- •Лекция 1
- •Раздел I. Проблемы развития энергетики
- •1.1. Энергетика и энергетические ресурсы
- •По отдельным регионам, тВт∙ч
- •1.1.1. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии
- •России до 2050 г.
- •Лекция 2
- •1.1.2. Перспективы использования твердого топлива. Основные месторождения ископаемого твердого топлива рф
- •Лекция 3
- •1.1.3. Перспективы развития нефтяного комплекса и систем газоснабжения. Месторождения нефти и газа
- •По состоянию на начало 2001 г.
- •Лекция 4
- •1.2. Технические характеристики топлив
- •1.2.1. Технические характеристики мазута
- •1.2.2. Технические характеристики газа
- •1.2.3. Характеристики твердого топлива
- •Горение топлива
- •1.3.2. Основные потребители воды и характеристика сточных вод
- •1.4. Энергосберегающие технологии в энергетике. Энергоаудит
- •Лекция 6
- •Раздел II. Виды потребления энергии и графики нагрузок
- •2.1. Электрическое потребление
- •2.2. Тепловое потребление
- •Раздел III. Технологические схемы
- •Раздельного и комбинированного производства
- •Электроэнергии и тепла
- •Лекция 7
- •3.1. Тепловые схемы котельных
- •3.1.1. Принципиальная тепловая схема (птс) котельной с паровыми котлами
- •3 .1.2. Принципиальная тепловая схема (птс) котельной с водогрейными котлами для закрытых систем теплоснабжения
- •3.1.3. Принципиальная тепловая схема (птс) котельной для открытых систем теплоснабжения с водогрейным котлами
- •3.1.4. Принципиальная тепловая схема (птс) котельной с паровыми и водогрейными котлами
- •3.1.5. Котельная с комбинированными пароводогрейными агрегатами
- •Лекция 8
- •3.2. Принципиальная технологическая схема паротурбинной электростанции
- •3.3. Технологическая структура электростанций
- •Лекция 9
- •Раздел IV. Классификация тепловых электрических станций (тэс)
- •Раздел V. Показатели тепловой и общей экономичности тэс
- •Лекция 12
- •5.1.3. Расходы пара, тепла, топлива и коэффициенты полезного действия конденсационной электростанции с промежуточным перегревом пара
- •Лекция 13
- •5.2. Тепловая экономичность и энергетические показатели теплоэлектроцентралей (тэц)
- •5.2.1. Расходы пара и тепла на теплофикационные установки
- •Численное значение э находится в пределах 50 – 180, возрастая с повышением начальных параметров и снижением конечного давления.
- •Лекция 14
- •Первое слагаемое в формуле (5.2.9)
- •5.2.2. Энергетические показатели тэц
- •Лекция 15
- •Раздел VI. Начальные параметры и промежуточный перегрев пара
- •6.1. Зависимость тепловой экономичности тэс от начальных параметров пара
- •6.2. Промежуточный перегрев пара на кэс
- •Лекция 16
- •6.3. Промежуточный перегрев пара на тэц
- •6.4. Влияние конечных параметров пара на тепловую экономичность тэс
- •6.5. Способы промежуточного перегрева пара
- •Раздел VII. Регенеративный подогрев
- •7.2. Расход пара на турбину с регенеративными отборами
- •7.3. Типы подогревателей и схемы их включения
- •7.4. Оптимальное распределение регенеративного подогрева питательной воды на кэс
- •7.4.1. Распределение регенеративного подогрева воды и отборов в турбине при промежуточном перегреве пара
- •7.4.2. Охладители пара отборов и их влияние на распределение регенеративного подогрева воды
- •7.5. Регенеративный подогрев воды на теплоэлектроцентралях (тэц). Распределение регенеративного подогрева воды на тэц
7.2. Расход пара на турбину с регенеративными отборами
Расход пара D0 на турбину с отбором Dr определяется по формуле
,
где расход пара на турбину с теми же параметрами, но без отбора ( = 0) ; – коэффициент недовыработки мощности паром регенеративного отбора (рис. 7.3).
Рис. 7.3. Процесс работы пара в турбине с конденсацией
и регенеративными отборами пара
.
Регенеративные отборы пара выражают обычно (для КЭС, как правило) в долях расхода свежего пара: . Поэтому расход пара на турбину
, (7.1)
или
; (7.1а)
здесь – эквивалентный (приведенный) теплоперепад свежего пара в конденсационной турбине без отборов с той же электрической мощностью и тем же расходом пара .
Из-за регенеративных отборов расход пара на конденсационную турбину возрастает в отношении:
при единственном отборе
;
при любом числе отборов r
; (7.2)
для современных конденсационных турбин 1,25. Таким образом, для предварительной оценки можно принимать
.
Расход пара на теплофикационную турбину с регенеративными отборами
,
где , – теплофикационные и регенеративные отборы пара; и – соответствующие коэффициенты недовыработки мощности.
Принимая , получаем
,
для современных теплофикационных турбин с регенеративными отборами пара 1,15, что также позволяет предварительно оценить расход пара.
7.3. Типы подогревателей и схемы их включения
Расход пара на подогреватель зависит от его типа, схемы включения, параметров пара и воды.
Для регенеративного подогрева воды на электростанции применяют преимущественно поверхностные подогреватели и частично – смешивающие. Смешивающие подогреватели энергетически выгоднее, так как в них возможен наиболее высокий подогрев воды – до температуры насыщения греющего конденсируемого пара:
и ,
где – температуры, а – энтальпии соответственно подогретой воды и конденсата греющего пара.
