В системе регенерации турбоустановок в основном применяются подогреватели поверхностного типа. Однако по энергетической эффективности такие регенеративные подогреватели не являются лучшим решением, т.к. в них всегда присутствует недогрев основного конденсата или питательной воды до температуры насыщения в корпусе подогревателя. По данным Сибирского энергетического института расчетный недогрев для подогревателей высокого давления может составлять 3–6°С и для низкого давления (ПНД) 1,5–2,5°С. В условиях эксплуатации эти температурные напоры существенно возрастают, особенно для первых (по ходу основного конденсата) ПНД, в которых они достигают 7–12°С [1]. Причина в том, что эти ПНД подключены к отборам турбин с давлением меньше атмосферного и на их работу отрицательно влияют эксплуатационные присосы воздуха. Экспериментально установлено, что даже 1 % воздуха в паре снижает коэффициент теплоотдачи при конденсации примерно на 60 %. Причина в том, что при конденсации парциальное давление пара у поверхности охлаждения снижается, а парциальное давление воздуха возрастает. Поэтому воздух затрудняет доступ пара к поверхности конденсации и его нужно постоянно удалять из этой зоны.
В подогревателях смешивающего (контактного) типа нет недогрева воды до состояния насыщения, а присосы воздуха практически не сказываются на их работе. Отсутствие недогрева повышает тепловую эффективность установки, т.к. снижается давление пара в отборе и работа пара в турбине увеличивается. Кроме того, в смешивающих подогревателях происходит частичная деаэрация воды, а отсутствие труб повышает надежность работы, снижает массу (в два и более раза) и стоимость таких подогревателей. Вместе с тем, после каждого смешивающего подогревателя, в отличие от поверхностного, необходима установка насоса, что ведет к росту расхода электроэнергии на собственные нужды. Частично эта проблема решается возвышением одного подогревателя над другим, если на станции есть для этого возможности.
Для турбоустановки Т-180/210-130 Комсомольской ТЭЦ-3 была выполнена расчетная оценка целесообразности применения смешивающих регенеративных подогревателей. Рассматривались варианты замены одного, двух, трех и всех четырех (по ходу конденсата) поверхностных ПНД на подогреватели смешивающего типа. Итоговые результаты расчетов представлены в таблице, где обозначены: NЭЛ – электрическая мощность турбоустановки, QТУ – полный расход тепла на турбоустановку, НПР – приведенный теплоперепад, DО – расход пара в «голову» турбины, d – удельный расход пара, hЭЛ – КПД по производству электроэнергии (теплофикационный режим), bЭЛ – удельный расход топлива на производство электроэнергии.
Технико-экономические показатели сравниваемых вариантов
|
Обозначение, ед. измерения |
Исходный вариант |
Количество смешивающих подогревателей |
|||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
||
|
NЭЛ, МВт |
180 |
180 |
180 |
180 |
180 |
|
QТУ, МВт |
516,9 |
515,8 |
515,2 |
511,1 |
509,4 |
|
НПР, кДж/кг |
991,7 |
992,1 |
996,4 |
1002,8 |
1006,8 |
|
DО, кг/с |
185,2 |
185,1 |
184,8 |
183,1 |
182,4 |
|
d, кг/кВт.ч |
3,704 |
3,702 |
3,696 |
3,662 |
3,648 |
|
hЭЛ |
0,844 |
0,848 |
0,850 |
0,867 |
0,874 |
|
bЭЛ, г/кВт.ч |
161,7 |
160,9 |
160,4 |
157,3 |
156,0 |
Полученные результаты показывают энергетическую эффективность применения смешивающих регенеративных подогревателей взамен поверхностных. Так, электрический КПД и удельный расход топлива при использовании в тепловой схеме четырех ПНД смешивающего типа улучшаются примерно на 3,5 %. Для практической реализации можно рекомендовать заменить все поверхностные ПНД и деаэратор на четыре смешивающих подогревателя с возвышением первого подогревателя над вторым, а третьего над четвертым. Это сократит расход электроэнергии на привод насосов и их количество, т.к. потребуется лишь один перекачивающий насос между вторым и третьим подогревателями.