24. Как выбирается количество ступеней и давление промперегрева? Почему давление промперегрева на тэц желательно иметь выше, чем на кэс?

Одноступенчатый промперегрев дает увеличение термического КПД цикла Ренкина примерно на 4,5-7%. Вторая ступень промперегрева обеспечивает дополнительное повышение этого КПД еще на 1,5-2,5%, и ее появление может быть оправданным только при использовании на ТЭС дорогостоящего топлива или большой установленной мощности электростанции и высокой загрузке электрогенерирующего оборудования.

Покажем, что существует оптимальное значение давления промперегрева P_пп. Действительно, при P_пп = P_о тепловая экономичность цикла не изменяется, поскольку в этом случае промперегрева фактически нет, а при P_пп = P_к мы имеем просто увеличение отвода теплоты в холодном источнике без изменения полезной работы в цикле (рис. 16). Но, с другой стороны, хотя бы при одном значении давления промперегрева (в интервале от P_пп = P_о до P_пп = P_к) КПД должен возрасти. Отсюда вытекает, что зависимость, показанная на рис. 16, обязательно имеет максимум.

Рис. 16. Выбор давления промперегрева

Оптимальное значение давления промперегрева определяется в результате технико-экономического анализа и при одноступенчатом промперегреве может составлять 15-20% отP_о, при двухступенчатом – 25-30% для первой ступени и 6-9% от P_о для второй.

В циклах насыщенного пара выбирается разделительное давление, т.е. давление в сепараторе P_с. Чем оно выше, тем меньше влажность пара на выходе из ЦВД ω_с, но тем больше конечная влажность (рис. 17, 18). Это означает, что одной ступени промперегрева может оказаться недостаточно. Данным обстоятельством обусловлены более высокие значения и давления в конденсаторе турбин АЭС с реакторами на тепловых нейтронах.

T, K

S,

Рис. 17. Влияние разделительного давления на влажность пара после ЦВД и конечную влажность (– температурный напор в промпароперегревателе)

Рис. 18. Определение необходимого числа ступеней промперегрева в цикле насыщенного пара (при ω_ДОП2 необходимо не менее двух ступеней промперегрева, при ω_ДОП1 – одна)

Оптимальное давление промперегрева на ТЭЦ выше, чем на КЭС. Для теплофикационного потока пара это очевидно, поскольку он расширяется не до конечного давления, а положительное влияние промперегрева на термический КПД цикла Ренкина возрастает с увеличением P_пп (рис. 14). Следовательно, и для всего потока пара оптимальное значение P_пп для теплофикационной турбоустановки выше, чем для конденсационной.

VI. Регенеративный подогрев питательной воды

25. Каково назначение системы регенеративного подогрева питательной воды? Как выбирается количество ступеней подогрева?

Недостатком водяного пара как рабочего тела является очень большая теплота конденсации r при низких давлениях (рис. 19).

Рис. 19. Зависимость теплоты конденсации пара от давления

Это приводит к значительным бесполезным потерям теплоты в конденсаторе. Если же использовать теплоту конденсации пара для

подогрева воды на тракте между конденсатором и парогенератором, то тепловая экономичность установки возрастет. Эту задачу выполняет система регенеративного подогрева питательной воды (более короткое название – система регенерации). Таким образом, назначение системы регенерации – снижение потерь теплоты в холодном источнике за счет подогрева конденсата и питательной воды отборным паром турбины.

На рис. 20 показан цикл Ренкина с регенерацией. Участок 1 – срабатывание части располагаемого теплоперепада в первом отсеке турбины, участок 2 – отвод части теплоты при конденсации отборного пара в регенеративном подогревателе, который является последним по ходу питательной воды перед парогенератором. Если количество ступенек стремится к бесконечности, то получится предельный регенеративный цикл, КПД которого приближается к КПД идеального цикла Карно.

S,

Рис. 20. Цикл Ренкина с регенерацией (и– конечная влажность пара и термический КПД цикла с регенерацией)

Но в реальных циклах количество ступеней регенеративного подогрева ограничено – обычно их не более 8-10. Дело в том, что добавление каждой следующей ступени дает все меньший выигрыш в тепловой экономичности, и, начиная с какого-то количества подогревателей, он перестает компенсировать рост капитальных затрат.

Кроме того, в реальном цикле на регенеративный подогрев воды отводится из турбины не весь пар, как это показано на рис. 20, а только часть его, но зато эта часть пара конденсируется полностью.

Необходимо также отметить, что отбор пара в систему регенерации уменьшает его расход в конденсатор, что позволяет повысить величину допустимой конечной влажности пара.