Промежуточном перегреве

В промежуточном перегревателе поддержание такой массовой скорости невозможно, так как перепад давлений в нем АР < < 0,2-7-0,25 МПа. Получить такое значение можно только при снижении массовой скорости до рш = 250-т-ЗОО кг/(ма-с). Достигается это применением труб большого диаметра. Температурный режим металла, особенно в выходной части промежуточного перегревателя, в этих условиях оказывается близким к предельному. Это приводит к необходимости размещения перегревателя в зоне температур по газам, не превосходящих 800—850 °С.

В промежуточном перегревателе поддержание такой массовой скорости невозможно, так как перепад давлений в нем АР < < 0,2—0,25 МПа, Получить такое значение можно только при снижении массовой скорости до рда = 250-г-ЗОО кг/(м2-с). Достигается это применением труб большого диаметра. Температурный режим металла, особенно в выходной части промежуточного перегревателя, в этих условиях оказывается близким к предельному. Это приводит к необходимости размещения перегревателя в зоне температур по газам, не превосходящих 800—850 °С.

ре, испарителе, пароперегревателе, промежуточном перегревателе тэ, та, та, /ппп; число труб в секциях экономайзера, испарителя, пароперегревателя и промежуточного пароперегревателя пэ, %, «п, ппп; диаметр применяемых труб dllt dB, м.

55. Повышение теплосодержания в промежуточном перегревателе

Внутренний к. п. д. турбины с промежуточным перегревом пара равен г[ъ= (Hitr\i + Hu\\2}IHt, где Ht==Hit + H2t — изоэнтропийные перепады давлений ЧВД и ЧНД; i}i и т)2 — внутренние к. п. д. этих частей. Коэффициент возврата теплоты в промежуточном перегревателе найдем из формулы

Главную роль в быстром наборе мощности играет линия внутреннего обвода, пар после которой проходит последние ступени ЦСД и ЦНД, имеющие большой располагаемый перепад энтальпий. Главное назначение линии внешнего обвода — не допустить снижения давления в промежуточном перегревателе. Для этого клапаны 8 и 15 открываются таким образом, чтобы количество пара, поступающего в ПП, превышало суммарное количество пара, выходящего из него. Это способствует повышению давления в линии ПП и дополнительно увеличивает мощность ЦСД и ЦНД. При сбросах нагрузки клапаны 8 и 15 остаются закрытыми.

Рассмотрим далее влияние промежуточного перегрева пара на эффективность работы при СД. Часть низкого давления такой турбины можно рассматривать как конденсационную турбину, работающую при скользящем давлении рп в ПП. Параметры процессов расширения (линии СоАз и CD на рис. VIII. 12, б) в этой части соответственно при номинальном и частичном расходах пара не зависят от способа регулирования ЧВД. Процессы изо-энтропийного расширения в ЧВД при частичной нагрузке изображаются соответственно линиями АоВ" (рис. VIII. 12, б) для соплового парораспределения, АВ — для дроссельного парораспределения при постоянном давлении и А' В' — при скользящем. Они аналогичны соответствующим процессам, показанным на рис. VIII. 12, а. Однако между ними есть принципиальное отличие. У турбины без промежуточного перегрева смещение вправо процесса расширения при СД и обусловленное им повышение энтальпии пара, покидающего турбину, увеличивало количество теплоты, отдаваемой каждым килограммом пара охлаждающей воде в конденсаторе. У турбин же с промежуточным перегревом пара потери в холодном источнике, как было показано выше, одинаковы для всех сравниваемых вариантов. Повышение же энтальпии пара за ЧВД при скользящем давлении уменьшает то количество теплоты, которое должно быть подведено к пару в промежуточном перегревателе. Этот возврат теплоты приносит дополнительный выигрыш у турбин, работающих при СД, по сравнению с аналогичными турбинами, имеющими при ПД дроссельное парораспределение.

личина Нц является слагаемым и в числителе, и в знаменателе правильной дроби, следует, что различие в термическом к. п. д. цикла при ПД и СД уменьшается по мере сокращения Hit, т. е. повышения давления в промежуточном перегревателе. Для турбин с двукратным промежуточным перегревом пара различие определяется только первым промежуточным перегревом. Второй перегрев

При скользящем давлении по мере снижения нагрузки понижается температура насыщения свежего пара, что сопровождается существенным понижением температуры промежуточного перегрева пара. Это понижение температуры в некоторой мере компенсируется уменьшением температуры недогрева вследствие увеличения при СД скоростей нагреваемого пара в промежуточном перегревателе, а также вследствие относительного уменьшения количества пара, отбираемого на первую ступень перегрева, из-за его меньшей влажности. Отмеченного отрицательного влияния можно избежать, применив огневой или ядерный промежуточный перегрев пара.

