Ядерная физика
Электротехника
АЭС России
Курсовые по энергетике
Ядерные реакторы
РБМК
ВВЭР
БН
Атомные батареи
Термоядерный реактор
Ядерное оружие
Экология
Ядерные двигатели
Тепловая энергетика
Системы контроля
Карта

Системы регенеративного подогрева питательной воды и промежуточного перегрева

Тепловая схема ТЭС является схемой пароводяного тракта, в который входит основное оборудование – паровой котел и паровая турбина, а также система регенеративного подогрева питательной воды вместе с трубопроводами и насосами, осуществляющие прокачку воды через цепочку подогревателей и подающим воду для питания котла при необходимом давлении. На рис. 3.13 показан схема регенеративного подогрева с поверхностными подогревателями и тремя насосами, которые должны работать синхронно (например от общего привода). Первый насос 1 прокачивает основной конденсат из конденсатора 2 через первую группу подогревателей 3 и подает ее во всос второго насоса 4 с необходимым подпором, который обеспечивает работу второго насоса без кавитации. Второй насос прокачивает воду через вторую группу подогревателей 5, в которой осуществляется подогрев температуры питательной воды, и подает во всос третьего насоса 6 с необходимым подпором. Третий насос развивает давление, необходимое для питания парового котла. В каждом насосе в результате перехода механической энергии в теплоту энтальпия воды повышается на

∆hн/=(νвср∆p/ ηнвн)*10-3,

где ∆hн/ -повышение энтальпии воды, кДж/кг; ∆p – повышение давления в насосе, МПа; νвср-среднеарифметический удельный объем в изоэнтропном процессе сжатия воды в насосе, м3/кг; ηропт- внутренний КПД  насоса. 

Рис. 3.13. Схема регенеративного подогрева с поверхностными подогревателями.

Возможны три варианта установки насосов. Ставится один только 1 насос, который развивает полное необходимое давление. Повышение энтальпии воды для условий рассмотренного примера составит 39,6 кДж/кг, что означает существенное снижение расхода энергии на перекачку против варианта трех насосов.

Вариант одного насоса означает, что все подогреватели с водяной стороны оказываются под полным давлением, что усложняет и удорожает всю установку.

Вариант установки двух насосов (I и II) означает, что первая группа подогревателей находится с водяной стороны под низким давлением первого насоса; такой насос называется конденсатным, а подогреватели — подогревателями низкого давления (ПНД). Вторая груп­па подогревателей оказывается с водяной стороны под высоким давлением II насоса; этот насос назы­вается питательным, а подогреватели — подогревателями высокого давления (ПВД).

В варианте с тремя насосами ПВД с водяной стороны находятся под промежуточным давлением, создаваемым первой ступенью питательного насоса (II насос), что является преимуществом. Кроме того, в этом варианте повышение энтальпии воды в III насосе не вытесняет отбор на регенеративный подогреватель, что имеет место в варианте двух насосов.

Считается, что варианты двух и трех насосов экономически равноценны.

Приведенная схема с одними поверхностными подогревателями является бездеаэраторной и пригодна при применении нейтрального водного режима с дозированном газообразного кислорода в конденсатный тракт.

Широко распространены установки, в которых в схему регенеративного подогрева включен деаэратор, представляющий собой смешивающий подогреватель. В этом случае питательный насос ставится после деаэратора. Подобная схема представлена на рис. 3.14. Система регенеративного подогрева имеет три ПВД с каскадным сливом дренажей, которые сливаются в деаэратор, и группу ПНД. Первые две по ходу конденсата ПНД питаются паром из вакуумных отборов турбины, что в эксплуатации приводит к повышенным присосам воздуха, нарушающего процесс теплоотдачи от конденсирующегося пара. В результате в этих подогревателях имеют место повышенные недогревы пара и пониженная температура конденсата, что приводит к перегрузке третьего ПНД. Перегрузка третьего ПНД вызывает повышенную вибрацию трубного пучка, приводящую к выходу из строя трубок подогревателя. Поэтому оказалось целесообразным первые два ПНД выполнять смешивающего типа, в которых обеспечивается подогрев до температуры насыщения греющего пара.

