Конденсационные устройства паровых турбин

КЛАССИФИКАЦИЯ ТУРБИН

МОЩНОСТЬ И КПД ТУРБИНЫ

Работа турбины как теплового двига­теля характеризуется внутренней (инди­каторной) мощностью, развиваемой ло­патками, и эффективной (на валу) мощ­ностью

Эффективная мощность N_e меньше внутренней N_i на значение механических потерь (в подшипниках, на привод вспомогательных механизмов и т д) Внут­ренняя мощность N_i меньше мощности N₀, которую развивала бы идеальная турбина, на значение внутренних потерь (от трения и завихрения в каналах, от перетечек пара в зазорах помимо сопл и т. д.)

Внутренний относительный КПД учи­тывает внутренние потери турбины и оп­ределяется отношением

(20.5)

Механические потери оцениваются меха­ническим КПД:

(20.6)

Для большинства современных турбин [14] η_oi = 0,7÷0,88; η_мех = 0,99÷0,995.

Турбины паровые стационарные для привода турбогенераторов (ГОСТ 3618— 82) выпускаются мощностью от 2,5 до 1600 МВт на параметры свежего пара р_о = 3,4÷23,5 МПа и t_o = 435÷565 °С.

Турбины изготовляются следующих типов: конденсационные (К), конденса­ционные с отопительным (теплофикаци­онным) отбором пара с давлением отбо­ра 0,18 МПа (Т), с производственным отбором пара для промышленного по­требления (П), с двумя регулируемыми отборами пара (ПТ), с противодавлени­ем (Р), с производственным отбором и противодавлением (ПР) и теплофика­ционные с противодавлением и отопи­тельным отбором пара (ТР).В обозначе­нии после буквы (тип турбины) приво­дится ее номинальная мощность в МВт, а затем номинальное давление пара (пе­ред стопорным клапаном турбины) в кгс/см². Для турбин П и ПТ в обозна­чении давления под чертой отмечается номинальное давление производственно­го отбора или противодавления турбины в кгс/см².

Пример. Турбина номинальной мощ­ностью 60 МВт на начальное давление 12,74 МПа (130 кгс/см²) с двумя регули­руемыми отборами пара — производ­ственным 1,274 МПа (13 кгс/см²) и теп­лофикационным отбором обозначается ПТ-60-130/13.

Мощные конденсационные турбины типа К характеризуются тем, что почти весь пар, пройдя через турбину, направ­ляется в конденсатор и выделяющаяся при конденсации теплота полностью те­ряется. Из нескольких промежуточных ступеней турбины часть пара отбирается для регенеративного подогрева пита­тельной воды, повышающего, как пока­зано в § 6.4, термический КПД цикла. Таких отборов, называемых нерегулируе­мыми (давление отбора колеблется при изменении нагрузки), может быть от двух до девяти.

В конденсационных турбинах типа Т, предназначенных для совместной выра­ботки электроэнергии и теплоты, пар в ко­личестве, значительно большем, чем на регенерацию, отбирается на теплофика­цию, а оставшийся, пройдя последние ступени турбины, направляется в кон­денсатор. Давление пара, отбираемого на теплофикацию, поддерживается по­стоянным, отсюда отбор называют регу­лируемым.

Турбины типа П отличаются от тур­бин типа Т лишь тем, что пар из них отбирается для промышленного потреб­ления и имеет более высокие параметры. Промышленный отбор также является регулируемым, так как потребители тре­буют постоянного давления.

Турбины типа Р отличаются от всех предыдущих типов тем, что после них отсутствует конденсатор и весь отрабо­тавший пар идет на отопление или про­изводственные нужды.

Турбинами с противодавлением явля­ются также предвключенные турбины, после которых пар используется в турби­нах среднего давления. Такие турбины применяют и для «надстройки» турбин­ного оборудования электрических стан­ций при переводе их на пар более высо­ких параметров с целью повышения эко­номичности.

При расширении пара в многоступен­чатых турбинах удельный объем его от ступени к ступени возрастает, вызывая увеличение общего объема пара, прохо­дящего через проточную часть турбины. Например, пар, входя в турбину с давле­нием 2,85 МПа и температурой 400 °С, имеет удельный объем, равный 0,103 м³/кг, а при выходе из турбины в конденсатор, где давление пара 4 кПа и влажность 12 %, удельный объем со­ставляет уже 31 м^э/кг, т. е. в 300 раз больше. Для пропуска возрастающего объема пара приходится увеличивать живое сечение сопл и лопаточных кана-

лов Но с увеличением высоты лопаток и диаметра дисков возрастают окружные скорости их движения, превышать кото­рые по условиям прочности сверх до­пустимых (н = 350-=-400 м/с) нельзя. Так как наибольшую высоту имеют ло­патки последних ступеней, то именно их пропускная способность по пару лимити­рует предельную мощность турбины

В настоящее время предельная мощ­ность однопоточной конденсационной турбины на высокое давление не превы­шает 50 МВт.

Конденсационная установка предна­значена для создания за паровой турби­ной 1(рис. 20.7) разрежения (вакуума) с целью увеличения используемого теплоперепада и повышения термического КПД паротурбинной установки. В кон­денсационную установку входят конден­сатор 2, циркуляционный 3 и конденсатный 4 насосы, а также устройство для отсасывания воздуха из конденсато­ра 5 (обычно это паровой эжектор). От­работавший пар поступает в конденсатор сверху. Соприкасаясь с поверхностью трубок, внутри которых протекает ох­лаждающая вода, пар конденсируется. Конденсат стекает вниз и из сборника конденсационным насосом подается в по­верхностные холодильники парового эжектора, а оттуда через систему регенеративных подогревателей поступает в паровой котел.

Абсолютное давление пара в конден­саторах поддерживается в пределах 3—7кПа. Теоретически абсолютное давле­ние в конденсаторе должно быть равно давлению насыщенного пара, соответ­ствующему конечной температуре ох­лаждающей воды. Однако в действитель­ности в конденсатор вместе с водяными парами поступает некоторое количество воздуха. Кроме того, воздух проникает через неплотности во фланцевых соеди­нениях конденсатора и трубопроводов, поэтому давление в конденсаторе равно сумме парциальных давлений водяного пара и воздуха. Скопления воздуха ухуд­шают вакуум в конденсаторе, т е. увели­чивают давление пара за турбиной, что снижает КПД цикла. Поэтому воздух необходимо постоянно удалять, для чего служат эжекторы. В паротурбинных установках применяются одно-, двух- и трехступенчатые эжекторы Схема од­ноступенчатого эжектора показана на рис. 20.8. В рабочее сопло подается свежий пар. Вытекающая из него струя, обладая большой кинетической энергией, увлекает за собой воздух с некоторым количеством пара из конденсатора. 8 диффузоре кинетическая энергия паро­воздушной смеси преобразуется в энер­гию давления, поэтому пар из паровоз­ душной смеси конденсируется в холо­дильнике, а насыщенный паром воздух выбрасывается в атмосферу.

Дата добавления: 2015-05-08