7.4. Оптимальное распределение регенеративного подогрева питательной воды на кэс

При проектировании энергоблока определяют и выбирают следующие параметры и характеристики регенеративного подогрева воды: конечную температуру подогрева питательной воды , число отборов пара r и ступеней подогрева воды z; распределение подогрева между отдельными последовательно включенными подогревателями.

С увеличением тепловая экономичность турбоустановки и энергоблока в целом улучшаются, расход топлива уменьшается. Однако, вследствие увеличения расхода свежего пара котел и трубопроводы удоражаются, а зольное хозяйство, тягодутьевые устройства, техническое водоснабжение удешевляются. Поэтому выбор оптимальной температуры питательной воды превращается в технико-экономическую задачу. Оптимальную температуру питательной воды определяют по максимальному кпд турбоустановки и минимуму расчетных затрат.

,

где И – годовые издержки на выработку отпущенного электростанцией количества электроэнергии в год , – нормативный коэффициент эффективности капиталовложений (для всех расчетов в энергетике принимается равным 0,15), – полная стоимость электростанции.

В технико-экономических расчетах в области энергетики принято годовые издержки разделять на топливные , связанные с амортизационными отчислениями для полного возмещения основных капиталовложений; капитальные  издержки на текущий и капитальный ремонты и модернизацию оборудования, а также эксплуатационные  издержки на эксплуатацию. Последние включают в себя расходы на заработную плату обслуживающего персонала станции и отчисления на социальное страхование, затраты на вспомогательные материалы, услуги вспомогательных производств и прочие общестанционные расходы. Таким образом:

.

7.4.1. Распределение регенеративного подогрева воды и отборов в турбине при промежуточном перегреве пара

Применение регенеративного подогрева воды при промежуточном перегреве пара имеет свои особенности (рис. 7.9).

Рис. 7.9. Схема регенеративного подогрева воды при однократном

промежуточном перегреве пара

Первая особенность состоит в том, что пар, отбираемый из турбины после промежуточного перегрева, имеет более высокий перегрев, чем пар такого же давления в турбине с теми же начальными параметрами, но без промежуточного перегрева. Использование более перегретого пара для подогрева воды менее выгодно, так как возрастает разность температур пара и воды и необратимость теплообмена между паром и водой в подогревателе, отбор более горячего пара на подогрев воды уменьшается, увеличивается доля пропуска воды в конденсатор и потеря тепла в нем.

Вторая особенность относится к отбору пара с давлением промежуточного перегрева. При отборе «холодного пара» (до промежуточного перегрева) относительное повышение кпд турбоустановки ощутимо больше, чем при отборе с этим давлением «горячего» пара; при этом давлении и соответствующей энтальпии подогрева воды происходит скачок в изменении . Отсюда следует, что при этом давлении пар для регенерации нужно брать до промежуточного перегрева, но не сразу после него.

Третья особенность заключается в том, что по мере снижения давления греющего пара после промежуточного перегрева возрастает до некоторого максимума, после чего снижается. При этом оптимальная температура (и энтальпия) подогрева воды, соответствующая максимуму , ниже, чем для турбоустановки без промежуточного перегрева пара. Оптимум подогрева воды смещается в сторону более низких температур по сравнению с установкой без промежуточного перегрева пара.

Если произвести отбор пара на регенеративный подогреватель, расположенный непосредственно за промежуточным перегревателем, при давлении, достаточно близком к давлению пара на входе в турбину (после промежуточного перегревателя), то кпд цикла не только не возрастет, но даже уменьшится. По мере снижения давления в этом отборе кпд цикла начинает возрастать. Из этого следует, что существует точка на линии расширения пара за перегревателем, в которой расположение регенеративного отбора не оказывает никакого влияния на кпд цикла. Эта точка названа индиффирентной точкой линии расширения за пароперегревателем (рис. 7.10). Положение ее устанавливается по зависимости

,

где – разность энтальпий между и энтальпией пара в индифферентной точке ; – внутренний абсолютный кпд турбины в части расширения между и .

Указанные выше особенности применения регенеративного подогрева воды при промежуточном перегреве пара оказывают заметное влияние на распределение подогрева между ступенями.

При многоступенчатом подогреве обязательно используется, как весьма эффективный, отбор «холодного» пара непосредственно перед промежуточным перегревом пара.

Рис. 7.10. Распределение отборов для установки с промперегревом

Оптимальное расположение всех отборов в схемах с одним регенеративным подогревателем в части турбины до отбора на перегрев или без него определяется из выражений:

(7.3)

и

, (7.4)

где – количество тепла, отдаваемого в регенеративном подогревателе 1 кг пара отбора, из которого пар направляется на промежуточный перегрев; – количество тепла, отводимого от 1 кг пара в конденсаторе; – количество тепла, подведенного к 1 кг пара в промежуточном перегревателе.

Из этого соотношения можно заключить, что подогрев менее перегретым паром должен быть больше, чем подогрев относительно более перегретым паром , т. е.

Соотношение / = в зависимости от параметров процесса находится в пределах 1,3 – 2,0, в среднем 1,5 – 1,8.

Существуют различные методы, позволяющие без вариантных расчетов установить такое распределение отборов в турбине, при котором для указанных условий показатели тепловой экономичности незначительно отличаются от оптимальных. Так, например, доказано, что с достаточной для практики точностью, в условиях оптимальной тепловой экономичности, нагрев в каждом регенеративном подогревателе, за исключением первого (рис. 7.11), должен равняться теплопадению между точками отборов, направляемых на подогреватель вышестоящей ступени и к данному подогревателю. Нагрев в первом подогревателе должен вестись на величину, равную теплопадению между свежим паром и паром, отводимым от первого отбора.

а)

б)

Рис. 7.11. К зависимости между распределением отборов в турбине

и нагревом пара в регенеративных подогревателях: а – схема расположения регенеративных подогревателей; б – рабочий процесс пара в турбине

Таким образом, в соответствии с обозначениями, принятыми на рис. 7.11, должны существовать следующие равенства:

;

;

;

;

.

Энтальпия питательной воды определяется в зависимости от общего подогрева во всех регенеративных подогревателях из зависимости

.