книги из ГПНТБ / Андрющенко А.И. Оптимизация тепловых циклов и процессов ТЭС учеб. пособие

В соответствии с (2-55)

di2

v-zs 'Лог ’ Ю ~ 3,

дАр2

di4

(4-59)

дДрз

vis Лог • 10-3,

где v2s и vis — удельные объемы пара в конце изоэнтропного расши­ рения в соответствующем цилиндре турбины до давления начала про­ межуточного перегрева (в точках 2s и 4s), м3/кг; цог — внутренний относительный к. п. д. соответствующего цилиндра турбины.

Использовав (4-58) и (4-59), представим частные производные мощ­ ности турбоустановки по Ар2 и Др3 в следующем виде:

dN

— gDv2sТ1огЛм.г-10‘3>

дДрг

dN

(4-60)

дАр3

—я Я ^ о г ^ м .р -Ю -3.

В связи с повышением энтальпии пара на входе в соответствующий промежуточный перегреватель (точка 2' на рис. 4-4 и 4' — на рис. 4-5) уменьшается количество тепла, идущего на этот перегрев, а следовательно, и расход топлива. Изменение расхода условного топ­ лива:

дБ ___ gDvzs 'Лог Ю~3 .

где Лк.а- — к- п- Д- парогенератора.

Допуская линейный характер зависимости АN от Ар2 и Ар3, из (4-60) получаем:

MF = AN/Ap2= —gDv2sr]0i дм.р*Ю-3, j

MF = AN/Ap3= — ^Дц48ЛогЛм.г-10_3-1

Если имеется совмещенный с первым или вторым промежуточным перегревом отбор пара на регенерацию, то увеличение энтальпии пара в камере отбора при том же тепловосприятии подогревателя сни­ жает расход пара на него. Вследствие этого на такую же величину воз­ растает расход пара через промежуточный перегреватель и все после­ дующие отсеки турбины, что приводит к некоторому приросту мощ­ ности турбины 6JV.

При постоянстве тепловосприятия подогревателя

120

где d°i, d l — относительные расходы пара на подогреватель из отбора, совмещенного соответственно с первым и вторым промежуточным пе­ регревателем, в исходном варианте; Д/°ь — тепло, отдаваемое 1 кг пара в соответствующем подогревателе в исходном варианте, кДж/кг.

Тогда приращение мощности турбины 6N с учетом (4-59):

где lK— удельная работа расширения пара за рассматриваемым промежуточным перегревателем (с учетом отборов на регенерацию), кДж/кг.

С учетом поправки (4-64) формулы (4-60) принимают соответственно вид

Приращение расхода условного топлива с точностью до 1—2%:

д В _ ( D v z s ~noi - Ю " 3 .

рассматриваемого промежуточного перегревателя, кДж/кг (в соот­

+ /гк); A/n — суммарное уменьшение удельной полезной работы рас­ ширения вследствие отборов пара, кДж/кг; g lt g 2 — относительные расходы пара соответственно через первый и второй промежуточный перегреватель.

121

В соответствии с (2-47) и (3-70) при условии цо; ^ const имеем:

где а 3 и а 5 — коэффициенты изобарного расширения соответственно для давлений в точках 3 и 5, определяются по таблицам, приведенным в приложении; dt — относительный расход пара в i-м отборе; т —

число отборов в соответствующем цилиндре турбины; /г°' — тенлоперепад между давлениями промежуточного перегрева и отбора, кДж/кг. По аналогии с (4-68) получаем:

где Tsi — температура в конце изоэнтропного расширения от давле­ ния промежуточного перегрева до давления отбора, К. Рассматривая

Зависимости (4-68) и (4-71) позволяют представить частную произ­ водную мощности в виде:

122

Здесь, так же как и в предыдущих случаях, можно принять ли­ нейный характер зависимостей АЛГ= / (Др2) и AN = f (Дра), тогда

Мр=— = — g1Dv3-По* т]м. г X

В связи с повышением энтальпии пара на выходе из соответствую­ щего промежуточного перегревателя (точка 3’ на рис. 4-4 или 5' на рис. 4-5) увеличивается количество тепла, идущего на этот пере­ грев, а следовательно, возрастает расход топлива. В соответствии с (2-44) увеличение расхода условного топлива вследствие возрастания энтальпии пара на выходе из второго промежуточного перегревателя

Увеличение расхода топлива из-за повышения энтальпии пара на выходе из первого промежуточного перегревателя частично компен­ сируется уменьшением расхода топлива из-за возрастания энтальпии пара на входе во второй промежуточный перегреватель. В данном слу­ чае, согласно (3-74),

Подставляя (4-50) и (4-65) (или (4-72)] в (2-121), а затем значения dN/dwI!2 (или dN/dwu3) и (4-47) и (4-66), (4-74) [или (4-75)] — в (4-57),

после некоторых преобразований получаем обобщенную формулу для определения оптимальных скоростей пара в обоих промежуточных перегревателях:

»( З э 3 ~ R i ) |4T]oi %ь г 8 j D Q

Выражения величин, входящих в (4-76), для рассмотренных выше случаев приведены в табл. 4-6.

