Конспект лекций от Ильина Е.Т. (2008) / Тема4_2008

Тема 4.

Работа вспомогательного теплообменного оборудования на частичных нагрузках.

1. Система регенерации.

Регенеративные подогреватели подключены к нерегулируемым отборам пара. При изменении нагрузки турбины давление в отсеках, а значит и в отборах, меняется. Зависимость изменения давления в отсеках можно определить с помощью формулы Стодола-Флюгеля:

(4.1)

для любого i-го отбора это можно представить:

(4.2).

Если взять конденсатную турбину в целом, то ее рассматривать как один единый отсек, тогда выражение (4.1) примет вид:

(4.3)

т.к. и 0, а близок к 1, то выражение (4.3) можно упростить:

(4.4)

Это означает, что давление перед ступенью изменяется пропорционально пропуску пара через эту ступень.

Однако ввиду наличия отборов на подогреватели это соотношение соблюдается не совсем точно, так как расход пара от отсека к отсеку не постоянен. Но для оценочных расчетов можно использовать соотношение, что давление в i-ом отсеке, прямо пропорционально изменению расхода пара в голову, т. е. и тогда .

Справедливость выражения можно проверить практически (на рис.4.1. представлена зависимость изменения давления в отборах от нагрузки для блока 200 МВт).

В соответствии с уменьшением Р меняется и t_пв в подогревателях, уменьшается термический к.п.д. цикла, снижается эффективность системы регенерации.

Рис.4.1.Изменение давления в отборах и температуры питательной воды от нагрузки

2)Характеристики станционных теплообменников.

При расчете турбоустановки на частичной нагрузке требуется знать характеристики станционных теплообменников. В первую очередь регенеративных и сетевых подогревателей.

Расчет характеристики основан на решении балансовых уравнений.

(4.5)

В свою очередь:

(4.6)

(4.7)

(4.8)

Подставляя (4.8) в (4.6) и в (4.5) можно определить .

(4.9)

Отсюда видно, что с уменьшением нагрузки недогрев воды в подогревателе уменьшается.

Рис.4.2. Зависимость недогрева воды в регенеративных подогревателях от относительной нагрузки энергоблока.

В качестве характеристики используют так называемую тепловую нагрузку, т.е. количество тепла передаваемое в теплообменнике отнесенное к его температурному напору на входе.

Приняв приближенно линейную зависимость средней разности температур t_ср от меньшего и от большего перепадов t_м, t_б в теплообменнике в виде.

(4.10)

Можно для любого теплообменника получить упрощенное выражение для нагрузки теплообменника:

(4.11)

здесь: С=СD – водяной эквивалент теплоносителя, теплоемкость на расход; С_б и С_м – большие и меньшие значения водяного эквивалента; А и В – постоянные коэффициенты.

Заранее предсказать у какой из двух участвующих в теплообмене сред водяной эквивалент больше, затруднительно.

Формула (4.10) справедлива для любых теплоносителей и состояний.

Для воды В=0,65, а коэффициент А зависит от характера омывания:

противоток А=0,35

прямоток А=0,65

перекрестный ток А=0,425.

Для водяного теплообменника при конденсации пара С_б, тогда:

(4.12)

Деаэрационная установка

При частичной нагрузке происходит перераспределение подвода теплоты к питательной воде в подогревателях, что обусловленно понижением давления в отборах.

Применяют в основном две схемы включения деаэратора в телосхему.

1. С собственным отбором, когда деаэратор рассматривается как самостоятельная ступень подогрева воды.

Так как для деаэрации требуется постоянное давление, то на входе а деаэратор ставят регулирующий клапан, а подключают деаэратор к отбору с более высоким давлением, чем рабочее давление в деаэраторе.

Рис.4.4.Схема включения деаэратора питательной воды в самостоятельный отбор.

Это связанно с тем, что с понижением нагрузки давление в деаэраторе должно оставаться неизменным.

При дальнейшем снижении нагрузки, когда давление в отборе становится ниже производят переключение на вышестоящий отбор или на коллектор собственных нужд. Эта схема наиболее проста и дешевая. Но все время недоиспользуется тепло пара.

Зная давление в отборе и зависимость изменения давления в отборе от расхода пара (практически линейная) можно найти нагрузку , при которой надо питание деаэратора паром перевести с собственного отбора на выше-стоящий, по выражению:

или

Рд (0,6)

откуда

ΔРотб-относительная доля потеря давления в подводящих трубопроводах, от отбора, до деаэратора (подогревателя).

2. Когда включается в регенеративный отбор вышестоящего регенеративного ПВД.

Рис.4.4.Схема включения деаэратора в регенеративный отбор с расположенного выше ПВД.

Деаэратор подключается к отбору параллельно регенеративному подогревателю. В деаэраторе по прежнему поддерживается заданное давление и давление в регенеративном отборе должно быт выше, чем в деаэраторе. Во включенный по пару параллельно регенеративный подогреватель пар поступает не дросселированный, поэтому деаэратор выступает как предвключенная ступень этого регенеративного подогревателя и тепло пара используется полностью. Но появляется дополнительный ПВД, что удорожает схему.

Рис.4.5. Схема переключения отборов, по мере снижения нагрузки (расхода пара).

По мере снижения нагрузки давление пара в отборах падает, уменьшается нагрев основного конденсата. В режиме, когда давление в ПВД деаэраторе станет равным подогрев воды в нем прекращается и его необходимо будет отключить. Это приводит к снижению эффективности работы. Возникает большое количество переключений, что осложняет работу персонала и снижает надежность.

Нагрузку турбины для момента переключения дренажа ПЗ с деаэратора на П5 с учетом статистического напора столба воды можно определить из уравнения

или

Отсюда определяется .

Одним из путей устранения этого недостатка является работа деаэратора на скользящем давлении.

При достаточном выпаре из деаэратора можно организовать устойчивую деаэрацию воды в широком диапазоне нагрузок и давлений.

Проблемы которые возникают:

-вскипание воды во всасывающих патрубках насосов;

-вскипание воды при резком снижении нагрузки и возможность заброса ее в турбину;

Меры борьбы:

1. увеличение высоты установки деаэратора для обеспечения необходимого гидростатического подпора;

2. изменение нагрузки с заданной скоростью.