Цикл паросиловой установки с повторным перегревом пара

В установках с паровыми турбинами не допускается, чтобы степень влажности пара при выходе из турбины была выше 10—12°/о. Наиболее простым способом уменьшения конечной влажности пара является повышение температуры его перегрева. Однако эта величина также ограничена. При давлениях выше 100 ата даже при перегреве пара до 500—550° С конечная влажность пара превышает допустимую. В этом случае, применяют повторный перегрев пара. Повторный перегрев иногда называют также промежуточным. Иногда пар перегревают дважды и даже трижды. Перегрев пара все шире применяется и на атомных электростанциях, особенно в реакторах на быстрых нейтронах.

Фиг. 17-26

Фиг. 17-25.

Схема паросиловой установки с повторным перегревом пара представлена на фиг. 17-26. Пар из перегревателя 1 с температурой Т1 и давлением р1 поступает в первую ступень турбины 2, где в процессе 1—b (фиг. 17-25) адиабатически расширяется либо до состояния сухого насыщенного пара, либо до состояния влажного пара с допустимой степенью влажности. Расширившись в первой ступени, пар в повторном перегревателе 3 вновь перегревается в процессе Ь—а (фиг. 17-25) с постоянным давлением р продуктами сгорания до начальной температуры Т") или же острым паром из котла до более низкой температуры. Далее пар поступает во вторую ступень турбины 4, где происходит адиабатическое расширение а—2 до конечного давления р^ в конденсаторе 5. Последующие процессы аналогичны рассмотренным ранее для простейшего цикла паросиловой установки.

На фиг. 17-25 представлен цикл с повторным перегревом в координатах Т, S. Точка / соответствует начальному состоянию пара, точка 2—конечному состоянию пара за турбиной, точка 2'—конечному состоянию, которое было бы при отсутствии повторного перегрева.

Конечное паросодержание в результате осуществления повторного перегрева повышается: степень сухости х₂> x₂¹. Обычно ограничиваются одним повторным перегревом пара, но если и после повторного перегрева конечному состоянию соответствует недопустимое влагосодержание, то принципиально мог бы быть применен дополнительный перегрев.

Полезная работа в цикле с повторным перегревом совершается в обеих ступенях турбины, а затрачивается, по-прежнему, в питательном насосе. Тепло в рассматриваемом цикле затрачивается на подогрев и испарение воды в котле также на первичный и на повторный перегревы пара.

Параметры цикла с повторным перегревом могут быть вычислены по формулам

Применение повторного перегрева может повысить или понизить термический к. п. д. цикла в зависимости от того, выше или ниже средняя температура подвода тепла в процессе повторного перегрева по сравнению со средней температурой подвода тепла для основного цикла. Действительно, цикл с повторным перегревом—цикл 1—b—а—2—3—4—5—1 на фиг. 17-25 можно рассматривать состоящим из цикла 1—2'—3—4—5—1 с однократным перегревом и из дополнительного цикла а —-2—2'— b —а. Средняя температура отвода тепла в этих циклах одинакова, и следовательно, соотношение между их термическими к. п. д. определяется соотношением между средними температурами подвода тепла в них. При этом, если средняя температура подвода тепла в дополнительном цикле выше, то термический к. п. д. всего цикла с повторным перегревом оказывается тоже выше по сравнению с циклом с однократным перегревом.

На основании сказанного можно утверждать, что повторный перегрев дает тем больший экономический эффект (до известных пределов), чем выше температура и давление в точке начала повторного перегрева.

Однако следует иметь в виду, что основная цель повторного перегрева—уменьшить конечную влажность пара до допустимых пределов. Поэтому точку начала повторного перегрева выбирают так, чтобы эта основная цель была достигнута.

В установках с обычными начальными параметрами правильный выбор точки начала повторного перегрева обеспечивает также некоторое (на 2—З^о) увеличение термического к.п. д. цикла.

Полезная работа в цикле с повторным перегревом совершается в обеих ступенях турбины, а затрачивается, по-прежнему, в питательном насосе. Тепло в рассматриваемом цикле затрачивается на подогрев и испарение воды в котле также на первичный и на повторный перегревы пара.

Удельный расход пара на 1 квт-ч при применении повторного перегрева снижается, так как увеличивается работа, производимая 1 кг пара:

кг/ квт-ч.