0Сновные принципы построения систем регенеративного подогрева питательной воды на тэс и их экономическая эффективность. Типы регенеративных подогревателей и схемы их включения

Регенеративный подогрев основного конденсата и питательной воды котлов осуществляется паром, отработавшим в турбине. Греющий пар, совершив работу в турбине, конденсируется затем в подогревателях. Выделенная этим паром теплота возвращается в котел, как бы регенерируется.

Регенеративный подогрев воды повышает КПД турбоустановки на 10-12 % и применяется на всех современных паротурбинных электростанциях.

Турбины выполняют с 7-9 регенеративными отборами пара и применяют соответствующее число последовательно включенных подогревателей (ступеней подогрева). Повышение КПД турбоустановки обусловливается выработкой электроэнергии без потерь теплоты в конденсаторе турбины.

В теплофикационных турбинах отпуск теплоты внешнему потребителю позволяет еще в больших масштабах выработать электроэнергию без потерь теплоты в конденсаторе турбины, что приводит к росту КПД турбоустановки, но при этом термический КПД цикла снижается, тогда как при регенеративном подогреве растет.

Существенным отличием регенеративных отборов пара от теплофикационных является ограниченность количества используемой отработавшей теплоты турбин в зависимости от возможного подогрева питательной воды. На отработавшую теплоту регенеративных отборов топливо не расходуется, а на отработавшую теплоту турбин для внешнего потребителя расходуется дополнительное количество топлива.

По физическому методу распределения теплоты между электрической и тепловой энергией на долю последней относят теплоту, действительно затрачиваемую на нее, а на долю электрической энергии - остальное количество теплоты. На конденсационной электростанции с регенеративным подогревом воды расход теплоты на производство электроэнергии совпадает с полным расходом теплоты. Абсолютный КПД конденсационной турбоустановки совпадает с КПД по производству электроэнергии. Для теплофикационной турбины эти КПД различны.

Применяют регенеративные подогреватели смешивающего и поверхностного типов. В смешивающих подогревателях применяют схемы многоступенчатого и одноступенчатого регенеративного подогрева воды. Наряду с теплофикацией регенеративный подогрев воды - важный источник экономии топлива на тепловых электростанциях.

Расход пара на подогреватель зависит от его типа, схемы включения, параметров пара и воды.

Для регенеративного подогрева воды применяют преимущественно поверхностные подогреватели и частично смешивающие.

Смешивающие подогреватели энергетически выгоднее, так как в них возможен наиболее высокий подогрев воды- до температуры насыщения греющего конденсируемого пара : и, гдеt-температуры,ah- энтальпии соответственно подогретой воды и конденсата греющего пара.

Смешивающие подогревателидешевле и надежнее поверхностных, обеспечивают лучший водный режим установки. Однако после каждого смешивающего подогревателя необходима установка перекачивающих насосов, так как давление в каждом последующем по ходу воды подогревателе выше, чем в предыдущем.

Поверхностные подогревателисвободны от этого недостатка: достаточно иметь конденсатный насос, перекачивающий воду через группу поверхностных подогревателей низкого давления (ПНД), и питательный насос, перекачивающий воду через группу подогревателей высокого давления (ПВД).

В поверхностных подогревателях из-за термического сопротивления металла трубок вода нагревается до температуры ниже температуры насыщения (конденсации) греющего пара: .

Значения недогрева воды θ_rопределяют технико-экономическим расчетом, чем меньше недогрев, тем меньше расход теплоты и топлива, но тем больше поверхность нагрева и стоимость подогревателя.

В настоящее время применяют один или два первых по ходу воды ПНД смешивающего типа. Между двумя смешивающими ПНД устанавливают перекачивающий насос или первый ПНД размещают выше второго для перелива воды во второй ПНД без насоса (гравитационная схема). Один из смешивающих подогревателей с давлением пара 0,6-1,0 МПа используют для удаления газов из воды в качестве деаэратора.

