Цикл с промежуточным перегревом пара

В предыдущем параграфе было установлено, что увеличение термического К.П.Д. цикла Ренкина можно достигнуть одновременным повышением давления p₁ и температуры t₁ свежего пара при обеспечении допустимой конечной влажности пара. Однако при повышении давления пара свыше 10,0 МПа и глубоком вакууме освоенные в энергетике температуры 540—580°С уже не обеспечивают допустимой степени влажности и тогда применяют промежуточный или повторный перегрев пара. На рисунке 13.8 приведена принципиальная схема ПТУ с промежуточным перегревом пара.

Рисунок 13.8 – Схема ПТУ с промежуточным перегревом пара

Работа ПТУ осуществляется следующим образом. Пар, полученный в парогенераторе 1, по паропроводу I поступает в цилиндр высокого давления турбины (ЦВД) 2, где расширяется до промежуточного давления и затем по паропроводу II возвращается обратно в парогенератор. Здесь пар проходит через промежуточный пароперегреватель (ПрПП) 3 и снова перегревается.

Затем по паропроводу низкого давления III пар поступает в цилиндр низкого давления турбины (ЦНД) 4, где происходит его окончательное расширение.

Отработанный пар поступает в конденсатор 5, где он конденсируется. Образующийся конденсат откачивается насосом 6 и снова подается в парогенератор, чем и заканчивается цикл.

На рисунке 13.9 представлена T-s – диаграмма ПТУ с промежуточным перегревом пара.

Рисунок 13.9 – T-s – диаграмма ПТУ с промежуточным перегревом пара

а-b-с-1 – изобарный процесс получения пара высокого давления в парогенераторе 1;

1-2 – адиабатный процесс расширения пара в ЦВД турбины 2;

2-3 – изобарный процесс перегрева пара в промежуточном пароперегревателе 3;

3-4 — адиабатный процесс расширения пара в ЦНД турбины 4;

4-4' – изобарно-изотермический процесс конденсации отработавшего пара в конденсаторе 5.

Из диаграммы видно, что при отсутствии промежуточного перегрева процесс расширения пара закончился бы в состоянии, определяемом точкой 6 (линия 1-6), со степенью сухости х₆. При введении промежуточного перегрева конечное состояние определяется точкой 4 (линий 3-4), которая находится значительно правее и ближе к верхней пограничной кривой. В этом случае степень сухости x₄ будет больше.

Используя T-s – диаграмму и зная свойства процессов, определяем термический К.П.Д. рассматриваемого цикла. Теплота, сообщенная пару высокого давления в парогенераторе

,

в промежуточном пароперегревателе

и сообщенная в цикле

(13.14)

Теплота, отданная отработанным паром охлаждающей воде в конденсаторе

. (13.14а)

Термический К.П.Д. рассматриваемого цикла

.

После преобразований получим окончательно

. (13.15)

где i₁ - i₂= пл.5bc125 = l¹ – работа пара в цилиндре высокого давления турбины (ЦВД);

i₃ –i₄= пл.52344¹ = l¹¹ – работа пара в цилиндре низкого давления турбины (ЦНД).

Удельный расход пара определяется из уравнения

. (13.16)

На рисунке 13.10 в i-s–диаграмме показаны основные процессы цикла с промежуточным перегревом пара. Характерные точки имеют обозначения, принятые в Т-s–диаграмме на рисунке 13.9.

Определение значения энтальпии пара по i-s–диаграмме не представляет затруднений; точное значение энтальпии конденсата находят по таблицам.

Рисунок 13.10 – Цикл с промежуточным перегревом пара в i-s– диаграмме (основные линии)

Применение вторичного перегрева не только уменьшает конечную влажность пара, но и позволяет повысить термический К.П.Д. цикла, если будут правильно выбраны промежуточное давление и конечная температура пара после промежуточного пароперегревателя.

При введении однократного перегрева термический К.П.Д. цикла повышается на 2-3% в сравнении с К.П.Д. цикла Ренкина при одинаковых параметрах пара.