ВИПАРНІ|випарювальні| УСТАНОВКИ, ВКЛЮЧЕНІ В СИСТЕМИ ПІДІГРІВАННЯ|підігріву| ЖИВИЛЬНОЇ|живлячої| ВОДИ ПАРОВИХ КОТЛІВ І МЕРЕЖЕВОЇ|мережної| ВОДИ ТЕЦ

При застосуванні|застосуванні| термічного методу, підготовки додаткової| води на КЭС найчастіше використовуються одноступеневі випарні|випарювальні| установки, які завжди включаються в си­стему| регенеративного підігрівання|підігріву| живильної|живлячої| води парових котлів; на ТЕЦ поряд з|поряд із| цією схемою застосовується така, при якій установка включається в систему підігрівання|підігріву| мережевої|мережної| води. При роботі за першою схемою гріюча пара підводиться до випарної|випарювальної| установки від регенеративного або регулюємого| відбору турбіни; коли установка включена в систему підігрівання|підігріву| мережевої|мережної| води, пара підводиться до неї від одного з відборів теплофікацій.

В обох випадках можуть застосовуватися як випарники ки­пящего| типа|типу|, так і випарники миттєвого скипання, проте|однак| в наш час|нині| тут застосовуються в основному випарники, що працюють на зм'якшеній воді, в яких паротворення|пароутворення| протікає в гріючій секції. При випарниках такого типу|типу| конденсація вторинної|повторної| пари може проводитися|виробляти| в окремих конденсаторах або в тих же регенеративних підігрівачах|, в яких здійснюється підігрівання|підігрів| основного потоку конденсату, що направляється|скеровує| в деаератор|.

Рис. 7.1. Схеми включення|приєднання| випарників в систему регенеративного підігрівання|підігріву| основного конденсату турбіни:

а – з окремим конденсатором вторинної пари; б – з конденсацією вторинної пари в ПНД турбіни; 1, 2 – підведення пари від відборів турбіни; И – випарник; КИ – конденсатор випарника; П_n, П_n+1 – регенеративні підігрівачі відборів з тиском Р_n і Р_n+1 (лінії підведення живильної води і продування не показані)

На рис. 7.1 приведено дві можливі схеми включення випарних установок такого типу в систему регенеративного підігрівання води турбіни. В обох схемах гріюча пара підводиться до випарника від одного з відборів турбіни з тиском р_n;вторинна пара конденсується або в конденсаторі, встановленому безпосередньо перед регенеративним підігрівачем цього відбору (рис. 7.1, а),або в наступному (по ходу пари в проточній частині турбіни) підігрівачі, куди підводиться пара від відбору з тиском p_n+1. По схемі на рис. 7.1, а, коли випарник не включений в роботу, підігрівання живильної води від ентальпії h_n+1 до ентальпії h_nвідбувається в регенеративному підігрівачі П_nпарою n-го відбору турбіни; коли випарник працює, підігрівання живильної води здійснюється спочатку в конденсаторі випарника КИ вторинною парою випарної установки (до деякого проміжного значення ентальпії h_к.н), а потім в регенеративному підігрівачі П_n.Очевидно, що при зневазі втратами теплоти в навколишнє середовище загальна витрата теплоти на підігрівання живильної води від h_n+1 до h_n в обох випадках залишається одним і тим же і, отже, витрата пари у відборі з тиском р_nне змінюється. Тому при такій схемі включення випарника теплова економічність електростанції при працюючих і вимкнених випарниках залишається такою ж.

