Судовые паропроизводящие установки
Тепловые схемы с промежуточным перегревом пара (ППП)
В тепловых схемах КТЭУ с промежуточным перегревом пара пар, прошедший ряд ступеней турбины, направляется в промежуточный пароперегреватель котла, и после вторичного перегрева направляется обратно в турбину для окончательного расширения в оставшихся ступенях.
Существует два принципа промежуточного перегрева пара;
• газовый, при котором вторично перегреваемый пар воспринимает теплоту продуктов сгорания топлива в котле. Такой перегрев может осуществляться;
- в промежуточном пароперегревателе котла, расположенном в газоходе;
- в отдельной топке котла;
- в выносных пароперегревателях, оснащенных топками со сжиганием топлива в кипящем слое;
• паровой, при котором греющей средой является свежий пар, вырабатываемый котлом.
Применение газового перегрева пара позволяет довести температуру вторично перегретого пара до первоначальной, а при паровом перегреве - приблизительно до температуры насыщения греющего пара. Выбор способа перегрева пара зависит от начальных параметров пара, тепловой схемы установки и определяется технико-экономическими расчетами. В настоящее время в судовых КТЭУ применяется исключительно газовый перегрев пара в промежуточных пароперегревателях (котлы КВГ-80).
Тепловая схема простейшей установки с ППП (без использования регенерации) показана на рис. 81. Пар, вырабатываемый котлом, поступает в корпус ТВД. Расширившийся в ступенях ТВД пар направляется в промежуточный пароперегреватель котла, где происходит повышение его температуры (давление вторично перегреваемого пара при этом остается постоянным). После перегрева пар направляется в корпус ТНД, где окончательно расширяется и сбрасывается в главный конденсатор.
|
|
Термодинамический цикл КТЭУ с однократным промежуточным перегревом пара, включает следующие процессы;
|
1 -1' |
- расширение пара в части ступеней турбины (ТВД); |
|
1'- 1яя |
- изобарный перегрев пара в промежуточном |
|
Пароперегревателе котла; |
|
|
1 - 2 1ПП 2 ПП |
- расширение пара в последующих ступенях турбины |
|
(ТНД); |
|
|
2 - 2' 2ЯЯ 2 |
- конденсация пара в главном конденсаторе; |
|
2'- 3 |
- сжатие воды в насосе; |
|
3 - 4 |
- подогрев питательной воды в котле до температуры |
|
Насыщения; |
|
|
4 - 5 |
- испарение воды в котле; |
|
5 -1 |
- перегрев пара в пароперегревателе котла. |
При рассмотрении цикла КТЭУ с промежуточным перегревом пара видно, что сложный цикл установки состоит из двух простых циклов; основного - 1 - 2 - 2'- 3 - 4 - 5 -1, и дополнительного (присоединенного) - 1'- 1ЯЯ - 2ПП - 2 -1'. Использование промежуточного перегрева в цикле КТЭУ сдвигает конечную точку расширения пара в турбине вправо, в область больших значений степени сухости пара - х (при одинаковых начальных параметрах пара). Этот фактор позволяет существенно повысить начальные параметры пара, подаваемого на турбину и, соответственно, повысить КПД установки, тогда как увеличение начальных параметров пара без промежуточного перегрева приводит к увеличению влажности пара в последних ступенях турбины. Высокая влажность пара отрицательно сказывается на КПД самой турбины (увеличиваются потери с влажностью пара) и приводит к эрозионным разрушениям деталей проточной части. Кроме того в тепловых схемах, выполненных с ППП, уменьшается расход пара на турбину (при равной
Мощности с турбиной без ППП), и следовательно количество пара, поступающего в главный конденсатор. Уменьшение расхода пара позволяет уменьшить площадь теплообмена и массогабаритные показатели главного конденсатора и приводит к снижению количества теплоты, отдаваемой забортной воде. При этом также уменьшаются диаметры паропроводов, габариты питательных насосов, площадь испарительной поверхности нагрева главных котлов.
Вместе с тем, использование промежуточного перегрева пара приводит;
- к значительному усложнению конструкции парового котла, имеющего в своем составе дополнительные пароперегревательные поверхности нагрева;
- усложнению системы главного пара и применению дополнительных протяженных паропроводов, направляющих пар от турбины к промежуточному пароперегревателю котла и обратно в турбину;
- повышенным потерям давления пара в дополнительных паропроводах;
- усложнению системы автоматического регулирования КТЭУ;
- повышению стоимости изготовления установки;
- невозможности использования в составе установки реверсивных турбин; реверс в КТЭУ с ППП возможно осуществлять только за счет установки ВРШ. Трудность обеспечения реверса связана с тем, что при использовании ТЗХ трубная система пароперегревателя оставалась бы без охлаждения (пар при работе ТЗХ через промежуточный пароперегреватель не проходит), что привело бы к перегоранию трубной системы промежуточного пароперегревателя, находящейся в зоне высоких температур дымовых газов.
