Термодинамические основы регенеративного подогрева питательной воды на ТЭС

Общее положение.

Эффективность использования отборов пара теплофикационных турбин (отопительных, регенеративных) для нужд теплового потребления в значительной мере определяет экономичность работы теплоэлектроцентралей. Неслучайно в СССР в качестве основного способа экономии органического топлива в масштабах страны применялась теплофикация, - по выражению проф. Е.Я. Соколова, централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки электрической и тепловой энергии. Также в советское время всегда уделялось значительное внимание развитию внутренней теплофикации - использованию отборов пара турбин для подогрева питательной воды и других технологических внутристанционных потоков теплоносителей.

Термодинамические основы регенеративного подогрева питательной воды на ТЭС

Термодинамическую сущность регенеративного цикла можно уяснить при расмотрении изменения состояния пара в идеальной паросиловой установке. При этом предполагается, что подогреватили не имеют сопротивления перехода тепла через стенку.

Рис.1 Тs-диаграмма цикла Ренкина и регенеративного цикла.

Количество тепла, превращенного в механическую энергию, измеряется площадью замкнутой кривой цикла 3-5-6-1-2-3. Идеальный регенеративный цикл можно представить себе следующим образом. Допустим, что весь пар, поступивший в турбину, многократно отводиться из нее подогреватели питательной воды и возвращается в турбину. При прохождении через турбину пар расширяется адиабатически. При прохождении через подогреватели пар частично конденсируется, нагревая воду в подогревателе до температуры насыщения греющего пара. Такой цикл изображен в координатах Тs на рис.2

Рис.2 Тs-диаграмма предельного регенеративного цикла.

При бесконечно большом числе отводов пара процесс попеременного расширения пара в турбине и частичной конденсации в подогревателях изобразиться линией 1-10. Такой цикл называется предельным регенеративным циклом. Количество тепла, передаваемое питательной воде, изображается площадью 1-2-6-11-10-1, причем предполагается, что вода нагревается до температуры кипения в котле.

Тепло, превращенное в работу, изображается площадью 3-5-1-10-3 и будет меньше, чем в цикле Ренкина. Количество тепла, подведенное в цикле к рабочему веществу, изображается площадью 8-3-5-1-10-11-8. Эта площадь значительно меньше, чем цикл Ренкина, за счет тепла питательной воды. И равняется термодинамическому КПД цикла Карно.

В действительном регенеративном цикле отводиться из промежуточной ступени турбины только некоторая часть пара, которая полностью конденсируется в подогревателях питательной воды. Изменение состояния этой части пара показано в координатах Тs на рис.1 и совпадает с процессом цикла Ренкина для чисто конденсационной установки, за исключением процесса конденсации, который протекает при более высоком давлении и соответственно более высокой температуре. Процесс конденсации отбираемого пара изображается прямой 10-11. Площадь замкнутой кривой 10-11-5-6-1-10 соответствует количеству тепла, превращенного в механическую энергию.

Тепло отбираемого пара используется сперва в турбине, где он совершает работу, а затем передается воде, с которой возвращается в парогенератор. Таким образом, тепло отработавшего пара регенеративных отборов турбины не теряется в конденсаторе турбины с охлаждающей водой, а сохраняется на электростанции; передаваясь конденсату или питательной воде, это как бы восстанавливается, регенерируется.