123

Расчет скоростей пара при заданных диаметрах и толщине стенок труб промежуточных перегревателей. В рассмотренных выше двух слу­ чаях предполагалось, что диаметры и толщины стенок труб пароперегревателей зависят от выбираемой скорости пара и не огра­ ничиваются. Однако в некоторых случаях расчетные значения тол­ щины стенок труб оказываются недопустимыми по условиям завод­ ского изготовления змеевиков, и мы вынуждены их принимать одина­ ковыми для всех возможных скоростей пара. Такой случай имеет место при расчете скоростей пара во входных пакетах промежуточных пароперегревателей. Здесь увеличение скорости пара приводит, с од­ ной стороны, к снижению величины поверхности нагрева и связанных с ней расчетных затрат, а с другой — к возрастанию расчетных за­ трат на преодоление гидравлических сопротивлений. В данном случае оптимальная скорость должна выбираться исходя из минимума годо­ вых расчетных затрат на поверхность нагрева пакета, тяго-дутьевую установку, турбину и замещаемую мощность электростанции. Тогда условие минимума

д З

dwa

(4-77)

Представим величины F, я N как функции от скорости пара. Согласно 126] поверхность нагрева пароперегревателя

Здесь, как и прежде, величины, обозначенные дополнительным

Подставляя значение Ah из (4-79) в (4-12), с учетом (4-78) получаем

(4-80)

125

Снижение мощности турбины из-за гидравлического сопротив­ ления промежуточного перегревателя можно определить по (4-62). Используя величину гидравлического сопротивления Ар0 исходного варианта, рассчитанную при скорости ш110, переменное значение Др можно представить в виде

чиваемые на преодоление местных гидравлических сопротивлений

Рассчитанные no (4-82) оптимальные скорости пара ШпПТ и коэффи­ циенты теплоотдачи а ”пт входных пакетов первого и второго промежуточных перегревателей парогенератора блока мощностью 1200 МВт и входного пакета промежуточного перегревателя пароге­ нератора типа ТГМП-324 блока 300 МВт приведены в табл. 4-7.

В некоторых случаях рассчитанная по (4-82) скорость пара ока­ зывается меньше минимально необходимой по условиям надежного охлаждения стенок струб. Тогда в качестве расчетной нужно прини­ мать минимально необходимую скорость пара, найденную по (4-56) или приближенно — по номограмме (см. рис. 4-3). Иногда по конст-

126

руктивным условиям не удается выдерживать оптимальные скорости пара. В этих случаях необходимо определить перерасход годовых рас­ четных затрат при отклонении скоростей пара от их оптимального значения. Используя (4-78), (4-80) и (4-81), суммарные годовые расчет­ ные затраты запишем в виде

Wao

3 /Змии, °/o

При изменении wn относительно w ^ r в x раз суммарные годовые расчетные затраты возрастут от 3min до З х. Их отношение на основа­ нии (4-83)

З х _[1 /«1 + £ + (1/«2ПТ) (l /х° ,8)1 (1 -f Р"х3) + {5 'х2 ^ g ^

Изменение суммарных годовых расчетных затрат при отклонении wu от оптимума для входных пакетов первого и второго промежуточ­ ных перегревателей парогенератора блока 1200 МВт (соответственно кривые 1 и 3) и входного пакета промежуточного перегревателя паро­ генератора ТГМП-324 блока 300 МВт (кривая 2) показаны на рис. 4-6. Как видим, в области экстремального значения кривые проходят весьма полого, и отклонение скорости пара от оптимального значе­ ния на 20-у25% приводит к возрастанию годовых суммарных затрат

127

не более чем на 1%. Поэтому при проектировании входных пакетов промежуточных перегревателей допускается существенное повышение расчетной скорости пара. Уменьшение скорости пара ниже оптималь­ ного значения нежелательно, так как при заданной ширине фронта парогенератора необходимо переходить на многозаходные змеевики, что вызывает затруднения при присоединении их к камерам, рост числа камер и сварных стыков между трубами и камерами.

Влияние частичных нагрузок блока на выбор оптимальных скоро­ стей пара. Как показано в гл. II, влияние частичных нагрузок усложняет критерий оптимума: расчетные затраты должны суммиро­

ваться по всем режимам с учетом относительной длительности т7- и от­

носительной нагрузки Nj на каждом /-м режиме. Напомним также, что принципиальным положением оптимизации параметров с учетом частичных нагрузок является соблюдение условия равенства капита­ ловложений на всех режимах.

В соответствии с этим условие оптимума величины wa

где т — число режимов.

Скорость пара на /-м режиме wnj можно представить в зависимо­ сти от скорости пара на номинальном режиме wn следующим образом:

Wnj = Pwiwn>

где = VjIV — отношение объемных расходов пара через рассмат­ риваемую поверхность нагрева на /-м и номинальном режимах.

Тогда можно записать:

и (4-65) или (4-72) для трактов промежуточных перегревателей. Соот­ ветственно величину dBj/dwn} найдем по одной из формул (4-66), (4-74) или (4-75).

Подставляя указанные формулы в (4-86) и (4-87), а затем получен­

128

(кривые 1) на 15,5%, для первого (кривые 2) и второго (кривые 3) промежуточных перегревателей — соответственно на 11,5 и 7,5%.

§4-4. ОПТИМАЛЬНЫЕ СКОРОСТИ ПАРА В ПАРОПРОВОДАХ

ИПАРОПЕРЕПУСКНЫХ ТРУБАХ

Температуры стенок паропроводов и труб, соединяющих отдель­ ные пакеты пароперегревателей (пароперепускных труб), практи­ чески равны температурам протекающего по ним пара tn и не зависят от скорости пара wn. Если принять неизменными число п и длину I параллельно включенных ниток паропровода или перепускных труб, то увеличение скорости пара приведет к уменьшению внутреннего диаметра dB и толщины стенки труб 6, а следовательно, к снижению веса G и капиталовложений в указанные трубопроводы. Однако при этом возрастут гидравлическое сопротивление парового тракта и свя­ занные с ним годовые расчетные затраты.