125

Рис. 3.16. Регенеративная схема турбоустановки (а) и процесс в h, s–диаграмме(б):

1- поверхностный подогреватель; 2- смешивающий подогреватель; 3- конденсационный насос; 4- питательный насос; 5- сливной насос; пунктиром показаны линии конденсата отборного пара.

откуда

Из сравнения последнего равенства с (8) следует, что в регенеративных турбоустановках удельная внутренняя работа меньше, чем в безрегенеративных, на значение. В современных конденсационных турбоустановках отборы пара уменьшают вырабатываемую мощность примерно на 20%, т. е.

Доля пара, поступающего в конденсатор, ,отводимая в конденсаторе теплота q_отв.р и подведенная в котле теплоты q_ор на 1 кг свежего пара в установках с регенерацией

Обозначим через h^/_so энтальпию воды на линии насыщения при давлении в котле и преобразуем равенство (1):

где - теплота, израсходованная в котле на парообразование и перегрев пара; - теплота, необходимая для нагрева воды от температуры в конденсаторе t_k до температуры насыщения в котле t_s0. Для безрегенеративной схемы теплота, подведенная в котле, составляет

Из сравнения этого равенства с (2) видно, что в регенеративной схеме для получения пара требуются теплоты меньше на величину ∆h, составляющие в современных турбоустановках примерно 30 % q₀ . Сравним КПД турбоустановок с регенерацией и без регенерации. Для этого запишем внутренний абсолютный КПД регенеративной установки по выработке электроэнергии, используя соотношение:

и, заменив входящие в него величины с помощью равенств описанных выше, получим

Таким образом, регенеративный подогрев воды позволяет значительно повысить КПД турбоустановки. Если турбина имеет не один, а z регенеративных подогревателей (см. рис. 3.16), то уравнение теплового баланса составляются для каждого подогревателя и из этих уравнений находятся доли отборного пара α₁ ,α₂ ,…,α_z, а за тем определяется доля пара, поступающего в конденсатор,

α_k =1-α₁ –α₂-… -α_z.

Внутренняя работа турбоустановки с отборами определяется равенством

где - действительный теплоперепад от паровпуска до точек отбора; - действительный теплоперепад от паровпуска до конденсатора.

Экономичность ТЭС существенно повышается при введении промежуточного перегрева пара. На рис. 3.17 приведены рабочие процессы пара в турбине для паротурбинных установок, схемы которых показаны на рис. 3.2а и 3.2б. Как видим, КЭС с промежуточным перегревом имеет большее значение энтальпии при равных значениях энтропии, а, значит, является более экономичной.

Рис.3.17. Рабочий процесс пара в h – s диаграмме для КЭС на перегретом

паре без промежуточного перегрева (а) и с промежуточным перегревом (б):

h₁ - h₇ - энтальпия пара в первом - седьмом отборах соответственно;

h_0, h_п.к — энтальпия пара на входе в турбину и входе в конденсатор;

s - энтропия; х — степень сухости

В нашей стране паротурбинные КЭС на органическом топливе без промежуточного перегрева работают при начальных давлениях пара р₀ до 8,8 МПа и температуре перегретого пара на входе в турбину T₀ до 535⁰С; по циклу с промежуточным перегревом начальные давления соответственно равны 12,7 и 23,5 МПа, а T₀ =540-560⁰C. В таких условиях при обычных значениях конечного давления p_к= 0,0035-0,0045 МПа влажность пара на выходе из проточной части турбины не превышает допустимых значений (13-14%).

Для восполнения потерь пара и конденсата в водяной тракт вводят добавочную воду (химическое обессоливание) либо дистиллят (термическое обессоливание). Требования к качеству химически обессоленной воды и к дистилляту определяются требованиями к качеству питательной воды современных котлов (барабанные с давлением пара до 14 МПа, прямоточные на 25 МПа), которое должно удовлетворять следующим нормам (табл. 1).

