Эксергетический КПД парогенератора АЭС

Рассмотрим определение эксергетических показателей эффективного агрегата паротурбинной части АЭС на примере конденсационной электростанции с атомными реакторами типа ВВЭР, работающей по циклу со слабо перегретым водяным паром. Тепловые схемы паровых частей таких АЭС и их циклов (рис.4.1) принципиально не отличаются от КЭС на органическом топливе.

Рис 4.1. Принципиальная тепловая схема и термодинамический цикл
паротурбинной АЭС с ВВЭР

Главным отличием АЭС от ТЭС на органическом топливе является замена котельного агрегата парогенератором, в котором производится испарение питательной воды за счет охлаждения нагреваемого в реакторе теплоносителя. В этих установках парогенератор по существу представляет собой высокотемпературный водо-водяной теплообменник, в котором передается рабочему телу цикла теплота, полученная от тепловыделяющих элементов (ТВЭЛов) в реакторе.

Эксергетический КПД такого реактора, равный отношению эксергии, полученной паром теплоты Q_п, к эксергии теплоты, полученной теплоносителем в реакторе, определится отношением вида

, (4.10)

где Д_п - выработка острого пара за исследуемый период; h_п, s_п - энтальпия и энтропия пара на выходе из парогенератора; h_в, s_в – то же, питательной воды на входе в парогенератор; DEx^сн - эксергия пара, израсходованная на его собственные нужды; Q_p - тепловая выработка реактора за тот же период; T_p - среднетермодинамическая температура теплоносителя (или теплоотдачи) в реакторе.

Соответственно, эксергетический КПД паротурбинного агрегата АЭС, имеющего развитую систему регенеративного подогрева питательной воды паром нерегулируемых отборов, промежуточную сепарацию пара и его перегрева острым паром, может быть выражена отношением

(4.11)

где Z_Т - действительная работа пара в турбине; Ex^п – эксергия, отданная водяному пару теплоносителем и определяемая как

(4.12)

Соответственно, работа пара в турбине наиболее просто может быть определена по ее тепловому балансу

, (4.13)

где h₁ и h₂ - действительные значения энтальпии острого и отработавшего пара; Д_от, h_от - расход и энтальпия пара j - го регенеративного отбора; DД_пп и D l - расход острого пара на паровой промперегрев и удельные потери его работы от необратимого теплообмена с перегреваемым паром; Д_сеп и

D l - расход пара через сепаратор и удельные потери работы этого пара в сепараторе (с учетом эксергии отводимого конденсата).

Эксергетический КПД деаэратора рассчитывается как h_ex теплообменного аппарата смешивающего типа. Уравнение его материального баланса имеет вид

(4.14)

где Д_пв - общий расход питательной воды на входе в главный питательный насос; Д - количество конденсата из i - го регенеративного подогревателя; Д - расход отборного (или дросселируемого острого) пара, направленного в деаэратор; Д_сеп - количество конденсата, отводимого в деаэратор из промежуточного сепаратора.

Если обозначить параметры конденсатов, входящих в деаэратор, и греющего пара соответственно формуле (4.14) через h_пв, s_пв, h_к, s_к,i, h_от,i, s_ос, h_сеп, s_сеп, h_п, s_п, уравнение теплового баланса примет вид

(4.15)

При этом тепловые потери в окружающую среду () считаются незначительными. Соответственно, уравнение эксергетического баланса деаэратора имеет вид

. (4.16)

Эксергетический КПД деаэратора() определяется как отношение использованной эксергии [Д_пв(h_пв - Т₀s_пв)] и израсходованной, равной правой части равенства (4.16) при исключении из нее эксергетических потерь (SDEx^пот).

При этом получим

.(4.17)

Пренебрегая незначительными утечками пара и конденсата, а также потерями на охлаждение в окружающий воздух в системе деаэрации питательной воды, его тепловой КПД можно считать равным единице. Во всяком случае, его можно рассчитать по формуле

. (4.18)

Эксергетические показатели всех составных элементов паротурбинной части АЭС рассчитываются по тем же формулам, что и обычный КЭС.

Дата добавления: 2015-07-02