Схема включення випарника, показана на рис. 7.1, б (без окремого конденсатора), простіше. Теплота конденсованої вторинної пари тут також сприймається живильною водою парового котла, що підігрівається, проте теплова економічність електростанції з випарниками, встановленими по такій схемі, нижче, ніж без них. Дійсно, як при включеному, так і при вимкненому випарнику загальні витрати пари в регенеративних підігрівачах П_nі П_n+1 залишаються одними і тими ж. Тим часом при включеному випарнику витрата пари від відбору п зростає на значення, відповідне витраті гріючої пари на випарник D_гр, а витрата пари від відбору n+1 зменшується на значення, що визначається продуктивністю випарника D_вип. Оскільки тиск у відборі п вище, ніж у відборі (n + l)(p_n > p_n+1), а D_гр ≈ D_вип, то очевидно, що при цьому потужність турбіни зменшується на

(7.1)

де h_n і h_n+1 – ентальпія пара у відборах п і п+1, кДж/кг;

D_вип – продуктивність випарника,кг/с;

η_м – механічний ККД турбіни;

η_г – ККД генератора.

По схемах, подібних приведеним на рис. 7.1, випарники можуть включатися також в систему підігрівання|підігріву| мережевої|мережної| води.

У зв'язку з тим що включення випарників в систему підігрівання живильної води парових котлів або води теплових мереж по схемі на рис. 7.1, б приводить до недовиробітку електроенергії, на електричних станціях слід застосовувати лише схему, змальовану на рис. 7.1, а. Цю схему прийнято називати схемою без втрат теплової економічності паротурбінної установки.

Зазвичай|звично| по такій схемі в системі регенеративного підігрівання|підігріву| турбіни випарники і КИ встановлюються між регенератив­ними| підігрівачами, що знаходяться|перебувають| до деаератора|, тобто на лінії регенеративного підігрівання|підігріву| основного конденсатора. Встановлювані тут регенеративні підігрівачі прийнято називати підігрівачами низького тиску|тиснення| (ПНТ). У системі підігрівання|підігріву| мережевої|мережної| води випарник і КИ встановлюються між мережевими|мережними| підігрівачами, до яких підводиться пара від відборів теплофікацій.

Температурний перепад, який може бути використаний для роботи випарної установки між двома суміжними відборами турбіни, не перевищує 15 – 20°С. Тому в систему регенеративного підігрівання основного конденсату або мережевої води по схемі на рис. 7.1, а включаються тільки одноступінчаті випарні установки. Продуктивність їх обмежена і зазвичай не перевищує 2 – 4% продуктивності парового котла при включенні їх в систему регенерації турбіни і 8 – 12% при включенні в систему підігрівання мережевої води ТЕЦ. Чим вище вибраний температурний перепад між гріючою і вторинною парою, тим продуктивність випарника буде нижча, оскільки для підігрівання живильної води від ентальпії h_n+1 до h_к.и (див. рис. 7.1, а) буде потрібно менше теплоти і, отже, менше вторинної пари виявиться можливою сконденсувати в конденсаторі випарника. При менших температурних перепадах продуктивність випарника може бути вибрана більшою, проте вартість його, віднесена до одиниці продуктивності, буде вища.

Методику побудови кривої, що встановлює залежність продуктивності випарника D_исп від вибраного температурного перепаду між гріючою і вторинною парою Δt_исп, розглянемо на конкретному прикладі.

Припустимо, що тиск у відборі р_отб,від якого пара відводиться до регенеративного підігрівача П_n,складає 0,121 МПа. Ентальпія основного конденсату на виході з П_n+1 h_n+1 = 276 кДж/кг, а витрата його D_o.к = 450 т/год. Ці дані встановлюються з розрахунку принципової теплової схеми паротурбінної установки або вибираються з довідників.

Втрати тиску в лініях до випарника Δр зазвичай складають 5 – 8% р_отб.

Прийнявши Δр = 0,05р_отб, встановимо, що тиск пари, що конденсується, в гріючій секції випарника

МПа.

Цьому тиску відповідає температура насичення t'_исп = 103,57°С. Прийнявши Δt_исп = 10°С, встановимо, що температура насичення вторинної пари

Даному значенню t'_вт відповідає тиск вторинної пари р_вт = 0,08 МПа. Оцінюючи втрати тиску в лініях від випарника до КИ у 5%р_вт, встановимо, що конденсація в КИ відбувається при тиску

МПа

Цьому тиску|тисненню| відповідає температура насичення t'_к.и = 92,26°|С|із|.

