Оптимальные параметры регенеративного подогрева питательной воды на КЭС без промежуточного перегрева. Типы регенеративных подогревателей и схемы их включения

1.  Оптимальные параметры регенеративного подогрева питательной воды на КЭС без промежуточного перегрева.

Регенеративный подогрев питательной воды является одним из важнейших средств повышения экономичности, и мере повышения начальных параметров пара приобретает всё большее значение.   

Регенеративным процессом называется процесс производства электроэнергии с использованием отбираемого из турбин пара для подогрева конденсата, идущего на питание котлов. Регенерацию можно рассматривать как процесс комбинированной выработки энергии с внутренним потреблением теплоты пара, отбираемого из турбины. Регенеративный подогрев питательной воды снижает потерю теплоты с отработавшим паром в конденсаторе турбины.

Рассмотрим установку КЭС без промежуточного перегрева пара при многоступенчатом регенеративном подогреве питательной воды в подогревателях П1-Пz смешивающего типа (рис.1.). Обозначим повышение удельной энтальпии воды в подогревателе с номером r                                    

и  удельную отдачу теплоты паром из отбора

Уравнение теплового баланса для подогревателя П1 (приближенно полагая  ηп≈1,0) можно записать так:

откуда           и

Для подогревателя П2 соответственно  откуда и

Для произвольного подогревателя с номером r будем иметь: где ∏- знак произведения.

Доля расхода пара в конденсатор тогда  КПД регенеративной установки

Задача сводится к определению условия максимума КПД ηр. Поскольку начальное ρо и конечное ρк давление заданы, удельные количества теплоты qо и qк постоянны. В итоге надо определить условие максимума знаменателя во втором члене выражения (3). Знаменатель может быть записан так

Решение задачи зависит от вида функции

За независимую переменную здесь принято суммарное повышение удельной энтальпии  при подогреве воды от первого по её ходу подогревателя z до подогревателя с номером r. Зависимость (5) имеет вид несимметричной параболы (кривая 1 на рис.2.), которую приближенно можно заменить наклонной прямой 2. При начальном давлении пара ниже 3 МПа можно принять qr=const, что соответствует горизонтальной прямой 3. 

Рассмотрим решение для случая линейной зависимости вида 2. Задачу целесообразно решать методом условного экстремума Лангранжа, имея в виду равенство суммы повышений энтальпии воды при подогреве общему повышению энтальпии воды ото состояния после конденсатора турбины   

До состояния начала парообразования  в котле  iвон:

Из этого условия получается дополнительная функция с учётом её экстремальная функция Лагранжа может быть записана в виде где

λ-неопределенный множитель, в дальнейшем исключаемый.

В случае линейной зависимости (5) с коэффициентом наклона получим соотношение а также

Для определения оптимального распределения подогрева по ступеням находим производные от функции Φпо переменным τ0, τ1, τ2,…, τz-1, τz и приравнивают их нулю.

При дифференцировании должна учитываться зависимость qr  от τj (10).В результате получается система уравнений, попарное решение которой дает соотношения которые могут быть объеденены в систему

Используя формулу                                                              , справедливую для линейной зависимости (5) можно из соотношения (13) получить условие оптимального распределения регенеративного подогрева воды по ступеням- геометрическую прогрессию величин τr:

Для получения максимальной экономичности регенеративного цикла знаменатель прогрессии m должен быть порядка 1,01-1,04. Если зависимость (5) принять в виде qr≈ const, то легко  получить условие равенства интервалов подогрева воды по ступеням: τ0= τ1= τ2=…= τz-1= τz= τ.

Если удельная энтальпия (температура ) питательной воды                                   и число оборотов z на регенерацию заданы ( из технико-экономических соображений), может быть принят следующий порядок решения  задачи . Сначала определяется повышение удельной энтальпии воды в первом по её ходу подогревателе:

После этого вычисляется повышение удельной энтальпии воды во всех остальных регенеративных подогревателях по формуле где r- номер подогревателя, затем определяется удельная энтальпия воды за этим же подогревателем:

В случае равных интервалов подогрева воды по ступеням и заданной подогрев и

2. Типы регенеративных подогревателей и схемы их включения.

По принципы действия различают подогреватели смешивающего