ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ПАРОТУРБИННЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Тепловой схемой называется условное обозначение взаимного расположения агрегатов и аппаратов электростанции, участвующих в технологическом процессе выработки электроэнергии и теплоты. Она определяет основное содержание технологического процесса преобразования тепловой энергии на электростанции. Она включает основное и вспомогательное теплоэнергетическое оборудование, участвующее в осуществлении этого процесса и входящее в состав пароводяного тракта электростанции. Принципиальная тепловая схема (ПТС) должна наглядно показывать взаимную связь основных элементов электростанции, направление, параметры и расходы потоков рабочего тела в узловых точках тепловой схемы.

ПТС изображается обычно как одноагрегатная и однолинейная схема, одинаковое оборудование изображается в схеме условно 1 раз: линии технологической связи одинакового назначения также показывают в виде одной линии, т.е. каждый элемент данного рода показывается в ПТС 1 раз.

В левом верхнем углу схемы принято показывать оборудование с наиболее высоким потенциалом рабочего тела ( парогенератор или атомный реактор). Остальное технологическое оборудование располагается по часовой стрелке по мере понижения потенциала рабочего тела в цикле: парогенератор, паровая турбина, конденсатор, конденсатный насос, регенеративные подогреватели низкого давления, деаэратор, питательный насос, регенеративные подогреватели высокого давления.

В ПТС должен быть выделен основной контур теплосилового цикла, опущены все второстепенные детали элементы, но показаны основные связи составляющих цикл аппаратов и агрегатов.

Всё это облегчает последующее составление тепловых и материальных балансов, тепловые расчеты отдельных аппаратов и агрегатов цикла.

Основные задачи, решаемые с помощью составления новой ПТС:

1. Разработка схемы регенеративного подогрева питательной воды до оптимальной температуры, определяемой на основе ТЭР.

2. Удаление агрессивных газов из потоков питательной, химочищенной, сетевой, подпиточной воды и конденсата.

3. Восполнение потерь рабочего тела в основном цикле и вспомогательных установках для поддержания водяного режима всей электростанции, а также отдельных аппаратов, агрегатов и установок, в соответствии с ПТЭ (правила технической эксплуатации).

4. Выбор видов и параметров теплоносителей и оптимальной схемы отпуска теплоты внешнему тепловому потребителю.

5. Разработка схем рационального использования вторичных потоков пара, горячей воды и конденсата.

6. Рациональное использование ВЭР промышленных предприятий для нужд производства тепловой и электрической энергии.

Расчет тепловой схемы производится с целью определения параметров, расходов и направлений потоков теплоносителей в аппаратах, агрегатах и установках станции, а также общего расхода воды, пара, электрической мощности и экономических показателей работы станции.

Существуют два метода расчета тепловой схемы:

1.Метод составления и решения балансовых уравнений.

2.Метод последовательных приближений, основанный на предварительной оценке расхода пара на турбину с последующим его уточнением или нахождения с помощью диаграммы режимов и расчета.

Последовательность расчета ПТС:

1 этап – построение процессов расширения пара в проточной части турбины для определения энтальпии пара в точках отбора.

2 этап – предварительная оценка или расчет расхода пара на турбину.

3 этап – составление уравнений тепловых и материальных балансов для основных узлов и агрегатов тепловой схемы.

4 этап – проверка принятого ранее расхода пара путём сложения всех отборов пара из турбины с расходом пара, направляемого в конденсатор.

5 этап – определение электрической мощности, выдаваемой турбогенератором в расчетном режиме.

6 этап – определение показателей тепловой экономичности паротурбинной установки. Обычно определяют удельный расход теплоты и топлива на выработку и отпуск теплоты и электроэнергии внешним потребителям.

Анализ тепловых схем ПТУ производят методом коэффициента ценности и коэффициента изменения мощности.

Трудности при анализе тепловых схем заключаются в необходимости учета взаимных влияний отдельных элементов схемы, т.к. при изменении параметров теплоносителя в одном элементе схемы, происходит неизбежное изменение параметров в других элементах. Например, изменение процесса расширения пара в турбине вследствие больших изменений потока пара и теплоты в отдельных элементах схемы вызывает изменение параметров всех регенеративных элементов.

Рассмотрение возможности повышения начальных параметров пара, как наиболее перспективный способ повышения КПД, упирается в трудности, связанные со снижением надежности работы материала трубопроводов при высоких температурах и давлениях теплоносителя.

Метод коэффициента ценности теплоты основан на понятии относительной ценности теплоты в данном замкнутом цикле при условии поддержания неизменной мощности цикла при изменениях расхода топлива в парогенераторе в результате отклонений расходов рабочего тела и тепловых потоков во всех точках и узлах тепловой схемы. Коэффициент ценности ξ лежит в пределах 0 ÷ 1.