Паротурбинной установкой

В цикле газотурбинной установки подводится теплота, равная площади 1-б-д-5, и получается полезная работа /ц.г, равная площади 1-2-3-4-5. В цикле паротурбинной установки при его раздельном осуществлении количество под-

Конденсационная установка предназначена для создания за паровой турбиной / (рис. 20.7) разрежения (вакуума) с целью увеличения используемого теп-лоперепада и повышения термического КПД паротурбинной установки. В конденсационную установку входят конденсатор 2, циркуляционный 3 и конденсат-ный 4 насосы, а также устройство для отсасывания воздуха из конденсатора 5 (обычно это паровой эжектор). Отработавший пар поступает в конденсатор сверху. Соприкасаясь с поверхностью трубок, внутри которых протекает охлаждающая вода, пар конденсируется. Конденсат стекает вниз и из сборника конденсационным насосом подается в поверхностные холодильники парового эжектора, а оттуда через систему регене-

Вода, в особенности содержащая твердые примеси, становится в корпусе реактора радиоактивной. Поэтому в одноконтурных АЭС все оборудование работает в радиационно-активных условиях. Это усложняет его эксплуатацию. Преимуществом их является лишь простота конструкции. В двухконтурных АЭС (рис. 22.6, б) контуры первичного теплоносителя и рабочего тела разделены. Теплоноситель, циркулирующий в первом контуре, является источником теплоты для второго контура, в парогенерирующем устройстве которого образуется пар для паротурбинной установки. В этом случае рабочее тело обладает заметно меньшей радиационной активностью, что упрощает эксплуатацию АЭС.

5-29. Определить коэффициент теплоотдачи от стенки трубки конденсатора паротурбинной установки к охлаждающей воде, если средняя по длине температура стенки tu = 28° С, внутренний диаметр трубки d = 16 мм, температуры воды на входе и выходе из трубки равны соответственно <ж1=10°С и f,K2 = 18°C и средняя скорость воды tu = 2 м/с.

применением оптимального по технико-экономическим показателям конечного давления пара в паротурбинной установке 3 — 4 кПа. Уменьшение вакуума в конденсаторе приводит к росту термического КПД паротурбинной установки. Например, снижение давления от 4 до 3 кПа соответствует росту КПД примерно на. 2%. В то же время необходимое для снижения давления в конденсаторе увеличение кратности циркуляции или снижение Ы приводит к росту поверхности конденсатора, мощности системы охлаждения. Поэтому оптимальное давление в конденсаторе находится в результате технико-экономического анализа. Кроме отмеченных факторов в технико-экономическом анализе учитывается влияние давления в конденсаторе на работу последних ступеней турбины: увеличение удельного объема пара и связанная с этим необходимость в больших проходных сечениях (длинных лопатках) или возрастающие потери с выходной скоростью. Для мощных турбин ТЭС давление в конденсаторе выбирают не ниже 3,5 КПа; использованием промежуточного перегрева пара оптимальных параметров повышают термическую экономичность цикла и уменьшают конечную влажность пара в последних ступенях паровой турбины. Температура промежуточного перегрева пара обычно принимается равной температуре перегрева свежего пара, а давление 0,15-0,25 давления свежего пара;

из отборов паротурбинной установки, что уменьшает расход пара и безвозвратные потери теплоты в конденсаторе;

Атомная энергетика исчисляет свою историю с июня 1954 г., когда в СССР в г. Обнинске была введена в строй первая в мире АЭС мощностью 5 МВт. Основным элементом АЭС является ядерный реактор — источник энергии. Теплоноситель реактора (насыщенный, перегретый пар или гелий) достаточно высоких параметров можно использовать непосредственно в качестве рабочего тела паро- или газотурбинной установки (одноконтурная схема АЭС). В реакторе с водой под давлением, гелием с умеренной температурой или натрием теплота теплоносителя передается рабочему телу паротурбинной установки в специальных теплообменных аппаратах, что приводит к двухконтур-ным или трехконтурным схемам АЭС. Ядерные реакторы. В ядерном реакторе под действием свободных нейтронов осуществляется управляемая цепная реакция деления тяжелых ядер (ядерного топлива). Свободными называют два-четыре нейтрона, входящих ранее в состав разделившегося ядра. Среди тяже-лях ядер различают делящиеся нуклиды

557 К и влажностью не более 0,1 % направляется к быстроходной паровой турбине 5 мощностью 500 МВт, При расширении в части высокого давления паротурбинной установки влажность пара увеличивается до 15 %, и весь пар поступает в сепаратор-пароперегреватель 6, где происходит отделение влаги и перегрев пара до температуры 538 К при давлении 0,31 МПа передачей теплоты от пара начальных параметров.

ровой турбиной / (рис. 21.13) разрежения (вакуума) с целью увеличения используемого тешюперепада и повышения термического КПД паротурбинной установки. В конденсационную установку входят конденсатор 2, циркуляционный 3 и конденсатный 4 насосы, а также устройство для отсасывания воздуха из конденсатора 5 (обычно это — паровой эжектор).

