
- •Циклы паросиловых установок
- •Пути увеличения к.П.Д. Цикла Карно. Цикл Ренкина.
- •1. За счёт полной конденсации насыщенного пара (цикл Ренкина при полной конденсации пара).
- •2. За счёт перегрева пара. (Цикл Ренкина на перегретом паре).
- •Дальнейшие пути увеличения к.П.Д. Цикла псу
- •3. За счёт увеличения давления р4-5-1.
- •Цикл паросиловой установки с повторным перегревом пара
- •Теплофикационный цикл.
- •Конструктивное исполнение паровых турбин
- •И на рабочих лопатках. Ступень срабатывает лишь часть общего перепада давления
- •Предельные мощности турбоагрегатов
- •Конденсационные устройства паровых турбин
Теплофикационный цикл.
В условиях развитого хозяйства экономически особенно целесообразно вырабатывать электрическую энергию и тепло комбинированным способом в одной теплосиловой установке, называющейся теплоэлектроцентралью. В так называемых конденсационных установках, рассмотренных ранее и вырабатывающих только механическую (или электрическую) энергию, весь отработавший пар конденсируется охлаждающей циркуляционной водой. Последняя нагревается обычно до 15—30° С и уносит с собой огромное количество тепла, которое не может быть использовано вследствие низкой температуры воды. Эти потери с охлаждающей водой составляют в конденсационных установках до 60% тепла, выделяющегося при сгорании топлива
|
Рис. 6.12. Схема установки для совместной выработки тепловой и электрической энергии: ПК — паровой котел; Т — паровая турбина; К — конденсатор-подогреватель; Н — насос; ТП — тепловой потребитель. Цифры соответствуют точкам цикла в Т, s-диаграмме |
Таким образом осуществляется комбинированная выработка электрической и тепловой энергии. Такие установки называют теплофикационными или теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).
Комбинированная выработка электрической и тепловой энергии является основой теплофикации, получившей особое развитие как наиболее передовой и совершенный метод производства тепловой и электрической энергии.
|
Рис. 6.13. Теплофикационный цикл |
Итак, давление за турбиной с противодавлением получается обычно не менее 0,1—0,15 МПа вместо около 0,004 за конденсационной турбиной, что, конечно, приводит к уменьшению работы пара в турбине и соответствующему увеличению количества отбросной теплоты. Это видно на рис. 6.13, где полезно использованная теплота qц в конденсационном цикле изображается площадью 1-2'-3'-4'-5-6-1, а при противодавлении — площадью 1-2-3-4-5-6-1. Площадь 2-2'-3'-4 дает уменьшение полезной работы из-за повышения давления за турбиной с р'2 до р2.
Повышение противодавления (конечного давления пара) приводит к уменьшению выработки механической или электрической энергии, но общее использование тепла при этом значительно повышается. Для идеального случая, в котором не учитываются неизбежные потери, коэфициент использования тепла в комбинированном процессе равен единице. В действительных условиях часть тепла теряется, и экономичность теплофикационных установок достигает 70—75%.
Недостатком приведенной схемы является то, что отбор пара жёстко связан с его расходом через турбину. На практике потребности в электроэнергии и теплоте во времени не совпадают.
Чтобы избавиться от такой жесткой связи, на станциях широко применяют турбины с регулируемым промежуточным отбором пара (рис. 6.14). Такая турбина состоит из двух частей: части высокого давления (ЧВД), в которой пар расширяется до давления pотб, необходимого для теплового потребителя, и части низкого давления (ЧНД), где пар расширяется до давления р2 в конденсаторе. Через ЧВД проходит весь пар, вырабатываемый котлоагрегатом. Часть его (при давление ротб) отбирается и посту-
|
Рис. 6.14. Установка турбины с регулируемым отбором пара
|
пает к тепловому потребителю ТП. Остальной пар проходит через ЧНД в конденсатор К. Регулируя соотношения пара, проходящего через ЧНД и ТП, можно независимо менять как тепловую, так и электрическую нагрузки турбины с промежуточным отбором, чем и объясняется их широкое распространение на ТЭЦ. При необходимости предусматриваются два и более регулируемых отбора с разными параметрами пара.
Наряду с регулируемыми каждая турбина имеет еще несколько нерегулируемых отборов пара, используемых для регенеративного подогрева питательной воды, существенно повышающего термический КПД цикла.
Своеобразная «теплофикация» может осуществляться даже на чисто конденсационных станциях, где охлаждающая вода из конденсаторов используется, например, для обогрева бассейнов или водоемов, где искусственно выращивается рыба. Отбросная теплота может использоваться для обогрева парников, теплиц и т. д. Конечно, потребное в районе ТЭЦ количество теплоты для этих целей значительно меньше общего количества отбросной теплоты, но тем не менее такое ее использование является элементом безотходной технологии — технологии будущего.
Несмотря на большие потери при передаче теплоты от продуктов сгорания в паровом котле к пару, КПД паросиловых установок в среднем выше, чем у ГТУ, и близок к КПД ДВС
Большой располагаемый теплоперепад в турбине и связанный с этим относительно низкий удельный расход пара на выработку 1 кВт позволяют создать паровые турбины на колоссальные мощности — до 1200 МВт в одном агрегате. Поэтому паросиловые установки безраздельно господствуют как на тепловых, так и на атомных электростанциях. Паровые турбины применяют также для привода турбовоздуходувок (в частности, в доменном производстве). Недостаток паротурбинных установок — большие затраты металла, связанные прежде всего с большой массой котлоагрегата. Поэтому они практически не применяются на транспорте и их не делают маломощными.