Двухступенчатая схема подогрева сетевой воды.

При двухступенчатой схеме подогрева, нагрев сетевой воды производится в двух последовательно расположенных сетевых подогревателях (рис.11.7.б), которые подключаются к двум отопительным отборам, регулируемым совместно. Камеры отборов пара на сетевые подогреватели разделены несколькими ступенями давления. Совместное регулирование отборов означает регулирование параметров пара в отборах с помощью одного регулирующего органа, поворотной диафрагмы, расположенной сразу за нижним отбором. Регулятор давления подключается в этом случае к верхнему отбору, где и поддерживается заданное давление пара (для обеспечения заданной тепловой нагрузки с соответствующими параметрами) при изменениях электрической нагрузки. В нижнем отборе, в этом случае давление пара устанавливается самопроизвольно, в зависимости от расхода сетевой воды через сетевые подогреватели и от пропуска пара через отсек между отборами на теплофикацию. Эффективность такого способа подогрева сетевой воды заключается в том, что при последовательном подогреве сетевой воды в двух сетевых подогревателях, поток пара, идущего на нагрев сетевой воды, делится на две части. Одна часть, с более высокими параметрами, используется в верхнем сетевом подогревателе, а вторая - проходит отсек между отборами, вырабатывает при этом дополнительную электрическую мощность и только после этого используется для подогрева сетевой воды. Таким образом, по сравнению с одноступенчатым подогревом сетевой воды (при одинаково отпуске тепла с одними и теми же параметрами), выработка электрической энергии увеличивается на величину, вырабатываемую паром, в отсеке между отборами. Рабочий процесс расширения пара при двухступенчатом подогреве сетевой воды представлен на рис. 11.9.

Рис.11.9. Рабочий процесс расширения пара в турбине при двухступенчатом подогреве воды из отборов турбины и изменение рабочего процесса при включении встроенного пучка.

Суммарная тепловая нагрузка блока определяется по выражению:

Q_T=Cр*Gсв*(tпр-t_ОС).(11-13)

Если Q_Т меньше Q_Т ^мах МВт, то нагрузка блока равна нагрузке отборов, а если Q_Т больше Q_Т ^мах МВт, то за нагрузку отборов принимается Q_Т= Q_Т ^мах .

В этом случае температура сетевой воды за СП определяется из выражения:

tсп=tос+ Q_Т ^мах /(Ср*Gсв) (11-14)

Давление в верхнем отборе определяем следующим образом:

сначала находим температуру насыщения в верхнем сетевом подогревателе:

t_sпс2=t_пр+n, ⁰С (11-15)

С учетом потери давления в подводящих трубопроводах находим давление в отборе по t_sпс2 находим по таблицам свойств воды и водяного пара P¹_sпс2, тогда

P_отб2=P¹_sпс2+ DP (11-16)

Давление в нижнем отопительном отборе и величина подогрева сетевой воды в СП1 зависит от пропуска пара через промежуточные ступени между верхним и нижним СП (D_ОТС=D_СП1+D_К), а также от конденсирующей способности нижнего СП.

Зависимость между параметрами пара и его расходом через отсек выражается формулой Стодолы-Флюгеля (здесь используется упрощенная формула)

(11-17)

или считая, что , близка к 1

(11-18)

где P₂₀, P₁₀, D_отс0 – соответственно, давление в верхнем, нижнем отборах и расход пара через отсек между сетевыми подогревателями в опорном режиме;

P₂, P₁, D_отс – соответственно, давление в верхнем, нижнем отборах и расход пара через отсек для рассчитываемого режима.

С другой стороны давление в нижнем сетевом подогревателе можно определить из уравнения баланса СП1:

(11-19)

q_сп1=2150 кДж/кг - удельная теплота (можно принять в первом приближении), отдаваемая паром при конденсации.

По температуре сетевой воды за СП1 (t_сп1) определяем температуру насыщения в СП1.

.(11-20 )

По таблицам термодинамических свойств воды и водяного пара находим P¹_scп1

Тогда давление в камере нижнего отопительного отбора определится по выражению:

P1=Psсп1+∆ Psсп1, (11-21)

где Psсп1,∆ Psсп1-давление насыщения в СП 1 и потери давления в подводящем трубопроводе.

Так как сетевой подогреватель работает в системе с турбиной, то после переходного процесса, режим устанавливается и давление в камере нижнего отбора рассчитанное по формуле Флюгеля и рассчитанное из уравнения теплового баланса в нижнем СП, должны быть равны друг другу. Следовательно, цель расчета - найти совместное решение уравнений (11-18 и 11-21).

Поиск совместного решения удобно выполнить графоаналитическим способом.

Задаваясь рядом расходов через отсек и расходом пара в конденсатор, находят P_отб1 с помощью уравнений (11-18) и (11-21). По полученным данным строят зависимости P_отб1=t(D_сп1), точка пересечения кривых дает искомое решение.

Расход пара во второй отсек определяется по уравнению:

,(11-22)

где Q_т - тепловая нагрузка турбины;

Q_сп1 - тепловая нагрузка СП1;

h_отб2, h_др2 - соответственно энтальпия пара в камере второго отбора и энтальпия дренажа;

- коэффициент, учитывающий потери тепла в СП.

D₀=D_СП2+D_СП1+D_{K .} (11-23)

Мощность турбины определяется по след. выражению:

(11-24)

Анализ выражения 11-24 и 11-12 показывает, что при прочих равных условиях мощность развиваемая при двухступенчатом режиме, будет на величину второго слагаемого в выражении (11-24) больше.

Кроме этого, следует добавить следующие преимущества двухступенчатого режима:

-уменьшение вентиляционного пропуска в конденсатор турбины, так как параметры пара, перед диафрагмой в этом случае значительно ниже, чем в одноступенчатом режиме, в результате чего потери в конденсаторе уменьшаются;

-поскольку подогрев производится в двух подогревателях, то практически снимается ограничение на величину подогрева сетевой воды в подогревателях.

В качестве недостатка можно рассмотреть, усложнение схемы, рост сопротивления тракта сетевой воды и затрат на ее перекачку, удорожание схемы, турбины и строительства станции.