У конденсаторі випарника основний конденсат не може бути нагрітий до температури насичення пари, що конденсується. Зазвичай він не догрівається до цієї температури на 3 – 5°С. Прийнявши недогрівання ϑ= 4°С, отримаємо, що температура води на виході з КИ t_к.и = 88,26°С. При цієї температурі h_к.и = 369,6 кДж/кг. Тоді загальна кількість теплоти, яка може бути сприйнята потоком основного конденсату

Q_о.к = D_о.к(h_к.и – h_n+1) = 450 · 10³(369,6 – 276,0) = 42,134 · 10⁶ кДж/ч,

а продуктивність випарника

D_исп.р = Q_о.к/r_к.и = 42134·10³/2287,5 = 18 411 кг/год. ≈ 18,4 т/год.,

де r_к.и – теплота конденсації, кДж/кг.

Рис. 7.2. Залежність продуктивності випарника D_исп від температурного перепаду Δt_исп

Провівши аналогічні розрахунки при інших довільно вибраних температурних перепадах Δt_исп, можна побудувати залежність D_исп =f (Δt_исп)(рис. 7.2), по якій легко вибрати температурний перепад між температурами насичення гріючої і вторинної пари в гріючій секції випарника при заданій продуктивності. Так, наприклад, якщо необхідна продуктивність складає 15,0 т/год., температурний натиск у випарнику повинен складати 14,7°С. При відомій продуктивності випарника і визначеному приведеним вище методом температурному перепаді Δt_исп необхідна поверхня гріючої секції апарату встановлюється з розрахунку гідродинаміки і теплопередачі.

Зазвичай для того, щоб вибрати відбори, між якими слід встановити випарну установку, включену в систему підігрівання основного конденсату, подібний аналіз проводиться для всіх можливих варіантів, тобто необхідні Δt_исп встановлюються при підводі пари до випарника від кожного з відборів, розташованих в проточній частині турбіни за деаератором (по ходу пари). Недогрівання до температури насичення пари, що конденсується в КИ, у всіх варіантах приймається однаковим. У цих умовах в КИ у всіх випадках середньологарифмічний температурний натиск залишається практично незмінним, а коефіцієнт теплопередачі змінюється настільки, що цими змінами можна нехтувати. Тому вартість КИ у всіх варіантах може прийматися незмінною, а вартість випарника буде найбільш низькою у варіанті з найбільш високими значеннями Δt_исп. У зв'язку з цим з розрахунків вибирається варіант, при якому необхідна продуктивність забезпечується при найбільшому температурному натиску в гріючій секції випарника. Якщо розглядуються варіанти з випарниками, що живляться водою, зм'якшеною іонуванням, то не враховуються вакуумні відбори, а також відбір, при якому в КИ встановлюється тиск на 0,02 – 0,03 МПа нижче атмосферного, оскільки витрати на те, щоб забезпечити достатню щільність (допустимі присоси), зазвичай не окупаються перевагами, отриманими в результаті підвищення Δt_исп. Коли передбачається застосування випарників миттєвого скипання, що працюють на воді, що пройшла спрощену обробку, перевага віддається відбору, тиск в якому близький до атмосферного.

Розрахунки по вибору Δt_исп легко можуть бути проведені на ЕОМ. На рис. 7.3 показана схема розрахунку. Програма розрахунку на мові Фортран і результати його, виконані для прикладу, розгляненого вище, приводяться нижче.

Рис. 7.3. Схема розрахунку за визначенням Δt_исп на ЕОМ

Прийняті в програмі позначення приводяться|наводять| в таблиці. 7.1.

Таблиця 7.1. Позначення, прийняті в програмі DTI