4, 2, Паротурбинни електроцентрали

изобара 2-3 - процес на кондензация на отработената пара с отстраняване на топлината q2 с охлаждаща вода;

адиабат 3-4 - процесът на компресиране на кондензат от захранваща помпа до първоначалното налягане в парогенератора с цената на работата, доставена отвън лa n .

В съответствие с втория закон на термодинамиката полезната работа за цикъл е равна на разликата между подадената и отведената топлина в цикъла:

Топлинна ефективност на цикъла на Ранкин

Термодинамичните изследвания на цикъла на Ранкин показват, че ефективността му до голяма степен зависи от началните и крайните параметри (налягане и температура) на парата.

Проучванията показват, че t се увеличава с увеличаване на първоначалните параметри на парата стр1 и т1 и намаление на финала R2 и т2. Крайните параметри на парата са свързани помежду си, тъй като парата в тази зона е мокра, поради което намаляването им води до намаляване R2, тези. налягане в кондензатора.

Увеличение т1 е ограничено от топлоустойчивостта на материалите, увеличение Rедин - допустимата степен на влага на пара в края на разширението и якостта на материала на тръбата; висока влажност (х > 0.8) води до ерозия на частите на турбината.

В момента електроцентралите използват предимно пара под налягане R1 = 23,5 MPa (240 kgf/cm 2) и температура тедин = 565 ° C. В пилотни инсталации, пара с R1 = 29,4 MPa (300 kgf/cm 2) и т1 = 600.650 ° С.

Спад на налягането в кондензатора по - малък от R2 = 3,5. 4,0 kPa (0,035,040 kg/cm 2), което съответства на температурата на насищане т2 = 26,2. 28,6 ° C, ограничена предимно от температурата на охлаждащата вода тхладно, променливо в зависимост от климатичните условия от 0 до 30 ° C. С малка разлика т2 - тхладно, интензивността на топлообмена намалява и размерът на кондензатора се увеличава. Нещо повече, с намаляващ R2, специфичният обем пара се увеличава, което също води до увеличаване на размера на кондензатора, както и до увеличаване на последните етапи на турбината.

Фигура: 4.3. Диаграма на технологичния процес на IES захранващия блок:

На фиг. 4.3 показва опростена схема на потока на IES силовия блок. Силовият агрегат е като отделна електроцентрала със своето основно и спомагателно оборудване и контролен център - блок борд. Обикновено не се осигуряват връзки между съседни енергийни блокове по технологични линии. Изграждането на IES съгласно блоковия принцип осигурява определени технически и икономически предимства, които са както следва:

използването на пара с високи и свръхвисоки параметри се улеснява поради по-проста система от паропроводи, което е особено важно за развитието на агрегати с висока мощност;

технологичната схема на електроцентралата е опростена и по-ясна, в резултат на което се повишава надеждността на експлоатацията и се улеснява експлоатацията;

намалява и в някои случаи може изобщо да няма резервно термично механично оборудване;

намалява обема на строително-монтажните работи;

намалени капиталови разходи за изграждане на електроцентрала;

осигурява удобно разширяване на електроцентралата, а новите енергийни блокове, ако е необходимо, могат да се различават от предишните по своите параметри.

Технологичната схема на IES се състои от няколко системи: подаване на гориво, подготовка на горивото, основният контур пара-вода заедно с парогенератор и турбина, водоснабдяване с циркулация, пречистване на вода, събиране и отстраняване на пепел и електрическата част на станцията.

Механизмите и инсталациите, които осигуряват нормалното функциониране на горепосочените системи, са включени в така наречената система за спомагателни нужди на станцията (енергийния блок).

Най-големите енергийни загуби при IES се получават в основния контур за пара-вода, а именно в кондензатора, където отработената пара, която все още съдържа голямо количество топлина, я отдава на циркулиращата вода. Топлината с циркулираща вода се отвежда във водните тела, т.е. Е загубен. Тези загуби определят главно ефективността на електроцентралата, която дори за най-модерната IES е не повече от 42%.

Електричеството, генерирано от електроцентралата, се доставя при напрежение 110.220 kV и само част от него се взема за собствени нужди чрез спомагателен трансформатор, свързан към терминалите на генератора.

Понастоящем най-големите IES имат капацитет до 4 милиона kW; изграждат се и електроцентрали с мощност 4,0. 6,4 милиона kW с мощности 500 и 800 MW. Максималният капацитет на IES се определя от условията на водоснабдяване и въздействието на емисиите на станцията върху околната среда.

Съвременните IES въздействат много активно на околната среда: атмосферата, хидросферата и литосферата. Влиянието върху атмосферата се отразява във високата консумация на кислород във въздуха за изгаряне на гориво и в емисиите на значително количество продукти от горенето. Това са преди всичко газообразни оксиди на въглерод, сяра, азот, някои от които са силно реактивни. Летящата пепел, преминаваща през пепелниците, замърсява въздуха. Най-малкото замърсяване на въздуха (за станции със същия капацитет) се наблюдава при изгаряне на газ, а най-голямото при изгаряне на твърдо гориво с ниска калоричност и високо съдържание на пепел. Необходимо е да се вземат предвид големите емисии на топлина в атмосферата, както и електромагнитните полета, създадени от електрически инсталации с високо и свръх високо напрежение.

