Судовые паропроизводящие установки

Регенеративные тепловые схемы КТЭУ 1-го рода

В регенеративных тепловых схемах КТЭУ 1-го рода подогрев питательной воды осуществляется паром, отбираемым из промежуточных ступеней главной турбины. Имеющиеся в главной турбине отборы пара (от одного до пяти) в основном используются для подогрева питательной воды. Но иногда часть отборов пара используют для подогрева воздуха в воздухоподогревателях главных котлов, в качестве греющего пара в испарительных установках, и для других нужд КТЭУ. Таким образом, в отличие от регенеративных схем 2-го рода, в схемах 1-го рода регенерация теплоты отделена от приводов вспомогательных механизмов. В таких тепловых схемах число водоподогревателей (ступеней подогрева питательной воды) всегда равно числу отборов пара (при условии, что все отборы идут только на подогрев питательной воды). Еще одной особенностью регенеративных схем 1-го рода является отсутствие многочисленных механизмов с турбоприводом и системы отработавшего пара. Единственным мощным турбомеханизмом, использующимся в таких схемах, является турбогенератор, который сбрасывает отработавший пар в главный конденсатор. Остальные вспомогательные механизмы электрифицированы и получают энергию для своих элекроприводов от турбогенератора.

Регенеративная тепловая схема 1-го рода с одним отбором пара и ее термодинамический цикл установки показаны на рис. 78. Пар из котла подается на главную турбину - Ог, и на единственный вспомогательный механизм турбогенератор - Овм. И турбина, и турбогенератор сбрасывают отработавший пар в главный конденсатор. Из корпуса турбины, после одной из промежуточных ступеней, производится отбор части пара. Давление отбираемого пара равно давлению за ступенью турбины, после которой он отбирается. Отобранный пар поступает в водоподогреватель поверхностного типа, отдает свое тепло нагреваемой питательной воде и конденсируется. Как и в схеме «ВПП», конденсат греющего пара дренируется в главный конденсатор, где смешивается с конденсатом турбины и турбогенератора и охлаждается. Из главного конденсатора конденсат забирается насосом, подается в трубную систему подогревателя воды, и в уже нагретом состоянии - в паровой котел.

ГК - главный котел; ГТ - главная турбина; ТГ - турбогенератор;

Кр - главный конденсатор; ВПП - водоподогреватель поверхностного типа;

Н - насос;

Рог - давление отбираемого пара (греющего пара);

Іот - энтальпия отбираемого пара; і'0т - энтальпия конденсата греющего пара.

Главный цикл тепловой схемы 1-го рода, изображенной на рис. 78, состоит из следующих процессов;

1 - 2от - расширение пара в части ступеней турбины до начала

Отбора;

2от - 2 - расширение оставшейся части пара в последующих

Ступенях турбины после отбора;

2 - 2' - конденсация отработавшего пара в главном конденсаторе;

23 - сжатие конденсата в насосе;

3 - 2'от - подогрев воды основного цикла в водоподогревателе;

2 'от - 4 - подогрев питательной воды в котле до температуры

Насыщения;

4 - 5 - испарение воды в котле;

5 -1 - перегрев пара в пароперегревателе котла.

Вспомогательный цикл КТЭУ составляют следующие процессы;

- расширение пара в части ступеней турбины до начала отбора;

2от - к - охлаждение отобранного пара в водоподогревателе до температуры насыщения;

К - 2'от - конденсация греющего пара в водоподогревателе;

1 - 2

От

2 'от - 2' - охлаждение конденсата греющего пара;

Площадь диаграммы а - 3 - 2'от - Ь характеризует уменьшение потерь теплоты в цикле КТЭУ за счет использования регенерации.

КПД регенеративной схемы КТЭУ с 1 отбором пара;

^ ^ , где Опол вг (і] І2) вот (іот І2),

О

Оз вК [і] Іо т)

ВГ Ч і2 _ вОТ (ІОТ І2)

Вк І1 _ •0 т вк — Ч0 т )

"V

Умножим и разделим на ■ (первое слагаемое)

УкКр "х р

1

Коэффициент регенерации показывает относительное уменьшение затрат тепла в котле за счет использования регенеративного подогрева питательной воды.

Преобразуем второе слагаемое; 1°Т ^ ^. г°т ^ г г1

Ок г1 ~ гот - к г1 _ гот

—

Отношение вида °т = соот называется коэффициент отбора пара;

В

Г

Коэффициент отбора показывает, какая доля пара от общего расхода через турбину идет на отбор.

Учитывая сказанное;

КрЛя т0

Подставив полученные значения, получим формулу КПД для регенеративной схемы 1-го рода;

Проанализировав выражение для КПД регенеративной тепловой схемы 1-го рода, можно сделать выводы;

КПД схемы является функцией П = / {Рот);

Функция КПД 77 = / (Рот) для

Регенеративного цикла имеет максимум при определенном значении;

В регенеративных тепловых схемах 1-го рода отсутствуют излишки отработавшего пара.

КПД регенеративных тепловых схем 1-го рода всегда выше КПД тепловых схем 2-го рода. КПД схемы 1-го рода увеличивается с увеличением числа отборов пара. Обычно число отборов пара в судовых КТЭУ составляет от трех до пяти. Каждый последующий отбор увеличивает КПД установки в меньшей степени, но значительно усложняет тепловую схему, увеличивает массогабаритные показатели КТЭУ и усложняет управление установкой.

В регенеративных тепловых схемах 1-го рода с несколькими отборами пара используется многоступенчатый подогрев питательной воды. При применении многоступенчатой регенерации в тепловых схемах могут использоваться различные типы водоподогревателей. Как правило, в первой и последней ступенях подогрева питательной воды используются водоподогреватели поверхностного типа, а в промежуточных ступенях подогрева - деаэраторы. Дренаж конденсата греющего пара из ВПП первой ступени осуществляется в главный конденсатор, из ВПП последней ступени - в деаэратор предшествующей ступени подогрева.

Нумерация отборов греющего пара производится по ходу движения пара в корпусах турбин; первый отбор - из корпуса ТВД, второй - из ресивера, третий - из корпуса ТНД.

Вг Н

ТВД
В,
Рот I
Рот II
ГК
2	2
ЮТ I	ЮТ II
1пв
Заб. Вода
ЮТ I

	Впсд впнд
€> Пн	€> Кн

Термодинамический цикл тепловой схемы 1-го рода с тремя отборами пара показан на рис. 80. Каждому отбору пара соответствует свое давление ротI, определяемое установившимся текущим давлением пара за ступенью турбины, после которой производится отбор. В каждой ступени подогрева температура питательной воды повышается до величины Т0Т1. При этом подогрев воды в самом котле до температуры насыщения производится в

Небольшом интервале температур: ЛГ = Тв - Тот 1. Площадь диаграммы а - 3 - 2'0т 1 - <3 характеризует уменьшение потерь теплоты в цикле КТЭУ с тремя отборами пара за счет использования регенерации. Причем площадь а - 3 - 2'0тш - Ь соответствует уменьшению потерь теплоты за счет первой

Ступени подогрева, площадь Ь - 2'0тш - 2'0тп - с - за счет второй ступени, и площадь с - 2'0тп - 2'0тш - 3 - за счет третьей ступени подогрева.