Распространение получил нейтрально-кислородный водный режим энергоблоков с вводом кислорода в тракт конденсата (перед конденсатным насосом). Образующаяся при этом на внутренней поверхности трубок оксидная пленка предохраняет металл от дальнейшей коррозии. Исключая при таком водном режиме деаэратор, получают бездеаэраторную схему.

Схема с поверхностными подогревателямиусложняется наличием дополнительных линий дренажа (конденсата греющего пара). Простейшим является отвод (слив) дренажа из данного подогревателя в соседний, более низкого давления.Недостаток схемы- вытеснение греющего пара подогревателя №2 из отбора с более низким давлением дренажом из подогревателя №1 и ухудшение тепловой экономичности турбоустановки. Схему с поверхностными подогревателями и каскадным сливом дренажа совершенствуют, включая у подогревателя №1 охладитель дренажа. Вследствие охлаждения конденсата греющего пара водой, входящей в теплообменник, уменьшается расход пара на этот подогреватель, в который сливается дренаж. В результате возрастает работа пара отборов и уменьшается потеря теплоты в конденсаторе турбины. Суммарный дренаж из подогревателя №2 перекачивают насосом в смеситель на линии главного конденсата между подогревателями П1 и П2 .

При регенеративном подогреве питательной воды на ТЭЦ к выработке электроэнергии на тепловом потреблении добавляют выработку ее паром регенеративных отборов. КПД турбоустановки ТЭЦ по производству электроэнергии возрастает особенно значительно при малом пропуске пара в конденсатор (на 20-25% относительно КПД турбоустановки без регенеративного подогрева воды).

На ТЭЦ регенеративные отборы осуществляют подогрев не только конденсата турбин, но и обратного конденсата от внешних потребителей теплоты и добавочной воды, компенсирующей в основном внешние потери пара и конденсата у потребителя.

Как и на конденсационных электростанциях, на ТЭЦ применяют многоступенчатый регенеративный подогрев воды (Z=6-9), причем теплофикационные регулируемые отборы используются, кроме внешнего потребления, также и на регенеративный подогрев конденсата и питательной воды.

Таким образом, регенеративный подогрев при использовании регулируемых отборов разделяется на следующие интервалы:

от конденсатора турбины до ступени, соответствующей регулируемому отбору; между регулируемыми отборами - нижним и последующим более высокого давления; от верхнего регулируемого отбора до верхней ступени регенеративного подогрева воды. Температуры конечного подогрева питательной воды на ТЭЦ и КЭС с одинаковыми параметрами и расходом пара совпадают или близки.

Подогреватели низкого давления поверхностного типа.

В регенеративной системе низкого давления большинства турбин пока преобладают поверхностные подогреватели ПНД. Они выполняются в виде цилиндрического вертикального корпуса. Поверхностные подогреватели низкого давления являются сложными конструктивно, трудоемкими в изготовлении и дорогостоящими из-за большого расхода металла (латуни, мельхиора или нержавеющей стали), особенно ПНД для АЭС.

Подогреватели низкого давления смешивающего типа.

Система регенерации низкого давления характеризуется рядом особенностей. Первые два подогревателя по ходу конденсата работают при давлении пара ниже атмосферного. Опыт показал, что недогревы в этих подогревателях превышают нормы и держатся на уровне 8-10 ⁰С и выше. Причиной является присутствие в паре воздуха, поступающего через неплотности всей вакуумной зоны отборов турбины к П1 и П2. Повышенные недогревы в вакуумных ПНД получаются из-за увеличения парового сопротивления трубных пучков подогревателей для блоков большой единичной мощности. Недостатком системы регенеративных ПНД является незащищенность теплообменников от коррозии при повышениях концентрации О₂и СО₂в питательной воде и конденсате греющего пара.

Подогреватели высокого давления.

Регенеративные подогреватели высокого давления предназначены для подогрева питательной воды, находящейся под полным давлением питательного насоса. Греющей средой в них является пар из отборов турбины в ЧВД и ЧСД. ПВД выполняются только как теплообменники поверхностного типа. Конструкция их коренным образом отличается от ПНД и усложнена наличием нескольких зон поверхности теплообмена.

№58