Кондензационните електроцентрали замърсяват хидросферата с големи маси топла вода, изпускана от турбинните кондензатори, както и промишлени отпадъчни води, въпреки че те са добре почистени.

За литосферата влиянието на IES влияе не само върху това, че за експлоатацията на станцията се извличат големи маси гориво, отчуждават се и се застрояват земи, но и че се изисква много място за погребване на големи маси пепел и шлаки (при изгаряне на твърдо гориво).

Въздействието на IES върху околната среда е изключително голямо. Например за мащаба на термичното замърсяване на водата и въздуха може да се съди по факта, че около 20% от топлината, която се получава в котела при изгаряне на цялата маса гориво, се губи извън станцията. Като се има предвид големината на производството на електроенергия в IES, количеството изгорено гориво, може да се предположи, че те са в състояние да повлияят на климата на големите региони на страната. В същото време в съвременните условия се решава проблемът с оползотворяването на част от топлинните емисии чрез отопление на оранжерии, създаване на отопляеми езерни рибни ферми. Пепел и шлаки се използват при производството на строителни материали и др.

Регенеративен цикъл. За да се увеличи ефективността на инсталациите на парни турбини, в допълнение към увеличаването на параметрите на парата се използва така наречения регенеративен цикъл, при който захранващата вода се загрява предварително от парата, взета от междинните етапи на парната турбина, преди да влезе в котелното устройство. На фиг. 4.4, и е представена диаграма на парна електроцентрала с регенеративно нагряване на захранваща вода, където α1, α2 и α3 са фракциите на парата, взета от турбината. Показване на процеса в координати т, с (фиг. 4.4, б) е условно по своя характер, тъй като количеството работна пара (работна течност) варира по дължината на траекторията на турбинния поток и диаграмата е начертана за постоянно количество.

Фигура: 4.4. Регенеративно нагряване на захранваща вода в цикъла на Ранкин:

и - инсталационна схема: един - бойлер; 2 - прегревател; 3 - парна турбина с междинно извличане на пара; 4 - електрически генератор; пет - кондензатор; 6 - помпи; 7 - регенеративни нагреватели; б -изображение (условно) на процеса в координати т, s: 1,7 - графични точки

Трябва да се отбележи, че тъй като топлината на изтеглената пара се прехвърля към захранващата вода, включително топлината на изпаряване, и при получаване на работа се използва само част от топлината на парата, без топлината на изпаряване, загубата на работа в резултат на изтеглянето ще бъде много по-малка от увеличаването на енталпията на захранващата вода. Следователно общата ефективност на цикъла се увеличава. Въпреки това, специфичният разход на пара също се увеличава, тъй като избраната част от парата не участва напълно в изпълнението на работата и за да се получи дадена мощност, нейната консумация трябва да се увеличи. Вярно е, че това обстоятелство улеснява проектирането на последните етапи на турбините, което прави възможно намаляването на дължината на техните лопатки.

Увеличението на ефективността при прилагане на регенерация е 10,15%. В този случай спестяването на топлина в цикъла се увеличава с увеличаване на първоначалното налягане R1 чифт. Това се дължи на факта, че с увеличението R1, точката на кипене на водата се увеличава, следователно количеството топлина, което може да бъде подадено към водата при нагряване от отработена пара се увеличава. В момента регенеративно отопление се използва във всички големи електроцентрали.

Цикъл с междинно (вторично) прегряване на пара. Когато се използва пара с високо налягане, съдържанието на влага в турбината в края на процеса на разширяване става значително дори при много високи начални температури. Междувременно работата на турбините върху мокра пара е неприемлива, тъй като причинява увеличаване на загубите и износването (ерозията) на лопатките на турбината в резултат на механичното действие на частиците влага, окачени в парата.

Когато се използва пара с високо налягане, повишаването на нейната начална температура до допустимите граници поради съпротивлението на метала на прегревателя и парната турбина може да не е достатъчно, за да се осигури допустимата влажност на парата в края на процеса на разширяване в турбината . Следователно, на определен етап на разширение, парата трябва да се отстрани от турбината и да се подложи на многократно прегряване в специален прегревател, след което повторно прегрятата пара отново се въвежда в турбината, където процесът на нейното разширяване завършва. В резултат на това, по време на окончателното разширяване на парата до приетите на практика налягания, нейната влажност не надвишава допустимите стойности.

Наричат се парни турбини, които използват този метод растения с претопляне на пара. С правилния избор на налягането за извличане на пара за нейното междинно прегряване и междинната температура на прегряване се предотвратява не само прекомерното овлажняване на парата в края на процеса на разширяване, но и се постига леко повишаване на топлинната ефективност на инсталацията.

Използването на едно междинно прегряване на пара води до увеличаване на топлинната ефективност на инсталацията с 2,3%.

Диаграма на парна електроцентрала с междинно прегряване на пара е показана на фиг. 4.5, и. Обработете изображението на Т- с- и i - s-диаграми са дадени на фиг. 4.5, б.

Отоплителен цикъл CHP. В случаите, когато съседни на ТЕЦ райони трябва да консумират големи количества топлина, е по-целесъобразно да се прибегне до комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия. Растенията, служещи за комбинирано производство на топлинна и електрическа енергия, се наричат комбинирани топлоелектрически централи, те работят съгласно така наречения отоплителен цикъл.