6.5 Многоступенчатый подогрев сетевой воды

В турбинах с регулируемыми отборами пара в последнее время применяют схему двух- и трехступенчатого подогрева сетевой воды в расположенных последовательно подогревателях. Схема турбинной установки с двухступенчатым подогревом сетевой воды показана на рис.6.8, а.

Рис 6.8 Схема турбинной установки с двухступенчатым подогревом сетевой воды (а) и h,s-диаграмма процесса расширения пара в ней (б):

1,3-части высокого и низкого давления, 2-регулирующий клапан, 4,5-нижняя и верхняя ступени подогревателя сетевой воды

Турбина имеет два отбора пара для внешнего теплового потребления: верхний и нижний, расхо­ды пара в которых соответственно D₁ и D₂. Пар этих отборов на­правляется соответственно в верхнюю 5 и нижнюю 4 ступени се­тевого подогревателя. Регулирующий клапан 2 отбора располо­жен между частями высокого 1 (ЧВД) и низкого 3 (ЧНД) дав­ления. В зависимости от положения этого клапана изменяется расход пара D₂ и соответственно при заданной тепловой нагруз­ке — расход пара D₁.

Температура t_2с сетевой воды, направляемой тепловому по­требителю, определяется давлением пара р₁ первого отбора. Постоянной температуре t_2с соответствует постоянное давление p₁. Нижний отбор производится при меньшем давлении р₂, что бла­гоприятно сказывается на экономичности турбинной установки, так как мощность, вырабатываемая на базе теплового потреби­теля, являющаяся основным показателем эффективности комби­нированной выработки теплоты и электроэнергии, возрастает пропорционально использованному теплоперепаду H_i^'' между от­борами (рис. 6.8,б).

Для использования теплоты, передаваемой конденсирующим­ся паром циркуляционной воде в конденсаторе и не использу­емой в цикле электростанции, часть охлаждающих трубок конденсатора выделяют в специальный теплофикационный пучок, на­зываемый встроенным. В трубки такого пучка подводится как циркуляционная, так и сетевая вода. Конденсаторы со встроен­ным пучком применяют в теплофикационных турбинах мощ­ностью более 50 МВт. Поверхность охлаждения встроенного пуч­ка составляет около 15% общей охлаждающей поверхности конденсатора.

Схема паровой турбины с конденсатором, имеющим встроен­ный пучок, показана на рис.6.9,а. К основному пучку 4 трубок конденсатора подводится только циркуляционная вода, а к встроенному 5 —циркуляционная и обратная сетевая (или подпиточная). Остальное оборудование турбины имеет то же назна­чение, что и турбины, показанной на рис.6.8,а. Таким образом, в турбинной установке (рис.6.9,а) производится трехступенча­тый подогрев сетевой воды, причем первая ступень подогрева осуществляется во встроенном в конденсатор пучке.

Рис 6.9 Схема турбины с конденсатором, имеющим встроенный теплофикационный пучок, и двухступенчатым сетевым подогревателем (а) h,s-диаграмма процесса расширения пара в ней (б):

1,3-части высокого и низкого давления, 2-регулирующий клапан, 4-основной пучок трубок конденсатора, 5-встроенный пучок, 6,7-нижняя и верхняя ступени подогревателя сетевой воды

Работа турбины с использованием встроенного в конденсатор пучка вызывает перераспределение давлений и теплоперепадов по ее ступеням. На рис.6.9,б штриховыми линиями показан процесс расширения пара в h,s-диаграмме при работе турбины в конденсационном режиме, а сплошными — в режиме с исполь­зованием встроенного пучка. Для ЧВД турбины режим работы с встроенным пучком связан с уве­личением давлений в регулиру­емых отборах (p₁>p₁' и р₂>р₂'), что снижает мощность, выраба­тываемую при расходах пара D₁ и D₂.

Так как вследствие ухудшения вакуума в конденсаторе в ЧНД турбины резко снижается тепло­перепад (H'₀₂>H₀₂), ее ступени работают с большим отношением скоростей u/c_ф и меньшим КПД. В отдельных случаях потери энер­гии в ЧНД превышают распола­гаемый теплоперепад и ее ступе­ни работают с отрицательным КПД, потребляя мощность (линия 2—1 на рис.6.9, б). При этом в результате возрастания темпера­туры пара, проходящего через ЧНД, ухудшается температурный режим выхлопного патрубка тур­бины.

Зависимость электрической мощности турбины Р_э от расхода пара, тепловой нагрузки и тем­пературы сетевой воды может быть изображена графически на диаграмме режимов, которая строится по методу разделения расхода пара на два потока: теплофикационный D_T и конденса­ционный D_к.

Диаграмму режимов (рис.6.10) строят в трех квадрантах. В первом (левом нижнем) квадранте I изображают зависимость расхода пара через турбину D₀=D_т от теплофикационной на­грузки Q_T и температуры сетевой воды t_2c. Во втором квадранте II (левом верхнем) изображают зависимость мощности, раз­виваемой паром теплофикационного отбора, от расхода D_т этого отбора и температуры сетевой воды t_2c. С помощью диаграммы по квадрантам I и II можно определить мощность турбины, ра­ботающей по тепловому графику.

ВквадрантеIII (правом верхнем) изображают зависимость конденсационной мощности турбины от расхода пара D_к через конденсатор и теплофикационной нагрузки Q_т. Здесь же наносят линию чисто конденсационного режима, при котором турбина работает без тепловой нагрузки. Общий расход пара через тур­бину определяют суммированием его расходов, полученных во II и III квадрантах.

Д

Рис 6.10 Диаграмма режимов турбины с двухступенчатым подогревателем сетевой воды

ля примера на диаграмме показано, как определить мощ­ность турбины и расход пара при ее работе по тепловому графи­ку при заданных тепловой нагрузкеQ_т (точка А) и температуре сетевой воды t_2c (точки Б и Г). Расход пара определяется точкой пересечения прямой БГ с осью D_т (точка В), а мощность — на пересечении прямой ГД с осью Р — точка Д.

Расход пара при работе по электрическому графику при за­данных мощности (точка Ж) и тепловой нагрузке Q_т (точка А) определяют следующим образом. Проведем из точки Д прямую ДЕ, соответствующую

Q_т = const, и на ее пересечении с прямой ЖЗ получим точку 3. Опустив перпендикуляр ЗИ на ось D_к, по­лучим расход конденсационного потока D_к (точка И). Расход пара D_o через турбину получают суммированием расходов D_т и D_к (точки В и И).

Расход пара D_o через турбину при работе в чисто конденса­ционном режиме с заданной мощностью Р_э (точка К) определя­ют по прямой с'с, соответствующей этому режиму. Проведем из точки К линию КЛ, параллельную оси D_к, до пересечения с пря­мой сс' (точка Л). Далее из точки Л проведем перпендикуляр к оси D и найдем точку М пересечения его с этой осью. Расход D_o соответствует точке М на диаграмме.