Качество дистиллята испарителей, предназначенных для восполнения потерь пара и конденсата, должно удовлетворять следующим нормам:

Соединения натрия в пе­ресчете на Nа…..Не более 100 мкг/кг

Сводная углекислота……………………….Не более 2 мг кг

Таблица.1. Качество питательной воды котлов

Нормируемые показатели.	Барабанный котёл.		Прямоточный котел.
	Жидкое топливо.	Другие виды топлива.
	Давление, МПа.
	От 4 до10	10 и более
Содержание соединений Na, мкг/кг	15-25	10-15	5
Общая жесткость мкг-экв/кг.	3-5	1	0.2
Содержание кремниевой кислоты, мкг/кг.	80	40	15
Содержание кислорода после деаэрации, мкг/кг	20	10	10

Дистиллят испарителей, применяемый для питания прямоточных котлов, должен дополнительно очищаться в блочной обессоливающей установке для очистки конденсата.

Питательная вода испарителей должна соответствовать по качеству питательной воде котлов давлением до 4 МПа. Греющий пар поступает в испаритель из отбора турбины; в испарителе происходит генерация насыщенного пара из химически очищенной деаэрированной воды, вторичный пар поступает в конденсатор испарителя, где и конденсируется основным конденсатом турбины. Конденсат вторичного пара является дистиллятом.

Регулирование подачи питательной воды в испаритель осуществляется автоматическим регулирующим клапаном по импульсу от указателя уровня воды в корпусе испарителя. Уровень воды поддерживается постоянным на высоте 500 мм над верхней частью греющей секции. Внутри вертикального сварного корпуса помещена греющая секция, к цилиндриче­ской обечайке которой снизу и сверху приварены трубные доски. В трубных досках развальцованы стальные кипятильные трубы.

3.1.7. Графики электрических нагрузок

Потребляемая мощность меняется в течении суток, что объясняется переменным характером потребления и его структурой. Основную нагрузку дает промышленное потребление электроэнергии, которое складывается из потребления односменных, двухсменных и трехсменных предприятий.

Рис.3.1.18. Суточные графики электрической нагрузки энергосистемы:

а- формирование суточных графиков нагрузки энергосистемы; б- графики нагрузки по дням недели.

Большая доля двухсменных предприятий предопределяет ночной провал электрической нагрузки. Суточный график электрической нагрузки энергосистемы отличается также по дням недели (рабочий и рабочий день) и по временам года. Наиболее электрические нагрузки имеет место осенью и зимой (осенний - зимний максимум), т.е. в период отопительного сезона.

На рис. 3.1.18а показано формирование суточного графика электрической нагрузки рабочего дня как суммы нагрузки различных категорий потребителей. В результате наложения потребления двухсменных и односменных предприятий и нагрузки, имеющей пиковый характер, получается характерный суточный график электрической нагрузки энергосистемы с ночным провалом, последующим быстрым утренним ростом нагрузки до утреннего пика, дневным неглубоким провалом, и последующим вечерним пиком, после которого следует быстрый спад нагрузки. Параллельная работа электростанций энергосистемы помогает покрывать этот переменный суточный график электрической нагрузки.

Для обеспечения утреннего и особенно вечернего максимума подключаются пиковые электростанции, в часы ночного провала электрической нагрузки часть турбин и соответственно котлов разгружается и несет минимальную технически допустимую нагрузку (технический минимум), часть турбин и котлов выводится в резерв.

На рис. 3.1.18б показаны суточные графики электрической нагрузки энергосистемы, причем показана разница по дням недели, а также в субботу - график промежуточный между пятницей (рабочий день) и воскресеньем.

Таким образом, суммарная электрическая нагрузка распределяется между электростанциями энергосистемы с учетом их маневренности, т. е. способности к работе по переменному графику нагрузки, и тепловой экономичности.

На рис. 3.19а,б приведен характерный суточный график электри­ческой нагрузки энергосистемы в зимний и летний дни. На рис. 3.19в показан годовой график продолжительности электрических нагрузок, который строится по суточным графикам нагрузки - зимнему и летнему, рабочего и нерабочего дней. Годовой график электрических нагрузок по продолжительности (график Росандера) описывается формулой

Рис.3.19. Суточный график электрической нагрузки энергоблока.

а- зимний день; б- летний день; в- построение годового графика электрических нагрузок по продолжительности.

Здесь N, N_макс—текущее и макси­мальное значение мощности; τ,τ_год—текущее и годовое (8760 ч) время;

f — коэффициент годовой нагрузки. Годовое потребление электрической энергии равно площади под кривой на графике Росандера:

Э_год=∫ Nd τ=fN_макc τ_год