8.Расход пара на турбоустановку с регенеративным подогревом питательной воды

Рассмотрим в качестве исходного цикл перегретого пара с регенерацией, но без промежуточного перегрева. При известных начальных и конечных параметрах и рабочем процессе пара в турбине теплоперепад, рассчитанный на 1 кг подведенного к турбине пара, при z отборах (см. рис. 2.16) определяется по выражению

или

где

Принято Нп называть эквивалентным приведенным теплоперепадом пара в турбине, а величины у1, у2…- коэффицинтами недовыработки. Коэффициент недовыработки — это отношение той работы, которую мог бы еще совершить в проточной части турбины 1 кг пара рассматриваемого отбора,

к работе, совершаемой 1 кг конденсационного потока пара. -теплоперепад конденсационного потока пара в проточной части турбины .Т.о

Зная Нп, легко определить общий расход пара на турбину. При заданной электрической мощности Nэ общий расход пара, кг/с, определяется по формуле:

или

Общий расход пара на турбогенераторную установку с отборами выше, чем на простейшую конденсационную установку при прочих равных условиях. Если считать рабочие процессы пара в турбине простейшей конденсационной установки и установки с отборами одинаковыми, то соотношение между этими величинами определяется выражением

Не смотря на то что в схемах с отборами пара на регенерацию расход пара на турбину увеличивается, тепловая экономичность установки возрастает. Из этого следует, что при одной и той же мощности Nэ потери в холодном источнике в таких схемах меньше. Изменение расхода пара в конденсатор при переходе от простейшей конденсационной установки к установке с отборами пара на регенерацию может быть найдено из следующих соображений. В простейшей конденсационной установке весь поток пара, поступающий в турбину, достигает холодного источника, т.е. в конденсатор поступает расход пара, равный Dnpк. На установке с отборами при той же мощности (и одинаковых значениях p0,t0,pк,КПД0i)в конденсатор поступает поток с расходом

расход пара в конденсатор для турбины с отборами определяется зависимостью:

Этот расход меньше Dпр к на:

Количество пара d, кг/(кВт • ч ), приходящееся на выработку 1 кВт • ч электроэнергии, называют удельным расходом пара. Из определения следует, что или

где dnpк- удельный расход пара для простейшей конденсационный установки той же мощности, рабочий процесс в которой протекает так же, как и в рассматриваемой,

9. Типы подогревателей и схемы их включения

Расход пара на подогреватель зависит от его типа, схемы включения, параметров пара и воды. Для регенеративного подогрева воды на электростанции 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: Смешивающие подогреватели дешевле и надежнее поверхностных, обеспечивают лучший водный режим установки. Однако после каждого смешивающего подогревателя (за отдельными исключениями) необходима установка перекачивающих насосов, так как давление в каждом последующем по ходу воды подогревателе выше, чем в предыдущем.  Поверхностные подогреватели свободны 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: где tн и hн — недогрев воды до состояния насыщения по температуре и по энтальпии, °с и кдж/кг.  Значения недогрева воды tн и hн определяют технико-экономическим расчетом; чем меньше недогрев, тем меньше расход теплоты и топлива, но тем больше поверхность нагрева и стоимость подогревателя. В пвд применяют стальные трубки; в пнд в определенных условиях продолжают применять латунные трубки. Медь из латуни вымывается конденсатом и переносится в котел и турбину. надежность и экономичность энергоблока при этом снижаются. Применение пнд с трубками из нержавеющей стали удорожает установку. Расходы пара на подогреватели определяют из уравнений их теплового и материального баланса, уравнения теплового баланса составляют по известным принципам.­

ПНД

ПВД

Схема включения со смешивающим ПНД

Греющие пары поступают в корпусы подогревателей; за счет нагрева воды, протекающей внутри трубок, происходит конденсация этих паров; образующийся конденсат собирается в нижней части корпусов. Этот конденсат, иногда называемый дренажом подогревателей, дренажными насосами (рис. 4.7a) закачивается в линию основного конденсата и смешивается с потоком нагреваемого конденсата. Из рис. 4.7б видно, что можно сократить число дренажных насосов за счет использования каскадного слива дренажей из корпусов подогревателей, находящихся под большим давлением, в корпусы с меньшим давлением и закачкой суммарного дренажа в тракт конденсата одним насосом. На случай аварийного выхода из строя дренажного насоса предусматривается возможность его байпасирования и каскадного слива дренажей в конденсатор. В этом случае вообще отпадает необходимость в дренажном насосе

Схема с поверхностными ПНД

Однако в нормальной эксплуатации полный каскадный слив в конденсатор применять не следует, так как при этом теплота суммарных дренажей, отвечающая температуре после первого ПНД, не возвращается в цикл, а увеличивает отвод теплоты в конденсаторе, то есть снижается тепловая экономичность.

В связи с различием в давлениях трактов ПНД и ПВД схемы возврата в цикл дренажей греющих паров отличаются. Для ПНД используют комбинации каскадного слива с дренажными насосами, а для ПВД только каскадный слив — в деаэратор. Последнее объясняется трудностями создания дренажных насосов относительно небольшой производительности для среды с высокой температурой. В условиях низких температуры и давления, то есть для ПНД, создание дренажных насосов и обеспечение их надежной работы затруднений не вызывает. Схема закачки дренажей ПНД по рис. 4.7a наиболее экономична и близка к схемам со смешивающими подогревателями, но требует нескольких насосов.

При каскадном сливе дренажей конденсат греющего пара с более высоким давлением сливается в корпус с меньшим давлением. В связи с этим происходит частичное парообразование этого конденсата и соответствующее уменьшение расхода отборного пара из турбины, что снижает экономичность регенеративного цикла. Для предотвращения этого явления в конструкциях регенеративных подогревателей предусматривают охладители дренажей, либо в дополнение к регенеративным подогревателям применяют установку вынесенных охладителей дренажей (ОД). Так как при этом вся схема усложняется и удорожается, то иногда их используют не после каждого ПНД.