Паротурбинных установок

Абсолютное давление пара в конденсаторах поддерживается в пределах 3— 7 кПа. Теоретически абсолютное давление в конденсаторе должно быть равно давлению насыщенного пара, соответствующему конечной температуре охлаждающей воды. Однако в действительности в конденсатор вместе с водяными парами поступает некоторое количество воздуха. Кроме того, воздух пр01икает через неплотности во фланцевых соединениях конденсатора и трубопрсводов, поэтому давление в конденсаторе равно сумме парциальных давлений водяного пара и воздуха. Скопления воздуха ухудшают вакуум в конденсаторе, т. е. увеличивают давление пара за турбиной, что снижает КПД цикла. Поэтому воздух необходимо постоянно удалять, д/я чего служат эжекторы. В паротурбинных установках применяются одно-, двух-и трехступенчатые эжекторы. Схема одноступенчатого эжектора показана на рис. 20.8. В рабочее сопло подается свежий пар. Вытекающая из него струя, обладая большой кинетической энергией, увлекает за собой воздух с некоторым количеством пара из конденсатора. В диффузоре кинетическая энергии паровоздушной смеси преобразуется и энергию давления, поэтому пар из паровоздушной смеси конденсируется в холодильнике, а насыщенный паром воздух выбрасывается в атмосферу.

Тепловая электростанция, оборудованная паровыми турбинами, работающими по конденсационному циклу, называется конденсационной (КЭС). Тепловая электростанция с комбинированным производством электрической энергии и теплоты в теплофикационных паротурбинных установках — это теплоэлектроцентраль (ТЭЦ). ТЭЦ отличается от КЭС наличием отводящих паропроводов к промышленным тепловым потребителям и специальными подогревателями сетевой воды, использующими регулируемые отборы пара из турбины.

В конденсаторе осуществляется конденсация отработавшего в турбине пара. Охлаждающей средой обычно служит вода, которая подается циркуляционным насосом. В н-а-стоящее время в стационарных паротурбинных установках применяются только водяные конденсате-ры поверхностного типа, позволяющие получать чистый конденсат для питания котлов.

ПАРОГАЗОТУРБЙННАЯ УСТАНОВКА (ПГУ) — энергетич. установка с комбинир. использованием тепловой энергии в газо- и паротурбинном циклах. В качестве рабочих тел на ПГУ используют продукты горения топлива и подогретый воздух (в газовой турбине), пар (в паровой турбине) или парогазовую смесь в одной турбине. Преимущества ПГУ — более высокая нач. темп-pa рабочего тела, чем в паротурбинных установках, и более низкая темп-pa отвода тепла, чем в газотурбинных установках. Существует неск. схем ПГУ. Наибольшее

Тепловая электростанция, оборудованная паровыми турбинами, работающими по конденсационному циклу, называется конденсационной (КЭС). Тепловая электростанция с комбинированным производством электрической энергии и теплоты в теплофикационных паротурбинных установках — это теплоэлектроцентраль (ТЭЦ). ТЭЦ отличается от КЭС наличием отводящих паропроводов к промышленным тепловым потребителям и специальными подогревателями сетевой воды, использующими регулируемые отборы пара из турбины.

Особенно важное значение регенерация имеет в газотурбинных (и паротурбинных) установках. Для открытого газотурбинного цикла

QB настоящее время атомная энергетика в основном исполь-ется для производства электроэнергии в конденсационных паротурбинных установках. Именно такие электростанции получили наименование атомные электрические станции. Однако значительная часть энергетических ресурсов расходуется на теплоснабжение промышленных предприятий и жилых зданий. Соответственно в обычной теплоэнергетике СССР широкое распространение получили теплоэлектроцентрали (ТЭЦ), использующие паровые турбины теплофикационного типа с регулируемыми (чаще всего двумя) отборами пара для теплоснабжения. Если конденсационная электростанция может располагаться на любом расстоянии от потребителя, то по условиям теплоснабжения тепловая электростанция должна быть расположена возможно ближе к потребителю. Это вполне выполнимо для ТЭЦ на органическом топливе. Но атомные электростанции обычно строят на значительном расстоянии от крупных населенных пунктов. Поэтому проекты атомных теплоцентралей

Назначение конденсационного устройства. Конденсационное устройство имеет своим назначением обеспечение в выхлопной части турбины вакуума определённой величины. Для этой цели нужно иметь возможность сконденсировать покидающий турбину пар при достаточно низкой температуре. В современных паротурбинных установках в выхлопном патрубке поддерживается давление порядка 0,05—0,03 ата. Это означает, что конденсация пара должна происходить при температуре порядка 32 —24° С и при этом должно быть отведено большое количество тепла пара. Для паровых турбин в настоящее время применяются исключительно поверхностные конденсаторы.

