Питательной воды и промежуточного перегрева

Тепловая схема ТЭС является схемой пароводяного тракта, в который входит основное оборудование – паровой котел и паровая турбина, а также система регенеративного подогрева питательной воды вместе с трубопроводами и насосами, осуществляющие прокачку воды через цепочку подогревателей и подающим воду для питания котла при необходимом давлении. На рис. 3.14 показана схема регенеративного подогрева с поверхностными подогревателями и тремя насосами, которые должны работать синхронно (например, от общего привода). Конденсатный насос 1 прокачивает основной конденсат из конденсатора 2 через первую группу подогревателей 3 и подает ее во всас второго насоса 4 с необходимым подпором, который обеспечивает работу второго насоса без кавитации.

Рис. 3.14. Схема регенеративного подогрева

с поверхностными подогревателями.

Второй насос прокачивает воду через вторую группу подогревателей 5, в которой осуществляется дополнительный подогрев питательной воды, и подает во всас третьего насоса 6 с необходимым подпором. Третий насос развивает давление, необходимое для питания парового котла.

Возможны три варианта установки насосов. Ставится только один насос 1, который развивает полное необходимое давление. Повышение энтальпии воды означает существенное снижение расхода энергии на перекачку против варианта трех насосов.

Вариант установки одного насоса означает, что все подогреватели с водяной стороны оказываются под полным давлением, что усложняет и удорожает всю установку.

Вариант установки двух насосов (1 и 4) означает, что первая группа подогревателей находится с водяной стороны под низким давлением первого насоса 1; такой насос называется конденсатным, а подогреватели – подогревателями низкого давления (ПНД). Вторая груп­па подогревателей оказывается с водяной стороны под высоким давлением насоса 4; этот насос назы­вается питательным, а подогреватели – подогревателями высокого давления (ПВД).

В варианте с тремя насосами ПВД с водяной стороны находятся под промежуточным давлением, создаваемым первой ступенью питательного насоса (насос 4), что является преимуществом. Кроме того, в этом варианте повышение энтальпии воды в насосе 6 не вытесняет отбор на регенеративный подогреватель, что имеет место в варианте двух насосов.

Считается, что варианты двух и трех насосов экономически равноценны.

Приведенная схема с одними поверхностными подогревателями является бездеаэраторной и пригодна при применении нейтрального водного режима.

Широко распространены установки, в которых в схему регенеративного подогрева включен деаэратор, представляющий собой смешивающий подогреватель. В этом случае питательный насос ставится после деаэратора (рис. 3.15).

Система регенеративного подогрева имеет три ПВД с каскадным сливом дренажей в деаэратор и группу из четырех ПНД.

Рис. 3.15. Схема регенеративного подогрева с деаэратором

Первые два по ходу конденсата ПНД питаются паром из вакуумных отборов турбины, что в эксплуатации приводит к повышенным присосам воздуха, нарушающего процесс теплоотдачи от конденсирующегося пара. В результате в этих подогревателях имеют место повышенные недогревы пара и пониженная температура конденсата, что приводит к перегрузке третьего ПНД. Перегрузка третьего ПНД вызывает повышенную вибрацию трубного пучка, приводящую к выходу из строя трубок подогревателя. Поэтому целесообразно, чтобы первые два ПНД были смешивающего типа, в которых обеспечивается подогрев до температуры насыщения греющего пара.

Таким образом, элементами водоподогревательной системы являются регенеративные подогреватели низкого и высокого давления, поверхностного и смешивающего типа, а также насосы – конденсатные и питательные. В систему регенеративного подогрева могут быть включены испарители иих конденсаторы, предназначенные для приготовления дистиллята, используемого для подпитки пароводяного тракта.

Как известно, из термодинамики, регенеративный подогрев рабочего тела повышает КПД тепловых двигателей. В современных турбоустановках имеется обычно 7–9 регенеративных подогревателей как поверхностного, так и смешивающего типа. Благодаря регенеративному подогреву питательной воды на тепловых электростанциях экономится до 14 % топлива.

Экономичность ТЭС существенно повышается при введении промежуточного перегрева пара. На рис. 3.16 приведены рабочие процессы пара в турбине для паротурбинных установок, схемы которых показаны на рис. 3.2. Как видим, КЭС с промежуточным перегревом имеет большее значение энтальпии при равных значениях энтропии, а, значит, является более экономичной.

В нашей стране паротурбинные КЭС на органическом топливе без промежуточного перегрева работают при начальных давлениях пара P₀ до 8,8 МПа и температуре перегретого пара на входе в турбину T₀ до 535 ºС. На КЭС с промежуточным перегревом пара P₀ соответственно равны 12,7 и 23,5 МПа, а T₀ = 540…560 ºC. В таких условиях при обычных значениях конечного давления P_к = 0,0035–0,0045 МПа влажность пара на выходе из проточной части турбины не превышает допустимых значений (13–14 %).

Рис. 3.16. Рабочий процесс пара в h – s диаграмме для КЭС на перегретом паре без промежуточного перегрева (а) и с промежуточным перегревом (б): h₁–h₇ – энтальпия пара в 1–7–м отборах соответственно; h_0, h_п.к – энтальпия пара на входе в турбину и входе в

конденсатор; s – энтропия; х — степень сухости пара