ЦИКЛ ТЕПЛОФИКАЦИОННОЙ ТУРБИНЫ С ОДНИМ РЕГУЛИ РУЕМЫМ ОТБОРОМ НАРА

Паровая турбина является основным элементом энергетической установки теплофикационного цикла.

На рис. 1 представлена принципиальная схема паротурбинной установки с одним регулируемым отбором пара для подогрева сетевой воды. В этой установке определенное количество пара после срабатывания в части высокого давления (ЧВД) 1 турбины направляется в подогреватель сетевой воды (бойлер) 2, через который циркулирует вода из системы отопления при помощи насоса 3. Остальная часть пара через регулирующий орган 4 поступает в часть низкого давления (ЧНД) 5 турбины, где производится дополнительная механическая работа вращения ротора, преобразуемая турбогенератором 6 в электрическую энергию.

Отработанный в ЧНД турбины пар направляется в конденсатор 7, где происходит его конденсация за счет охлаждения циркуляционной водой, протекающей в трубках 8.

Затем конденсат из конденсатора 7 и подогревателя 2 направляется в деаэраторный бак 9, где происходит освобождение конденсата от растворенных в нем агрессивных газов (кислорода и углекислоты) с целью уменьшения коррозии оборудования. После деаэрации вода питательным насосом 10 подастся в парогенератор 11, где за счет теплоты сгорания топлива происходит процесс парообразования и последующий перегрев пара в пароперегревателе 12. Перегретый пар через регулирующий орган 13 поступает в ЧВД паровой турбины.

Система регулирующих органов 13 (регулирующий клапан ЧВД) и 4 (поворотная диафрагма ЧНД) позволяет с помощью автоматических устройств регулировать подачу пара в ЧВД, ЧНД и теплофикационный отбор в зависимости от режима работы. Например, в летний период года отпада ет необходимость в теплофикационном отборе, в этом случае поворотная диафрагма 4 перед ЧНД полностью открыта и весь пар поступает в ЧНД и конденсатор турбины. Турбина работает по электрическому графику в конденсационном режиме.

В зимний период года включен регулятор давления 14 отборного пара, который автоматически воздействует на сервомоторы 15, 16 соответствующих регулирующих органов 4 и 13, изменяя расход пара на турбину, в отбор и конденсатор в количествах, предусмотренных тепловым графиком работы.

Принципиальная схема паротурбинной установки теплофикационного цикла

Рис. 1 - Принципиальная схема паротурбинной установки теплофикационного цикла

Изменение состояния пара в цикле Рснкина. используемом в современных паротурбинных установках, иллюстрируется в /г, 5 - диаграмме, представленной на рис. 2. Питательный насос 10 (рис. 1) повышает давление воды до величины pi и подает ее в парогенератор 11. Изоэнтропный процесс в питательном насосе изображен условно в h, s - диаграмме линией 3-4. Действительный адиабатный процесс повышения давления воды в насосе от давления в деаэраторе 9 до давления р перед парогенератором представлен линией 3-4Л. Далее вода поступает в парогенератор, где вначале происходит предварительный се подогрев до температуры кипения при постоянном давлении по линии 4-5. Изобарно-изотермический процесс парообразования кипящей воды в парогенераторе обозначен линией 5-6. Затем пар поступает в пароперегреватель 12, где температура повышается до Гі по изобаре 6-1. Пренебрегая потерями температуры и давления в паропроводе от пароперегревателя до турбины, считаем, что точка 1 показывает исходное состояние острого пара перед турбиной. Таким образом, подвод теплоты к рабочему телу осуществляется в парогенераторе и пароперегревателе по изобаре 4-5-6-1. Количество теплоты, подведенной к 1 кг рабочего тела, определяется разностью энтальпий рабочего тела в начале и в конце процесса:

q і = її і - Лдд. кДж/кг. (1.1)

В дальнейшем пар расширяется в части высокого давления турбины до давления в камере отбора рот (рис. 2). При этом происходит превращение кинетической энергии пара в механическую работу вращения ротора. Действительный адиабатный процесс расширения пара в ЧВД турбины с учетом потерь на трение происходит по линии 1-1 от и определяется разностью энтальпий в точках 1 и 1от. Эта разность есть действительный тепло-перепад в ЧВД:

Я;=Л,-Лі0Т> (1.2)

где Л| - энтальпия острого пара;

10г - энтальпия пара в отборе.