Наглядно суть второго закона термодинамики удобно представить ce6et рассматривая работу простейшей паротурбинной установки.

Рис. 2-3. СхеМа простейшей паротурбинной установки

В конечном итоге о газотурбинной установке сложилось представление как об имеющей бесспорные и существенные преимущества перед паротурбинной установкой, т. е. как о более прогрессивном двигателе, неизбежном преемнике паровой установки, которая якобы достигла высшей фазы развития и имеет более ограниченные возможности для своего совершенствования.

Простейшая газотурбинная установка по величине к. п. д. •ц? была вполне конкурентоспособна с такой паротурбинной установкой и выгодно отличалась от нее простотой устройства.

При условии решения двух задач — охлаждение лопаток и использование твердого топлива — может быть создана ГТУ по современным представлениям с параметрами s0 ж 40ч-50, Т4~1500° Кис величиной ц^ ^ 0,44. Тепловая экономичность такой газотурбинной установки будет на 8—10% более низкой, чем для паротурбинной установки с начальной температурой пара t0 = 800° С. Увеличение начальной температуры газа до Т4 = 1400 ч- 1500°К, введение многократного охлаждения при сжатии и меньшая наибольшая мощность по сравнению с паротурбинной установкой приближают по сложности газотурбинную установку с открытым циклом к паротурбинной. Экономия по топливной составляющей паротурбинной станцией, по сравнению с газотурбинной станцией за амортизационный срок приблизательно равна стоимости паротурбинной станции.

Рис. 22. Т—S-диаграмма цикла комбинированной установки с МГД-генератором и паротурбинной установкой

Ртутные турбины, конденсаторы-испарители и другие элементы оборудования таких бинарных установок не требуют особой технологии производства. Проработки конструкций и компоновки оборудования позволяют с достаточной достоверностью оценить технико-экономические показатели бинарной установки (рис. 29) мощностью 500 МВт по сравнению с обычной паротурбинной установкой.

Рассмотренные три схемы ПГУ работают по бинарному циклу. Представленная на рис. 7, г схема ПГУ относится к классу установок с монарным циклом, в котором совершает работу смесь пара и газа. В этой схеме невозможен изотермический отвод тепла в конденсаторе, и отработавшая парогазовая смесь выбрасывается в атмосферу, что предопределяет более высокий температурный уровень отвода тепла к холодному источнику по сравнению с паротурбинной установкой. Оптимальная степень повышения давления в таких установках достигает 30—80. Но даже и при таких величинах степени повышения давления подвод тепла к водяному пару от горячего источника осуществляется при более низком среднем давлении, чем в паротурбинной установке докритического или закритического давления. Более высокая температура перегрева пара (700—800° С) не компенсирует ухудшения показателей цикла из-за неизотермического отвода тепла и более низкого парциального давления в процессе подвода тепла.

Паропроизводительность парогенератора достигает 50 т/ч при температуре наружного воздуха 0° С, при температуре воздуха 15° С она уменьшается до 45,5 т/ч. К. п. д. парогенератора при номинальной нагрузке 92%. Экономия топлива по сравнению с паротурбинной установкой равна 12%. В эксплуатации находятся два блока ПГУ с ВПГ-50.

Таким образом возникла проблема изменения принципа регулирования мощных блоков. Переход к дроссельному регулированию существенно облегчал решение проблемы прочности и маневренности, а также повышенной тепловой экономичности на номинальном режиме благодаря замене регулировочной ступени с парциальным впуском при сопловом регулировании более экономичными ступенями с полным подводом пара. Так, расчеты, выполненные совместно ЛПИ и ЛМЗ (см. гл. VIII),показали, что применение дроссельного вместо соплового регулирования с заменой регулировочной ступени тремя ступенями давления снижает при номинальном режиме удельный расход теплоты паротурбинной установкой К-200-130 на 0,3%, а К-300-240 на 0,4%.

Танкер «Джузеппе Гарибальди» с паротурбинной установкой мощностью 14500 л. с. снабжен двумя испарительными установками фирмы Скам производительностью по 40 т/сутки. Испарители вакуумные одноступенчатые с погруженными нагревательными элементами. Они являются примером широко распространенной в Европе и США конструкции «моноблок», объединяющей в одном горизонтальном цилиндрическом корпусе испаритель и конденсатор.

Для электростанций большой мощности (более 500 тыс. кВт) с МГД генератором и паротурбинной установкой высокого давления расчетный к. п. д. нетто может составлять примерно т]н = 55 •*¦ 60%.

В проектных предположениях намечается создание высокотемпературных термоэлектронных преобразователей для ядерной энергетики в сочетании с паротурбинной установкой. Принципиальная схема подобной установки показана на рис. 16-15. Каждый тепловыделяющий элемент из карбида или окиси урана в реакторе связан со своим термоэлектронным преобразователем, которые соединяются последовательно для повышения выходного напряжения. Катод выполняется из торированного вольфрама на графитовом сердечнике и нагревается до температуры примерно 2000° С. Анод преобразователя выполняется из окисленного вольфрама, покрытого плен-