Лекция №16. Паровые турбины для комбинированной выработки теплоты и электрической энергии
Основным видом теплоснабжения, используемого для обеспечения тепловой энергией социальных и производственных объектов, в РФ является централизованное теплоснабжение посредством комбинированной выработки теплоты и электрической энергии на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ). Упрощенная тепловая схема отопительной ТЭЦ показана на рис. 16.1.
Рис. 16.1. Тепловая схема отопительной ТЭЦ
Паровые турбины ТЭЦ, предназначенные для выработки не только электрической, но и тепловой энергии, относятся к классу теплофикационных. Они выполняются с конденсацией пара и без нее. В первом случае турбины имеют отопительный (регулируемый) отбор пара для отопления зданий (турбины Т) или производственный отбор для обеспечения технологических потребностей промышленных предприятий (турбины П), а также с совмещением отборов (турбины ПТ). Турбины, в которых после расширения водяной пар направляется не в конденсатор, а производственному потребителю, называют турбинами с противодавлением (тип Р). Кроме того, в эксплуатации находятся турбины типа ПР с промышленным отбором пара и противодавлением. Регулирующими органами, обеспечивающими необходимый расход водяного пара в отопительные отборы, являются поворотные диафрагмы, а в производственные – регулирующие клапаны.
16.1. Турбины с противодавлением
Для
турбин с противодавлением характерен
режим эксплуатации по тепловому графику,
при котором расход водяного пара
определяется производственным
потребителем. Поэтому графики выработки
тепловой и электрической энергий не
совпадают, что предопределяет необходимость
работы таких турбин параллельно с
конденсационными турбинами (рис.
16.2). При
этом турбина с противодавлением
вырабатывает электроэнергию, определяемую
расходом пара GП
тепловому потребителю:
.
В периоды останова таких турбин снабжение
потребителя осуществляется через
редукционно-охладительную установку
(РОУ).
Рис. 16.2. Схема включения паровой турбины с противодавлением 1
Параллельно с конденсационной турбиной 2
Диаграмма режимов турбины типа Р, выражающая зависимость G0=f(NЭ, pп) расхода свежего пара от электрической мощности и противодавления рп, показана на рис. 16.3.
Диаграммы режимов получают либо путем расчета турбины на переменный режим, либо экспериментально. В общем случае они не являются прямыми линиями, однако во многих случаях в практических расчетах их считают прямыми. Значительное отклонение от прямой наблюдается только при малых значениях мощности, когда КПД турбины значительно уменьшается. Она будет равна нулю (Nэ = 0) при холостом ходе турбоагрегата, когда энергия пара, поступающего в турбину в количестве Gх.х., тратится только на поддержание ее номинальной частоты вращения (расходуется на преодоление трения в подшипниках и о паровую среду).
Рис. 16.3. Диаграмма режимов паровой турбины с противодавлением
Из рис.16.3 видно, что турбины типа Р целесообразно применять для тепловых потребителей, нагрузка которых поддерживается неизменной в течение года (например, для химического производства). Тогда противодавление рп будет постоянным. При изменении расхода Gп и постоянном значении G0 противодавление изменяется. Для поддержания постоянного значения противодавления турбина Р снабжается помимо регулятора скорости регулятором давления. Обычно такие турбины выполняются как часть высокого давления конденсационной турбины с сопловым парораспределением.