Диаграмма h-s теплофикационного цикла турбины с регулируемым отбором пара

Рис. 2 - Диаграмма h-s теплофикационного цикла турбины с регулируемым отбором пара

Идеальный обратимый процесс расширения пара в МВД определяется линией 1-1', а разность энтальпий в точках 1 и 1' есть располагаемый теплоперепад в ЧВД:

Н'о =hlm-hv, (1.3)

где /ц- - энтальпия пара в конце изоэнтропного расширения в ЧВД.

Адиабатное обратимое расширение пара в ЧНД турбины происходит по линии 1от-2'. Действительный теплоперепад в ЧНД равен:

Я^Лют-йгд, (1-4)

где /ьд - энтальпия пара в конце процесса расширения в ЧНД.

Располагаемый теплоперепад в ЧНД равен:

H'0=hm-hv, (1.5)

где hr - энтальпия пара в конце обратимого расширения в ЧНД.

Суммарный действительный теплоперепад в турбине представляется разностью энтальпий в точках 1 и 2Д:

Нл = Л,-Л. (1.6)

Суммарный располагаемый теплоперепад в турбине определяется разностью энтальпий в точках 1 и 2:

77О = Л,-А2. (1.7)

Отработанный в ЧНД турбины пар поступает в конденсатор, где происходит его конденсация при постоянных давлении и температуре. Процесс конденсации пара в конденсаторе в h, s - диаграмме изображается линией 2Д-3'. Конденсация пара, поступающего в отбор, происходит в подогревателе сетевой воды (бойлере) в результате охлаждения водой, циркулирующей в системе отопления. Этот процесс также является изобарноизотермическим и изображается линией 1-3".

Таким образом, в теплофикационной турбине с регулируемым отбором пара теплота теряется только с той частью отработанного пара, которая поступает в конденсатор из ЧНД турбины. Количество этой теплоты, уносимой охлаждающей водой в атмосферу, определится (рис. 2):

?2 = Л2д-Лу. (1-8)

Таким образом, термический КПД действительной теплофикационной установки, работающей в конденсационном режиме, определяется из уравнения:

„ _ 91 “9г _<А1 -А4д)-(А2д-Аз-)_(Л1 -/1)-(/г-/г3')

91 Аі"А4Д й,-й

Относительный внутренний КПД ЧВД турбины определяется:

чвд _ _ А| ~^1от

  • (1.10)
  • (1.11)

По' Н'о а,-лг

Относительный внутренний КПД ЧНД турбины определится:

ЧІИ _ ^д _ ^1от ~ ^2д

Н’о him-hr'

Относительный внутренний КПД всей турбины соответственно равен: т _ "д _ ^1 ~^2д Но h}-h2

(1.12)

Относительный внутренний КПД питательного насоса равен: н h4-h3 Чо/ . , •

(1.13)

h3

Соответственно для обратимого (идеального) цикла термический КПД теплофикационного цикла в конденсационном режиме определяется выражением:

обР _(/»i ~h2)-(h4-h3)

(1.14)

п' - Л,-Л4

Здесь, в конденсационном режиме при отсутствии отбора, h3 = hy.

Относительный внутренний КПД действительного цикла, учитывающий внутренние потери в турбине и насосе, равен:

Ад - А3

По/

(Л) -Аг) По/ _

nu =-------------

(А, -А2)-(А43)

Абсолютный внутренний КПД действительного теплофикационного цикла определяется формулой:

П?=Пои,П?бр. (1.16)

Абсолютный эффективный КПД теплофикационной установки будет равен:

Пест = n“ • Ппг • Пг • nL U Г7)

где rjnr - КПД парогенератора;

Г]г— КПД электрического генератора;

г|‘( - механический КПД турбины.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >