Для покрытия же всей потребности в электро­энергии необходимо кроме теплофикационных тур­бин иметь конденсационные турбины.

Рис. 17. Сравнение идеальных тепловых циклов в Т, s-диаграмме для турбин конден­сационной и с проти­водавлением

Выигрыш теплоты при комбинированной выра­ботке энергии (рис. 18, а) по сравнению с раздель­ной (рис. 18, б) определяется следующим обра­зом. Пусть требуется обеспечить электрическую мощность Nэ и снабдить потребителя теплотой Qп.

Будем считать, что процессы расширения пара в конденсационной турбине и турбине с противо­давлением изображаются общей кривой в h, s-диа­грамме (рис. 19), а энтальпия питательной воды в обеих установках одинакова и равна h'к.

Рис. 18. Принципиальные схемы выработки электроэнер­гии и теплоты с комбинированной (л) и раздельной (б) ус­тановками

Использованный теплоперепад для турбины с противодавлением обозначим через Hli = h0 - hп

А для конденсационной турбины — через НIIi = h0 -hК (рис 19).

Для упрощения будем вести расчеты по внут­ренней мощности Ni-:

Расход пара на выработку электроэнергии кон­денсационной турбины

Следовательно, расход теплоты при раздельной выработке электрической энергии и теплоты

 


Рис. 19. Процессы расширения пара в h, s-диаграмме для турбин с противодавлением и конденсационной



Расход пара через турбину с противодавлением для обеспечения теплотой Qп теплового потребите­ля при комбинированной выработке энергии

а мощность этой турбины соответственно. Для этого потребуется дополнительный расход пара

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?


Недостающая доля мощности должна быть вы­работана конденсационной турбиной:

Таким образом, суммарный расход пара при комбинированной выработке энергии составит

Gкомб = GI + GII расход теплоты соответственно будет равен

 

Обозначим отношение теплоты h0 — hп, превра­щенной в работу в турбине с противодавлением, к теплоте hп — h'К, отданной тепловому потребителю

1 кг пара, отработавшего в этой турбине, через x:

Полная затрата теплоты при комбинированной выработке энергии с учетом этого обозначения со­гласно составит

 

Экономия теплоты, достигаемая при комбиниро­ванной выработке энергии по сравнению с раздель­ной, будет равна

 

Относительная величина этой экономии, выражен­ная в долях от количества теплоты, отдаваемой те­пловому потребителю, составит

Таким образом, чем больше выработка электро­энергии на тепловом потреблении x и чем ниже аб­солютный КПД конденсационной установки η, тем большая экономия теплоты будет получена от комбинированной выработки.

Приведенная на рис. 18, а схема установки для комбинированной выработки теплоты и электриче­ской энергии, включающая в себя конденсацион­ную турбину и турбину с противодавлением, встре­чается очень редко. Вместо нее обычно применяют конденсационные турбины с регулируемыми отбо­рами пара для теплофикации и технологических нужд.

РАЗДЕЛ 5. ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ПЕРЕГРЕВ ПАРА

В теплоэнергетической установке с промежу­точным перегревом (рис. 20) пар после расшире­ния в ЦВД турбины направляется в котел для вто­ричного перегрева, где температура его повышает­ся от t1 до tпп. После промежуточного перегрева

пар попадается в ЦНД, где расширяется до давле­ния в конденсаторе рк.

Рис. 20. Схема теплоэнергетической установки с промежу­точным перегревом пара:

/ — питательный насос, 2 — котел; 3 — пароперегреватель; 4 — часть высокого давления турбины; 5 — промежуточный перегре­ватель; 6 — часть низкого давления турбины; 7 — конденсатор

Рис. 21. Идеальный тепловой цикл с промежуточным пере­гревом пара в Т, s-диаграмме

Цикл с промежуточным перегревом пара и сверх­критическим начальным давлением в Т, s-диаграмме (рис. 21) можно рассматривать как сочетание двух циклов, первый из которых 1а'аbdе21 является ос­новным, а второй 2ее1tg32 — дополнительным.

Рис. 22 Процесс расширения пара в h, s-диаграмме для турбины с промежуточным перегревом пара

Если эквивалентная температура дополнитель­ного цикла (ТЭ)ПП выше эквивалентной температу­ры основного цикла Тэ, то экономичность дополни­тельного цикла будет выше экономичности основ­ного цикла и КПД общего цикла возрастет. При этом благодаря уменьшению влажности пара в по­следних ступенях турбины возрастут относитель­ные внутренние КПД этих ступеней, а следователь­но, увеличится и КПД всей турбины. Кроме того, применение промежуточного перегрева позволяет существенно повысить начальное давление пара при неизменной начальной температуре и обеспе­чить умеренную конечную влажность.

Располагаемая (теоретическая) работа, произво­димая 1 кг пара в цикле с промежуточным перегре­вом, равна сумме располагаемых теплоперепадов:

где h0, hпп — энтальпии свежего пара и пара после промежуточного перегрева; h1г hК1 — энтальпии пара после изоэнтропийного расширения в цилинд­рах высокого и низкого давления (рис. 22).

Количество теплоты, затрачиваемой в котле и промежуточном пароперегревателе на 1 кг пара, составит

Если изоэнтропийный процесс расширения за­канчивается в области влажного пара, то КПД вы­разится как

Внутренний абсолютный КПД можно предста­вить в виде

где nIы, nIIо1. — относительные внутренние КПД частей высокого и низкого давления турбины.

Потеря давления ∆pпп в тракте промежуточного перегрева (в паропроводе от турбины к котлу, пере­гревателе и паропроводе от котла к турбине) приво­дит к снижению КПД, и поэтому допускается поте­ря не более 10 % абсолютного давления в промежу­точном перегревателе (рис. 17).

Температура пара после промежуточного пере­грева обычно принимается равной или близкой тем­пературе свежего пара: tли = t0 ± (10 ... 20) °С.

Промежуточный перегрев приводит, естествен­но, к усложнению конструкции турбины, увеличе­нию расхода высоколегированных сталей и соот­ветствующему удорожанию турбины на 10—12 %.

Экономичность идеального теплового цикла с промежуточным перегревом зависит от парамет­ров пара, отводимого на промежуточный перегрев.

Если принять температуру пара после промежу­точного перегрева равной температуре свежего пара Т0 и изменять температуру пара, отводимого на промежуточный перегрев, Т1, то КПД присоединяе­мого цикла будет тем выше, чем выше температура Т1, однако доля его в общем цикле при этом будет уменьшаться. В частности, когда T1 — Т0, промежу­точного перегрева уже не будет. При понижении же температуры Т1 будет уменьшаться эквивалентная температура (Тэ)пп, а следовательно, и КПД допол­нительного цикла, что в конечном счете может вы­звать не повышение, а снижение КПД общего цикла.

Оптимальную температуру пара Топт1, при кото­рой он должен отводиться на промежуточный пере­грев, можно ориентировочно оценить во втором приближении следующим образом. Вначале опреде­ляют эквивалентную температуру Тэ = Тк/(1 — nt),

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7