Отрицательное влияние паропарового промежуточного перегрева и системы регенерации оказывается соизмеримым с положительным влиянием остальных факторов. Вследствие этого результирующий термодинамический эффект для каждого конкретного энергоблока такого типа определяется особенностями его тепловой схемы и характеристиками основного оборудования. Поскольку характеристики парораспределительных органов турбины, питательных насосов и др., а также величина недогрева в промежуточном перегревателе и регенеративных подогревателях могут существенно различаться даже для однотипных энергоблоков, имеющих паропаровой промежуточный перегрев, при сравнении различных программ их регулирования могут быть получены неоднозначные результаты.

Для ослабления отрицательного влияния промежуточного перегрева пара на динамические свойства турбины предназначен блок начального корректора неравномерности (НКЩ, по существу представляющего собой одну из разновидностей дополнительных исчезающих импульсов по нагрузке. Этому блоку передаются с противоположными знаками импульсы по электрической мощности генератора и по давлению пара в промежуточном перегревателе. В установившихся режимах разность этих сигналов равна нулю. В переходных процессах на выходе НК.Н появляется сигнал, определяемый инерцией промежуточного перегрева. Этот сигнал, передаваемый через ЭГП, вызывает дополнительное перемещение регулировочных клапанов турбины, чем компенсируется отрицательное влияние промежуточного перегрева. Блок статической коррекции неравномерности, являющийся элементом настройки САР, позволяет введением дополнительной отрицательной или положительной обратной связи по давлению в промежуточном перегревателе более точно выдержать заданное значение коэффициента неравномерности.

а — без промежуточного перегрева: / — t = 600*С; 2— t = 700°С; 3 — / = 800°С; 4— ? = 1000°С; б — при одном промежуточном перегреве до начальной • ~")»С; 2—f=700*-C; 3 — г = 800°С; 4 — f = 1000*C; в — для двух промежуточных перегревов: 1-1= 600* С; 2 — t = 700' С;

При промежуточном перегреве пара следует еще учесть тепло промежуточного перегрева. Если i0 вых —энтальпия пара на выходе из турбины высокого давления, a i'Q — энтальпия на входе в турбину среднего давления (между которыми включен промежуточный перегрев), тогда Q = (IOBX — iBl) +

Приведем несколько обобщенных данных для паросиловых установок. Падение давления, начиная от выхода пара из пароперегревателя и до главного запорного клапана турбоагрегата, составляет ~5%. При промежуточном перегреве приходится мириться с падением давления примерно от 8 до 12% на участке от выхода из турбины высокого давления до входа в турбину среднего давления. Количество охлаждающей воды в конденсаторе в 50—100 раз превышает количество конденсируемого пара, что дает повышение температуры охлаждающей воды на 10—5° С. Добавив к этому небольшую разность температур в конденсаторе (3—5° С), по температуре охлаждающей воды можно найти температуру конденсата и соответственно давление в конденсаторе.

Рис. 16. Сопоставление бинарных циклов на парах металлов в верхней ступени с циклом водяного пара при двукратном промежуточном перегреве

где D и Dn п — расходы пара через основной и промежуточный пароперегреватели; GB — расход воздуха; i"ne и in. B — энтальпия перегретого пара и питательной воды при температуре после последнего регенеративного подогревателя; Агп п — приращение энтальпии пара при промежуточном перегреве; t2 и t1 — температура воздуха перед и после поверхностного воздухоохладителя; Ср — истинная изобарная теплоемкость воздуха при средней температуре процесса сжатия; /эк и /у — теплосодержание продуктов сгорания при температуре газов перед газоводяным подогревателем (после экономайзера) и уходящих газов, отнесенные к единице расхода топлива; L0 — количество воздуха, теоретически необходимого для сжигания 1 кг топлива; Л^. т и Л^к — внутренние мощности газовых турбин и компрессоров.