В паровых турбинах имеются существенные отклонения от идеального регенеративного процесса. Передача тепла совершается здесь непосредственно от пара к воде, т. е. без применения специального переносящего тепло регенератора. Кроме того, в регенеративном процессе принимает участие лишь небольшая часть работающего пара, который отбирается из турбины, конденсируется в подогревателях питательной воды и таким образом исключается из дальнейшего рабочего процесса турбины. В силу указанных отклонений от идеального регенеративного t цикла подогрев питательной воды принципиально не может повысить к. п. д. паротурбинной установки до значений к. п. д. цикла Карно. Тем не менее регенеративный подогрев питательной воды даёт значительную экономию топлива и широко применяется в современных паротурбинных установках.

В современных крупных паротурбинных установках давление в конденсаторе р2 составляет 0,040 — 0,035 ата, что соответствует температуре насыщения 29 — 26° С. \

Термические свойства рабочего агента паротурбинных установок — водяной пар — изучены достаточно хорошо, чего нельзя сказать о свойствах рабочих агентов газотурбинных установок. Применяющиеся в этих установках газы могут обладать самыми разнообразными физическими свойствами и сами циклы, включая процесс сжигания топлива, оказываются более сложными, чем в паротурбинных установках.

ti.4 ЦИКЛЫ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

его температура на выходе из конденсационной турбины составляет 28—30 °С.) С другой стороны, большой располагаемый теплоперепад в турбине и связанный с этим относительно низкий удельный расход пара на выработку 1 кВт позволяют создать паровые турбины на колоссальные мощности — до 1200 МВт в одном агрегате! Поэтому паросиловые установки безраздельно господствуют как на тепловых, так и на атомных электростанциях. Паровые турбины применяют также для привода турбовоз.],ухо-дувок (в частности, в доменном п юиз-водстве). Недостаток паротурбинных установок — большие затраты металла, связанные прежде всего с большой массой котлоагрегата. Поэтому они пр JKTH-чески не применяются на транспорте и их не делают маломощными.

6.4. Циклы паротурбинных установок

5. Возможность использования современных экономичных крупных паротурбинных установок на сверхкритические параметры водяного пара в случае двухконтурного исполнения и гелиевых турбоустановок в случае одноконтурного исполнения.

Для повышения экономичности работы паротурбинных установок, помимо использования пара высоких параметров и его вторичного перегрева, широко применяют так называемый регенеративный цикл, в котором питательная вода до ее поступления в котельный агрегат подвергается предварительному нагреву паром, отбираемым из промежуточных ступеней паровой турбины. На рис. 10-21 представлена принципиальная схема паросиловой установки с регенеративным подо-

Таблица 1.1. Основные характеристики паротурбинных установок морских транспортных судов

В табл. 1.1 даны основные характеристики современных паротурбинных установок транспортных судов^отечественной и зарубежной постройки.

Во время эксплуатации возможны случаи выхода из строя как отдельных турбин, так и их узлов или элементов. При этом по согласованию с Регистром СССР допускается кратковременная эксплуатация судовых паротурбинных установок с ограничениями.

Например, КПД первичных ПЭ: топливных элементов — 60 — 80%, поршневых тепловых двигателей внутреннего сгорания — 35 — 40%, паротурбинных установок — 35 — 40%, газотурбинных установок — 25 — 35%, а у снятых с производства паровозов он был всего 5 — 8%; КПД вторичных ПЭ, например электродвигателей и электрогенераторов, достигает 95—98%. КПД ТЭлГ, ТЭмГ, СЭГ составляет примерно 10—15%. КПД МГДУ т]мгду = ^мгдг Н-^ПТУ (1— т) мгдг) ^0,20+0,40(1— 0,20) = = 0,52 или 52%.

Единственной альтернативой поискам методов, направленных на утилизацию сбросной теплоты паротурбинных установок, являются мероприятия по уменьшению ее выхода за счет повышения КПД производства электроэнергии.

2. а) В 1981 г. установленная мощность паротурбинных установок США равнялась около 680 ГВт. Чему она будет равна в 2081 г., если среднегодовые темпы прироста установленной мощности составят 3 %?