НАЧАЛЬНЫЕ И КОНЕЧНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ПАРА НА ТЭС

Экономичность паротурбинной ТЭС в основном зависит от начальных и конечных параметров рабочего тела.

Начальные параметры – температура и давление Ро острого пара перед стопорным клапаном паровой турбины.

Конечные параметры– давление Рк, паросодержание х отработавшего пара на входе в конденсатор турбины.

Правильный выбор параметров для паротурбинного цикла во многом определяет надежность, экономичность и маневренность работы установок.

Повышение начальных параметров пара приводит к повышению термического к.п.д. теплосилового цикла, но одновременно способствует снижению надёжности и допустимой длительности работы материалов при этих параметрах, а также повышает начальную стоимость установки.

Применение повышенных начальных параметров пара у турбин с малым расходом пара D0≤ 20 кг/с неэкономично, т.к. при этом рабочие лопатки в первых ступенях имеют высоты из-за низких удельных объёмов пара ( v0 = 0.028 м³/кг, р0= 13 МПа и температуре 565°С). Это приводит к значительному уменьшению внутреннего относительного к.п.д. головной части турбины, в основном, вследствие увеличения перетечки через зазоры между корпусом и лопатками (т.е. перетечка больше, чем расход через лопатки).

Рисунок 5.1-Зависимость к.п.д. идеального цикла от начальной температуры.

1 – термический к.п.д. цикла Ренкина при разном начальном давлении; 2 – термический к.п.д. цикла Карно.

На рис. 5.1 приведена зависимость термического к.п.д. циклов Ренкина и Карно от начальной температуры при постоянном конечном давлении в конденсаторе Рк = 400 кПа. Видно, что рост с повышением начальной температуры происходит более интенсивно, чем рост , что объясняется свойствами водяного пара как рабочего тела. Однако, монотонное возрастание с ростом начальной температуры имеет место как в цикле Карно, так и в цикле Ренкина, что объясняется увеличением среднего уровня подвода теплоты в цикле с повышением начальной температуры t0.

Если повышение начальной температуры всегда эффективно для любого цикла и сдерживается развитием металлургии, то вопрос с повышением давления – сложнее. Современные материалы позволяют использовать давление жидкости и газа на уровне десятков тысяч атмосфер. Однако при заданной начальной температуре цикла начальное давление имеет ярко выраженный оптимум (рис. 5.2).

Рисунок 5.2-Влияние начального давления пара на термический к.п.д. цикла Ренкина

Повышение Р0 сверх приводит во всех случаях и снижению (к.п.д. регенеративного цикла) и, кроме того, вызывает перерасход металла вследствие увеличения толщины стенки, что повышает капитальные затраты на установку.

Подсчёт оптимальных значений давления для =560 – 570 °С дал значение ≈ 45 – 55 МПа. (Рис.5.3)

Рисунок 5.3-Оптимальное начальное давление в цикле.

Однако, учёт технико-экономических факторов: стоимость металла ПТУ, турбины, паропроводов, стоимость топлива – приводят к значительному понижению до 13 -24 МПа (стандартные параметры: 1) Р0 =13 МПа, t0 = 565°С; 2) Р0 =24 МПа, t0 = 560°С).