Вопрос 5. Способы повышения эффективности пту

5.1 Способы увеличения термического КПД.

Термический КПД цикла увеличивается с увеличением давления и температуры t₁ пара перед турбиной и с уменьшением давления в конденсаторе . В настоящее время материалы, применяемые в пароперегревателях и турбинах, выдерживают температуры не более 535 – 565^оС; при этом давление на входе в турбину может быть и выше критического, т.е.22 МПа.

Понижение давления в конденсаторе также имеет свои пределы, связанные с ограничением температуры влажного насыщенного пара в конденсаторе в диапазоне 25–35^оС. Этот диапазон температур соответствует абсолютному давлению пара в конденсаторе (например, при ). Дальнейшее снижение давления в конденсаторе невозможно из-за отсутствия естественных (природных) охладителей с более низкой температурой.

5.2. Промежуточный перегрев пара.

Этот способ применяется при больших давлениях (часто больше Р_кр). Если расширять пар от этого большого давления до давления в конденсаторе Р₂=3-5 кПа, то степень сухости пара будет х₂<0,85, что может привести к быстрому износу лопаток турбины. В этом случае применяют дополнительный (промежуточный) подогрев пара, что увеличивает работу цикла и степень сухости х₂. В настоящее время созданы ПТУ на суперпараметры: Р₁=45 МПа и Т₁=720-760 ⁰С.

5.3. Регенеративный подогрев.

В этом случае из турбины из средних или последних ступеней отбирается часть пара для подогрева питательной воды после насоса. Может быть до 10 таких регенеративных подогревов.

За счет изложенных в п.п. 5.2, 5.3 мероприятий эффективный КПД ПТУ может быть увеличен с 28-30 % до 38-40%.

5.4. Теплофикационный цикл.

Паротурбинные установки, в которых вырабатывается только электроэнергия, называются конденсационными. В конденсаторе этих установок давление равно 3-5 кПа и температура - 25-35 ⁰С, а охлаждающая вода нагревается до 15-30 ⁰С. Теплота этой воды не может быть использована из-за низкой температуры. Потери с охлаждающей водой составляют в конденсационных установках до 60% теплоты, выделившейся при сгорании топлива. Чтобы использовать теплоту, уносимую с охлаждающей водой, пар в турбине расширяют до более высокого давления, равного 1-1,3 бар и соответственно более высокой температуры – 100-110 ⁰С; при этом температура охлаждающей воды составляет 80-95⁰С. Теперь эту теплоту охлаждающей воды можно использовать для отопления зданий, в технологических процессах и т.п.

Установки, в которых осуществляется комбинированная выработка электрической энергии и теплоты, называются теплофикационными установками или теплоэлектроцентралями (ТЭЦ).

Повышение противодавления пара (т.е. давления на выходе из турбины) приводит к уменьшению вырабатываемой электрической энергии, но общее использование теплоты значительно повышается. В идеале можно использовать всю теплоту q₂, но в действительных условиях часть теплоты теряется, и экономичность теплофикационных установок достигает 70-75%. Комбинированная выработка электрической и тепловой энергии является основой теплофикации.