дает трудности конструирования и изготовления, связанные с большими массами корпусов и роторов всех цилиндров. В частности, при высоком разделительном давлении и промежуточном перегреве пара растут трудности конструирования ЦНД с увеличением размеров, так как его температурные напряжения и деформации снижают маневренные качества турбины. Для изготовления тихоходных турбин требуется уникальное по размерам оборудование, в том числе на металлургических заводах. Большие затруднения встречаются также при решении задач транспортировки негабаритных деталей турбин и обслуживания их кранами с высокой грузоподъемностью.

не меняет сравнительной качественной картины. Вместе с тем, поскольку применение двукратного промежуточного перегрева уменьшает перепад энтальпий ЧВД, относительный термодинамический выигрыш от применения СД в этом случае меньше, чем при однократном промежуточном перегреве.

до 1%) вызывает небольшое снижение экономичности «идеальной» турбо^ установки, связанное с потерями давления в перепускных трубопроводах, в сепарационном устройстве и отсечных клапанах перед частью низкого давления турбины (кривая 2). Дополнительное снижение экономичности при давлениях в сепараторе выше 20 ата связано с невозможностью рационального использования тепла отсепарированной влаги из-за низкой температуры питательной воды. Почти не снижает экономичности также и удаление влаги из ступеней турбины с помощью влагоулавливающих устройств. Некоторое снижение внутреннего относительного к.п.д. турбины в этом случае связано с необходимостью увеличения зазоров в проточной части, отсосом пара вместе с влагой и т. д. [77]. Применение одноступенчатого (паром одного давления) промежуточного перегрева пара вызывает тем большее снижение экономичности цикла, чем больше величина перегрева пара (чем ниже начальное давление промежуточного перегрева и чем выше давление греющего пара). Снижение экономичности при промежуточном перегреве может быть уменьшено применением двухступенчатого перегрева (паром из отбора турбины в первой ступени и острым паром во второй ступени), причем для каждого значения давления в сепараторе существует оптимальное давление отбора греющего пара на первую ступень перегревателя (кривые 7—9). В связи с тем, что неэкономичен перегрев пара без предварительной сепарации при возможности использования отсепарированной влаги для регенеративного подогрева питательной воды [77], рассматривались только схемы перегрева с предварительной сепарацией (если влажность пара перед сепаратором выше 2%).

При анализе зависимостей, представленных на рис. 4.3, необходимо учитывать ограничение по предельно допустимой влажности пара в последних ступенях турбины. Для турбины со скоростью вращения 1500 об/мин предельно допустимая влажность составляет около 15%; правая граница допустимых значений давления в сепараторе показана штриховой линией (кривая 11). Для турбоустановки на 3000 об/мин предельная влажность в последней ступени составляет 8%; максимальное давление в сепараторе в этом случае при промежуточном перегреве острым паром составляет 3,5 ата, без перегрева — 0,9 ата, при перегреве отборным паром — среднее между этими значениями. С учетом указанных ограничений можно отметить оптимальные по тепловой экономичности параметры промежуточного перегрева. Для турбины на 1500 об/мин оптимальным является промежуточный перегрев при давлении 8 ата отборным паром при 30 ата в первой ступени и острым паром во второй ступени. При быстроходной турбине не могут быть реализованы значения параметров, обеспечивающие максимум тепловой экономичности в схемах с однократным промежуточным перегревом пара. Максимальная тепловая экономичность при допустимой влажности пара в последних ступенях имеет место на границе допустимой области, при давлении в сепараторе 3,5 ата; перегрев осуществляется паром из отбора при 20 ата в первой ступени и острым паром во второй. Снижение к.п.д. по сравнению с оптимальными параметрами составляет 0,12%.

Расчеты показали, что применение U-0'бразной компоновки котла для блока 300 Мет на 300 ата, 650/565/565° С вместо П-образной компоновки позволяет при прочих равных условиях снизить расход топлива более чем на 1 % за счет уменьшения падения давления пара в паропроводах, а также сократить стоимость паропроводов. Этот фактор, влияющий «а выбор компоновки котлов, не является единственно определяющим, но при переходе к очень высоким параметрам пара, и особенно при двукратном промежуточном перегреве, с ним необходимо считаться.

В котлах весьма высоких давлений и температур пара перегреватель является одним из важнейших элементов. Пароперегреватели основные и промежуточные в современных котлах сверхкритических давлений воспринимают значительную долю тепла, выделяемого топливом — при одном промежуточном перегреве до 65%' и при двух до 75% от всего тепла, исспользуемого в котельном агрегате. Такая большая доля тепла не может быть передана пару только в конвек-