Рис. 3.14. Схема регенеративного подогрева с деаэратором, ПВД и ПНД.

Таким образом, элементами водоподогревательной системы являются регенеративные подогреватели низкого и высокого давления, поверхностного и смешивающего типа, а также насосы - конденсатные и питательные. В систему регенеративного подогрева могут быть включены испарители и их конденсаторы, предназначенные для приготовления дистиллята, используемого для подпитки пароводяного тракта.

На рис. 3.15 показаны схемы турбоустановок с регенеративным подогревом питательной воды. В них вода перед поступлением в котел нагревается в поверхностном или смешивающем подогревателе паром, отводимым из турбины.

Рис. 3.15. Регенеративный цикл паротурбинной установки:

а - схема со смешивающим подогревателем; б - схема с поверхностным подогревателем;

в - процесс в h, s- диаграмме; 1- смешивающий регенеративный подогреватель;

2- поверхностный регенеративный подогреватель; 3- конденсатный насос;

4- насос перекачки конденсата отборного пара (сливной насос).

Используемый для этой цели пар называется отборным, а места его вывода из турбины — регенеративными  отборами. Как известно из термодинамики, регенеративный подогрев рабочего тела повышает КПД тепловых двигателей. В современных турбоустановках имеется обычно 7- 9 регенеративных подогревателей как поверхностного, так и смешивающего типа (рис. 3.16). Благодаря регенеративному подогреву питательной воды на тепловых электростанциях экономится до 14% топлива.

В схеме рис. 3.16а пар из отбора в количестве D с параметрами р, h смешивается в подогревателе с водой, нагревая ее до параметров насыщения ts, hs при давлении отборного пара р: Обозначим через Do расход питательной воды, равный расходу свежего пара на турбину, а через h'k—энтальпию воды в конденсатор и составим тепловой баланс подогревателя

из которого получим

,

где α=D/D0 - доля отборного пара или, что то же самое, количест­во килограммов отборного пара на 1 кг свежего пара; откуда  - приращение энтальпии воды в подогревателе при ее нагреве от температуры в конденсаторе tk до температуры насыщения отборного пара ts; q=h-h/s- теплота, отданная одним килограммом отборного пара. Внутренняя удельная работа турбины складывается из работы потока пара, направляемого в отбор и работы потока пара, поступающего в конденсатор и в сумме на 1 кг свежего пара составляет

Рис. 3.16. Регенеративная схема турбоустановки (а) и процесс в h, s–диаграмме(б):

1- поверхностный подогреватель; 2- смешивающий подогреватель; 3- конденсационный насос; 4- питательный насос; 5- сливной насос; пунктиром показаны линии конденсата отборного пара.

откуда

Из сравнения последнего равенства с (8) следует, что в регенеративных турбоустановках удельная внутренняя работа меньше, чем в безрегенеративных, на значение. В современных конденсационных турбоустановках отборы пара уменьшают вырабатываемую мощность примерно на 20%, т. е.

 Доля пара, поступающего в конденсатор, ,отводимая в конденсаторе теплота qотв.р и подведенная в котле теплоты qор на 1 кг свежего пара в установках с регенерацией

Обозначим через h/so энтальпию воды на линии насыщения при давлении в котле и преобразуем равенство (1):

где - теплота, израсходованная в котле на парообразование и перегрев пара;  - теплота, необходимая для нагрева воды от температуры в конденсаторе tk до температуры насыщения в котле ts0. Для безрегенеративной схемы теплота, подведенная в котле, составляет

Из сравнения этого равенства с (2) видно, что в регенеративной схеме для получения пара требуются теплоты меньше на величину ∆h, составляющие в современных турбоустановках примерно 30 % q0 . Сравним КПД турбоустановок с регенерацией и без регенерации. Для этого запишем внутренний абсолютный КПД  регенеративной установки по выработке электроэнергии, используя соотношение:

и, заменив входящие в него величины с помощью равенств описанных выше, получим

Таким образом, регенеративный подогрев воды позволяет значительно повысить КПД турбоустановки. Если турбина имеет не один, а z регенеративных подогревателей (см. рис. 3.16), то уравнение теплового баланса составляются для каждого подогревателя и из этих уравнений находятся доли отборного пара α1 ,α2 ,…,αz, а за тем определяется доля пара, поступающего в конденсатор,

αk =1-α1 –α2-… -αz.

