3.22. Регенеративные тепловые схемы 1-го рода

В регенеративных тепловых схемах КТЭУ 1-го рода подогрев питательной воды осуществляется паром, отбираемым из промежуточных ступеней главной турбины. Имеющиеся в главной турбине отборы пара (от одного до пяти) в основном используются для подогрева питательной воды. Но иногда часть отборов пара используют для подогрева воздуха в воздухоподогревателях главных котлов, в качестве греющего пара в испарительных установках, и для других нужд КТЭУ. Таким образом, в отличие от регенеративных схем 2-го рода, в схемах 1-го рода регенерация теплоты отделена от приводов вспомогательных механизмов. В таких тепловых схемах число водоподогревателей (ступеней подогрева питательной воды) всегда равно числу отборов пара (при условии, что все отборы идут только на подогрев питательной воды). Еще одной особенностью регенеративных схем 1-го рода является отсутствие многочисленных механизмов с турбоприводом и системы отработавшего пара. Единственным мощным турбомеханизмом, использующимся в таких схемах, является турбогенератор, который сбрасывает отработавший пар в главный конденсатор. Остальные вспомогательные механизмы электрифицированы и получают энергию для своих элекроприводов от турбогенератора.

Регенеративная тепловая схема 1-го рода и термодинамический цикл установки показаны на рис. 78. Пар из котла подается на главную турбину – , и на единственный вспомогательный механизм турбогенератор – . И турбина, и турбогенератор сбрасывают отработавший пар в главный конденсатор. Из корпуса турбины, после одной из промежуточных ступеней, производится отбор части пара. Давление отбираемого пара равно давлению за ступенью турбины, после которой он отбирается. Отобранный пар поступает в водоподогреватель поверхностного типа, отдает свое тепло нагреваемой питательной воде и конденсируется. Как и в схеме «ВПП», конденсат греющего пара дренируется в главный конденсатор, где смешивается с конденсатом турбины и турбогенератора и охлаждается. Из главного конденсатора конденсат забирается насосом, подается в трубную систему подогревателя воды, и в уже нагретом состоянии – в паровой котел.

Рис. 78. Регенеративная тепловая схема и термодинамический цикл КТЭУ с одним

отбором пара.

– главный котел; – главная турбина; – турбогенератор;

– главный конденсатор; – водоподогреватель поверхностного типа;

– насос;

– давление отбираемого пара (греющего пара);

– энтальпия отбираемого пара; – энтальпия конденсата греющего пара.

Главный цикл тепловой схемы 1-го рода, изображенной на рис. 78, состоит из следующих процессов:

		–	расширение пара в части ступеней турбины до начала отбора;
		–	расширение оставшейся части пара в последующих ступенях турбины после отбора;
		–	конденсация отработавшего пара в главном конденсаторе;
		–	сжатие конденсата в насосе;
		–	подогрев воды основного цикла в водоподогревателе;
		–	подогрев питательной воды в котле до температуры насыщения;
		–	испарение воды в котле;
		–	перегрев пара в пароперегревателе котла.

Вспомогательный цикл КТЭУ составляют следующие процессы:

		–	расширение пара в части ступеней турбины до начала отбора;
		–	охлаждение отобранного пара в водоподогревателе до температуры насыщения;
		–	конденсация греющего пара в водоподогревателе;
		–	охлаждение конденсата греющего пара;

Площадь диаграммы характеризует уменьшение потерь теплоты в цикле КТЭУ за счет использования регенерации.

КПД регенеративных тепловых схем 1-го рода всегда выше КПД тепловых схем 2-го рода. КПД схемы 1-го рода увеличивается с увеличением числа отборов пара. Обычно число отборов пара в судовых КТЭУ составляет от трех до пяти. Каждый последующий отбор увеличивает КПД установки в меньшей степени, но значительно усложняет тепловую схему, увеличивает массогабаритные показатели КТЭУ и усложняет управление установкой.

Рис. 79. Регенеративная тепловая схема 1-го рода с тремя отборами пара.

– 1-й отбор пара (из корпуса ТВД); – 2-й отбор пара (из ресивера);

– 3-й отбор пара (из корпуса ТНД); – конденсатный насос;

– питательный насос; – водоподогреватель низкого давления (ВПП);

– водоподогреватель среднего давления (деаэратор); – водоподогреватель высокого давления (ВПП).

В регенеративных тепловых схемах 1-го рода с несколькими отборами пара (рис. 79) используется многоступенчатый подогрев питательной воды. При применении многоступенчатой регенерации в тепловых схемах могут использоваться различные типы водоподогревателей. Как правило, в первой и последней ступенях подогрева питательной воды используются водоподогреватели поверхностного типа, а в промежуточных ступенях подогрева – деаэраторы. Дренаж конденсата греющего пара из ВПП первой ступени осуществляется в главный конденсатор, из ВПП последней ступени – в деаэратор предшествующей ступени подогрева. Нумерация отборов греющего пара производится по ходу движения пара в корпусах турбин: первый отбор – из корпуса ТВД, второй – из ресивера, третий – из корпуса ТНД.

Рис. 80. Термодинамический цикл для тепловой схемы 1-го рода с тремя отборами пара.

Термодинамический цикл тепловой схемы 1-го рода с тремя отборами пара показан на рис. 80. Каждому отбору пара соответствует свое давление , определяемое установившимся текущим давлением пара за ступенью турбины, после которой производится отбор. В каждой ступени подогрева температура питательной воды повышается до величины . При этом подогрев воды в самом котле до температуры насыщения производится в небольшом интервале температур: . Площадь диаграммы характеризует уменьшение потерь теплоты в цикле КТЭУ с тремя отборами пара за счет использования регенерации. Причем площадь соответствует уменьшению потерь теплоты за счет первой ступени подогрева, площадь – за счет второй ступени, и площадь – за счет третьей ступени подогрева.