Типы регенеративных подогревателей и схемы их включения в тепловую схему аэс.

Весь тракт регенеративного подогрева питательной воды от кон­денсатора до парогенерирующей установки (парогенератора или кипя­щего реактора) делится на две части. От конденсатора до деаэрато­ра тракт называется конденсатным. Все оборудование и трубопрово­ды работают при относительно низком давлении воды, определяемом давлением в деаэраторе и гидравлическим сопротивлением конденсатного тракта. Регенеративные подогреватели, устанавливаемые на конденсатном тракте, называются подогревателями низкого давления (ПНД). Тракт от деаэратора до парогенерирующей установки называется питательным. На нем устанавливаются регенеративные подогреватели высокого давления (ПВД).

Заметим, что нумерация отборов пара на регенерацию идет по ходу расширения пара в турбине, т.е. от головы машины к ее выхлопу, а нумерация регенеравтиных подогревателей - в обратном порядке, по ходу потока конденсата.

Регенеративные подогреватели бывают смешивающего типа, когда отборный пар и подогреваемая вода смешиваются, и поверхностного типа, когда отборный пар передает свою теплоту подогреваемой воде через змеевиковую поверхность.

Преимуществом теплообменников поверхностного типа является независимость давлений греющего отборного пара и подогреваемой воды и возможность прокачки воды через все подогреватели одним насосом 5, как это показано на рис. 4.2.

Рис. 4.2 Схема включения РПНД поверхностного типа в тепловую схему с одним дренажным насосом (а), с дренажными насосами у каждого подогревателя

Р ис. 4.3 Схема включения регенеративных подогревателей смешивающего типа

Давление в регенеративных подогревателях смешивающего типа равно давлению отборного пара, и для прокачки воды необходима ус­тановка насоса 6 после каждого подогревателя (рис. 4.3).

В поверхностных подогревателях пар конденсируется, и конден­сат этого пара, называемый иногда дренажем, дренажными насосами 6 возвращается в основной поток конденсата (см. рис. 4.2). Схема слива дренажа поверхностных подогревателей, как это будет показано ниже, существенным образом влияет на тепловую экономичность паротурбинного цикла.

Если температура воды в смешивающем подогревателе равна темпе­ратуре насыщения, отвечающей давлению отборного пара, то для полу­чения той же температуры воды в поверхностном подогревателе необходимо отбирать пар из турбины больших параметров. Это увеличивает недовыработку электроэнергии отборным паром в турбине. Увеличение давления отборного пара определяется перепадом температур δt в подогревателе между температурой насыщения отборного пара и темпе­ратурой подогреваемой воды после подогревателей. Оптимизация значе­ния δt является одной из задач правильного выбора параметров реге­нерации.

Значение δt определяется стоимостью конструкционных матери­алов, используемых для изготовления поверхностей теплообмена ПНД и ПВД. Для латунных сплавов и углеродистых сталей δt =1,5÷2,0°С, для аустенитных нержавеющих сталей δt =3,5÷7,0°С, для высоконике­левых сплавов типа инконель δt =5÷10°С. Увеличение δt приводит к уменьшению поверхности теплообмена и, следовательно, удешевлению подогревателей, но при этом параметры отборного пара возрастают и увеличивается недовыработка электроэнергии.

Слив дренажа греющих паров и подача его в основной поток кон­денсата могут осуществляться различными путями. Каскадный слив дре­нажей из последующего подогревателя в предыдущий с заводом его в основной поток конденсата дренажным насосом показан на рис. 4.2,а. Возможна установка дренажного насоса у каждого подогревателя, как показано на рис. 4.2,б. Возможен также каскадный слив дренажа с заводом его в конденсатор без установки дренажного насоса (см.рис.2.3).

При каскадном сливе дренажей по схеме на рис. 4.2,а тепловая экономичность будет ниже по сравнению со схемой рис.4.2,б. Проиллю­стрируем это на примере рис. 4.4.

Расходы пара в отборы обычно выражают в долях от расхода пара на турбину D₀ , т/ч:

где - расход отборного пара, т/ч.

На рис. 4.4. соотношение энтальпий отборного пара и дренажей следующее:

h₁ > h₂ > h₃ и h₁' > h₂' >h₃'.

При каскадном сливе дренажей, например, из П3 и П2, количе­ство теплоты, поступающей с дренажем, равно α₁(h₁'−h₂'). В П2 эта теплота расходуется на частичное испарение сливаемого конденсата. Количество получаемого пара будет равно

(4.2.)

где - теплота парообразования при давлении отборного пара в П2, кДж/кг. Это приводит к уменьшению количества отбираемого пара , так как вода частично будет подогреваться паром, полученным по (4.2) из отбора с параметрами пара h₁. Тепловая экономич­ность уменьшится.

Еще большее снижение тепловой экономичности происходит при каскадном сливе дренажей в конденсатор, где образовавшийся по (4.2) пар конденсируется за счет охлаждающей воды. В тепловой схеме со смешивающими подогревателями вся теплота отборного пара используется для подогрева воды, и увеличивание тепловой экономичности будет максимальным.

Однако, несмотря на простоту схемы со смешивающими подогревателями ее практически не используют, так как установка после каждого подогревателя перекачивающего насоса, работающего на воде с высокой температурой, увеличивает потребление электроэнергии на собственные нужды. Уменьшается также надежность работы насосов и схемы в целом. Практически, один или два смешивающих ПНД устанавливают после конденсатора, как это принято для турбины К-1000-60/3000 для АЭС с реактором ВВЭР-1000.

Для ПВД используют только поверхностные подогреватели с кас­кадным сливом дренажей греющих паров в деаэратор (см. рис.2.2).

Для поверхностных ПНД обычно принимают каскадный слив попар­но с установкой дренажного насоса на два ПНД (рис. 2.2).