Смешивающие подогреватели дешевле и надежнее поверхностных, обеспечивают лучший водный режим установки. Однако после каждого смешивающего подогревателя (за отдельными исключениями) необходима установка перекачивающих насосов, так как давление в каждом последующем по ходу воды подогревателе выше, чем в предыдущем (см. рис. 7.4).
Поверхностные подогреватели свободны от этого недостатка: достаточно иметь конденсатный насос, перекачивающий воду через группу поверхностных подогревателей низкого давления (ПНД), и питательный насос, перекачивающий воду через группу подогревателей высокого давления (ПВД) (рис. 7.5).
В поверхностных подогревателях из-за термического сопротивления металла трубок вода нагревается до температуры ниже температуры насыщения (конденсации) греющего пара:
,
где – недогрев воды до состояния насыщения по температуре оС.
Рис. 7.4. Схема регенеративного подогрева воды в смешивающих
подогревателях (многоступенчатый подогрев)
Рис. 7.5. Схема турбоустановки с поверхностными подогревателями низкого давления (ПНД), смешивающим подогревателем (Д) и подогревателями
высокого давления (ПВД):
ДН – дренажный насос, СМ – смеситель, КН – конденсатный насос,
ПН – питательный насос
Значения недогрева воды определяют технико-экономическим расчетом; чем меньше недогрев, тем меньше расход теплоты и топлива, но тем больше поверхность нагрева и стоимость подогревателя.
В
а)
Р
б)
а – с перекачивающим насосом; б – гравитационная схема;
СП – сальниковый подогреватель
Рис. 7.7. Бездеаэраторная схема включения регенеративных подогревателей: БОУ – блочная обессоливающая установка
Один из смешивающих подогревателей с давлением пара 0,6 – 1,0 МПа используют для удаления газов из воды в качестве деаэратора.
Распространение получил нейтрально-кислородный водный режим энергоблоков с вводом кислорода в тракт конденсата (перед конденсатным насосом). Образующаяся при этом на внутренней поверхности трубок оксидная пленка предохраняет металл от дальнейшей коррозии. Исключая при таком режиме деаэратор, получают бездеаэраторную схему (рис. 7.7).
Расходы пара на подогреватели определяют из уравнений их теплового и материального баланса. Уравнения теплового баланса составляют по следующим принципам:
смешивающие подогреватели – сумма теплот, подводимых к подогревателю, равна сумме теплот, отводимых из подогревателя;
поверхностные подогреватели – теплота, отдаваемая греющими потоками, равна теплоте, получаемой подогреваемой водой (основным конденсатом).
Расход пара на подогреватели в тепловой схеме целесообразно определять, начиная с подогревателей высокого давления. Пропуск воды через ПВД известен. Для конденсационной электростанции принимаем .
а) б) в)
Рис. 7.8. Схемы включения подогревателей:
а – две ступени включения смешивающих подогревателей;
б – два смежных поверхностных подогревателя с каскадным сливом дренажей;
в – то же с охладителями дренажа и смесителем между подогревателями
Для смешивающих подогревателей П1 и П2 имеем (рис. 7.8 а):
для П1:
,
отсюда
,
где – подогрев воды в подогревателе; q – количество теплоты, отданное паром в подогревателе;
для П2:
,
отсюда
.
Важной величиной в основном выражении для кпд турбоустановки является – количество пара, направляемого в конденсатор
.
Схема с поверхностными подогревателями усложняется наличием дополнительных линий дренажа (конденсата греющего пара). Простейшим является отвод (слив) дренажа из данного подогревателя в соседний, более низкого давления (рис. 7.8, б).
Недостаток схемы – вытеснение греющего пара подогревателя № 2 из отбора с более низким давлением дренажом из подогревателя № 1 и ухудшение тепловой экономичности турбоустановки.
Доли отборов пара на подогреватели П1 и П2 определяются из уравнений:
для П1:
,
откуда определяем ;
для П2:
,
где – энтальпия воды после смесителя основного конденсата турбины и дренажей из П1 и П2.
Следует написать уравнение смешения в смесителе и затем исключить из двух уравнений:
,
но , поэтому
.
Подставляя в уравнение для П2 вместо его выражение в функции и , определяем . Зная и , определяем , а затем подогрев воды в смесителе:
.
Схему с поверхностными подогревателями и каскадным сливом дренажа совершенствуют, включая у подогревателя № 1 охладитель дренажа. Вследствие охлаждения конденсата греющего пара водой, входящей в теплообменник, уменьшается расход пара на этот подогреватель и увеличивается расход на соседний подогреватель, в который сливается дренаж. В результате возрастает работа пара отборов и уменьшается потеря теплоты в конденсаторе турбины.
Суммарный дренаж из подогревателя № 2 перекачивают насосом в смеситель на линии главного конденсата между подогревателями П1 и П2 (рис. 7.8, в).
Доли отборов определяют из следующих уравнений:
для П1:
,
где .
Энтальпию охлажденного дренажа выбирают, принимая его температуру на 5 –10 оС выше температуры воды на входе в охладитель дренажа;
для смесителя:
,
где или ;
для П2:
.
Подставляя выражение в уравнение для П1, получаем соотношение между и . Решая его совместно с уравнением для П2, определяем и , а затем и .
При каскадном сливе дренажа греющими для данного подогревателя являются два потока: пар из отбора турбины и дренаж, сливаемый в данный подогреватель. Важно отметить, что у подогревателя с откачкой воды насосом в линию основного конденсата (после подогревателя) охладитель дренажа применять не следует.