень подогрева дает все меньшее дополнительное повышение КПД, так как дополнительный оптимальный подогрев воды с каждой новой ступенью уменьшается.

3. Оптимальное распределение общего регенеративного подогрева воды между ступенями производят из условия максимума абсолютного внутреннего КПД турбоустановки h _i= η _t· η _oi=1 – a _к q _к/ q ₀. Здесь a _к – доля пропуска пара в конденсатор; q _к = i _к – i ¢_к; q ₀ = i ₀ – i ¢_к. Вариантные расчеты проводят, пользуясь методом условного экстремума Лагранжа.

В начале 30-х годов был принят равномерный подогрев питательной воды по ступеням (Калафати Д. Д.) D t _ст = D t _r = (t _пв – t _к) / z, где D t _r – перепад температур в r -ой ступени подогрева, °С.

Позднее было показано, что при неравномерном распределении D t _r по геометрической прогрессии экономичность регенерации возрастает

, (4.20)

∆ t _z= t _пв- t _{z – 1}; ∆ t _{z – 1}= t _{z – 1} - t _{z – 2}; ∆ t ₂= t ₂ – t ₁; ∆ t ₁= t ₁ – t _к, (4.21)

где D t _z, D t _z–1 – подогрев питательной воды соответственно в последней и предпоследней ступени; (d <1). Здесь t _к, t _пв – температура турбинного конденсата и питательной воды за последним подогревателем, º С.

При распределении подогрева по (4.20) в нижних ступенях D t _r меньше, а в верхних больше. Действительно из (4.20) имеем (рис. 4.6)

(4.22)

(4.23)

Подставляя значение ∆ t _{z – 1} из (4.23) в (4.22), получим

(4.24)

Например, при d =0,8 получим ∆ t _z=∆ t _{z - 2}/0,64; ∆ t _{z – 1}=∆ t _{z – 2}/0,8, т.е. ∆ t _z>∆ t_{z – 1}.

Аналогично можно показать, что ∆ t _{z - 1}>∆ t _{z – 2}, ∆ t _{z - 2}>∆ t _{z – 3} ,…, ∆ t ₂>∆ t ₁.

Термодинамическая выгода неравномерного подогрева питательной воды заключается в том, что из-за конечной разности температур необратимые потери при теплообмене тем меньше, чем выше потенциал отбора. Поэтому в ПНД, где потенциал отборного пара ниже, выбирают меньшие D t _r=D t _ст, чем снижают необратимые потери.

Сложные способы распределения подогрева питательной воды дают экономию тепла не более 1 % по сравнению с равномерным подогревом при z = const и t _пв= const. Подогрев свежим паром, а также физически невыполнимый подогрев отработавшим паром не повышают КПД турбины (h _r= h _i). Выбор и системы разбивки t _пв по ступеням относится к номинальной мощности турбины.

При снижении расхода пара в проточной части турбины падает давление в нерегулируемых отборах. Давление пара в отборе можно рассчитать по формуле

. (4.25)

Здесь p, Т – давление и абсолютная температура пара в отборе; D – расход пара в проточной части турбины. Индексы «^о» и «¢» означают номинальный и новый режимы.

Часто принимают схему равномерного подогрева t _пв по ступеням. Давления в отборах могут отличаться от номинальных, если при этом отклонения t _пв не превышают 2¸5 °С, то значительного снижения экономичности не наблюдается.

на ТЭЦ и КЭС с одинаковыми p ₀, t ₀, D ₀ совпадают или близки. Аналогичные результаты получаются и в установках с промежуточным перегревом пара.

�h2 style='margin:0cm;margin-bottom:.0001pt;line-height:110%;mso-list:none'>4.5. Пароохладители в схеме регенеративного подогрева