Тепловой расчет паротурбинной установки К-12-2,9 с регенеративным подогревом питательной воды. Принципиальная тепловая схема конденсационной ПТУ

состоит из парогенератора (ПГ), однокорпусной паровой турбины (ПТ), электрического генератора (ЭГ), конденсатора (К) и системы регенеративного подогрева питательной воды. Система регенерации включает в себя: конденсатный насос (КН), пароструйный эжектор (Э), поверхностный подогреватель низкого давления ПНД (П₁) и смешивающий ПНД – деаэратор атмосферного типа (П₂ или Д), питательный насос (ПН), поверхностные подогреватели высокого давления ПВД (П₃ и П₄), конденсатные перекачивающие насосы (КПН), конденсатоотводчики (КО) для регулирования системы слива конденсата греющего пара из подогревателей более высокого давления в подогреватели более низкого давления.

В паровую турбину из ПГ поступает свежий пар в количестве G₀ с начальными параметрами: давлением p₀, температурой Т₀ и энтальпией i₀. Значительная часть его (G_к) расширяется до конечных параметров пара в конденсаторе (до давления p_к). Из четырех камер между ступенями турбины осуществляются нерегулируемые отборы пара в количестве G₄, G₃, G₂, G₁ на регенеративный подогрев питательной воды в подогревателях П₄, П₃, П₂ и П₁. В пароструйный эжектор (Э) подводится рабочий пар в количестве G_э c параметрами свежего пара. При малых нагрузках расходы пара в конденсатор G_к и основного конденсата G_к уменьшаются. На этих режимах для обеспечения надежной работы ПТУ включается линия рециркуляции. Конденсат греющего пара через конденсатоотводчики из П₄ сливается в П₁, из П₃ – в П₂, а посредством КПН пар из Э подается в П₁, а из П₁ – в П₃.

2. Расчет тепловой схемы ПТУ с регенеративным подогревом питательной воды

Целью расчета тепловой схемы ПТУ с регенеративным подогревом питательной воды является определение расходов пара, подводимого в турбину и отбираемого из нее в подогреватели, а также вычисление экономии от применения регенерации.

Расчет тепловой схемы, выполненный до расчета проточной части турбины, называется предварительным, так как при этом рядом величин приходится задаваться (например, КПД турбины, давлением отбираемого пара и т.д.). После выполнения расчета турбины становятся известными КПД турбины, места отборов пара и т.д. и производится уточненный расчет схемы регенерации. Метод расчета при расчетном и переменных режимах работы установки одинаков.                                                     

Определение расходов пара осуществляется решением уравнений теплового, материального и мощностного балансов.

2.1. Тепловой процесс паровой турбины

Построим одним из способов приближённый процесс расширения пара в турбине в i,s – диаграмме (рис.2).

Рис. 2. Приближенный тепловой процесс паровой турбины в i,s-диаграмме

Точка О определяет начальное состояние пара перед стопорным клапаном и находится по заданным p_о=2,9 МПа и Т_о=713 К. Энтальпия в точке О будет i_о = 3324 кДж/кг. Потерю давления в органах парораспределения турбины можно вычислить с использованием опытных характеристик. Обычно при полном открытии клапанов величина потерь в органах парораспределения составляет приблизительно 5% от начального давления. Поэтому давление за регулирующим клапаном равно

.                       

Предполагая, что падение давления происходит при постоянной энтальпии (процесс дросселирования), находим на изобаре  = const точку . Давление пара за последней ступенью турбины определяется с учётом потерь давления в выходном патрубке, которые можно найти по эмпирической формуле

где     λ – опытный коэффициент;

с – средняя скорость пара в выходном патрубке;

р_к – давление в конденсаторе.

Коэффициент λ зависит от аэродинамического совершенства конструкции выходного патрубка турбины и находится в пределах от 0,05 до 0,1. Принимаем λ=0,09. Средняя скорость с обычно принимается для конденсационных турбин равной 80-100 м/с. Принимаем с=120 м/с.

Тогда, приняв рекомендуемые значения величин, найдём потерю давления в выходном патрубке турбины

Давление пара за рабочим колесом последней ступени турбины будет:

Проведём в тепловой диаграмме по изоэнтропе прямую линию из точки О до пересечения с изобарой = const в точке К_t (= 2131,9 кДж/кг). Отрезок прямой ОК_t равен изоэнтропийному располагаемому перепаду энтальпий в турбине

Величину использованного в турбине перепада энтальпий можно определить по выражению

.                                                  

Для рассматриваемой турбины относительно небольшой мощности принимаем η_oi = 0,85. Тогда использованный перепад энтальпий в турбине будет равен

Определяем точку  как пересечение изоэнтропы из точки  и изобары