Внутренняя работа турбоустановки с отборами определяется равенством

где - действительный теплоперепад от паровпуска до точек отбора; - действительный теплоперепад от паровпуска до конденсатора.

Экономичность ТЭС существенно повышается при введении промежуточного перегрева пара. На рис. 3.17 приведены рабочие процессы пара в турбине для паротурбинных установок, схемы которых показаны на рис. 3.2а и 3.2б. Как видим, КЭС с промежуточным перегревом имеет большее значение энтальпии при равных значениях энтропии, а, значит, является более экономичной.

Рис.3.17. Рабочий процесс пара в h – s диаграмме для КЭС на перегретом

паре без промежуточного перегрева (а) и с промежуточным перегревом (б):

h1 - h7 - энтальпия пара в первом - седьмом отборах соответственно;

h0, hп.к — энтальпия пара на входе в турбину и входе в конденсатор;

s - энтропия; х — степень сухости

В нашей стране паротурбинные КЭС на органическом топливе без промежуточного перегрева работают при начальных давлениях пара р0  до 8,8 МПа и температуре перегретого пара на входе в турбину T0 до 5350С; по циклу с промежуточным перегревом начальные давления соответственно равны 12,7 и 23,5 МПа, а T0 =540-5600C. В таких условиях при обычных значениях конечного давления pк= 0,0035-0,0045 МПа влажность пара на выходе из проточной части турбины не превышает допустимых значений (13-14%).

Для восполнения потерь пара и конденсата в водяной тракт вводят добавочную воду (химическое обессоливание) либо дистиллят (термическое обессоливание). Требования к качеству химически обессоленной воды и к дистилляту определяются требованиями к качеству питательной воды современных котлов (барабанные с давлением пара до 14 МПа, прямоточные на 25 МПа), которое должно удовлетворять следующим нормам (табл. 1).

Качество дистиллята испарителей, предназначенных для восполнения потерь пара и конденсата, должно удовлетворять следующим нормам:

Соединения натрия в пе­ресчете на Nа…..Не более 100 мкг/кг

Сводная углекислота……………………….Не более 2 мг кг

Таблица.1. Качество питательной воды котлов

Нормируемые

показатели.

Барабанный котёл.

Прямоточный

котел.

Жидкое топливо.

Другие виды топлива.

Давление, МПа.

От 4 до10

10 и более

Содержание

соединений Na, мкг/кг

15-25

10-15

5

Общая жесткость

мкг-экв/кг.

3-5

1

0.2

Содержание

кремниевой кислоты,

мкг/кг.

80

40

15

Содержание кислорода

после деаэрации,

мкг/кг

20

10

10

Дистиллят испарителей, применяемый для питания прямоточных котлов, должен дополнительно очищаться в блочной обессоливающей установке для очистки конденсата.

Питательная вода испарителей должна соответствовать по качеству питательной воде котлов давлением до 4 МПа. Греющий пар поступает в испаритель из отбора турбины; в испарителе происходит генерация насыщенного пара из химически очищенной деаэрированной воды, вторичный пар поступает в конденсатор испарителя, где и конденсируется основным конденсатом турбины. Конденсат вторичного пара является дистиллятом.

Регулирование подачи питательной воды в испаритель осуществляется автоматическим регулирующим клапаном по импульсу от указателя уровня воды в корпусе испарителя. Уровень воды поддерживается постоянным на высоте 500 мм над верхней частью греющей секции. Внутри вертикального сварного корпуса помещена греющая секция, к цилиндриче­ской обечайке которой снизу и сверху приварены трубные доски. В трубных досках развальцованы стальные кипятильные трубы.


webasto thermo top evo 5 дизель купить.
На главную