Глава 8 расчетные характеристики и уравнения движения рабочей среды

1. Классификация теплоносителей на тэс

Основная задача тепловых электростанций заключается в преобразо­вании химической энергии топлива в электрическую и тепловую энергию. В качестве промежуточного вида энергии используется тепловая энергия. Поэтому в циклах преобразования энергии топлива в механическую энер­гию турбогенератора важную роль играют промежуточные теплоносители. Теплоносителем будем называть движущуюся жидкую или газообразную среду, обладающую высокой температурой и используемую для осуще­ствления процесса теплообмена. На ТЭС может быть несколько последова­тельно используемых промежуточных теплоносителей.

Тепловая энергия, получаемая в результате химической реакции окис­ления, воспринимается дымовыми газами, что ведет к повышению их эн­тальпии и температуры. В результате теплообмена часть теплоты передается от дымовых газов к поверхностям нагрева котла, в результате чего темпе­ратура дымовых газов снижается. Таким образом, первичным теплоноси­телем на ТЭС являются дымовые газы, включающие продукты сгорания топлива, его негорючую часть (золу и влагу) и избыточный воздух. Свой­ства и характеристики дымовых газов рассматриваются в главе 4. Здесь же отметим следующее: 1) по своим теплофизическим свойствам дымовые газы не ограничивают температурный уровень процесса преобразования химической энергии в тепловую; 2) высокая температура дымовых газов достигается при атмосферном давлении, следовательно, не требует энергии для их сжатия, а на транспортировку воздуха и дымовых газов затрачивает­ся относительно малая доля энергии; 3) к недостаткам дымовых газов как теплоносителя следует отнести их химическую агрессивность, невысокую теплоемкость, относительно низкий коэффициент теплоотдачи.

На газотурбинных станциях дымовые газы после камер сгорания по­даются непосредственно в газовые турбины. В этом случае дымовые газы являются единственным теплоносителем. Аналогичное положение и в га­зовой части комбинированных парогазовых установок.

На паротурбинных ТЭС появляется необходимость еще в одном теп­лоносителе (вторичном). В этом качестве используется водный теплоно­ситель. Обычная вода является широко распространенным теплоносите­лем, дешева, хорошо изучена как теплоноситель и рабочее тело. Она об­ладает высокими значениями плотности, теплоемкости, теплопроводно­сти, что способствует получению высоких коэффициентов теплообмена. К недостаткам воды как теплоносителя следует отнести слабую зависи­мость энтальпии пара от давления, вследствие чего для повышения КПД термодинамического цикла приходится идти на высокое и сверхкритиче- ское давление воды, что значительно удорожает все оборудование, по ко­торому движется водный теплоноситель. Вода — коррозионно-активная, возникающая коррозия оборудования снижает его надежность. Примеси водного теплоносителя, в том числе и продукты коррозии, откладыва­ясь внутри обогреваемых труб, в проточной части турбины и на другом оборудовании блока, снижают надежность и экономичность работы стан­ции. Уменьшить неприятные последствия этих свойств водного теплоно­сителя можно путем организации определенных воднохимических режи­мов блоков.