Источник: Журнал «Новости теплоснабжения» ,
www.ntsn.ru
Сравнительные характеристики тепловых схем мини-ТЭЦ на базе противодавленческих паровых турбин
Журнал «Новости теплоснабжения» № 2, 2005 г., www.ntsn.ru
К.т.н. В.А. Петрущенков, главный инженер, В. В. Васькин, главный конструктор, ЗАО «Невэнергопром»
В[1] рассмотрена классификация тепловых схем мини-ТЭЦ на базе противодавленческих паровых турбин, создаваемых при существующих котельных, имеющих в своем составе паровые котлы. Представляет интерес сравнение этих схем между собой с точки зрения выработки максимально возможной электрической мощности при одинаковых тепловых нагрузках энергоисточников.
Величину максимальной электрической мощности мини-ТЭЦ определяют следующие параметры: общая тепловая нагрузка котельной, соотношение видов нагрузки, противодавление паровой турбины, вид тепловой схемы мини-ТЭЦ, параметры пара на входе в турбину. Ниже приводятся зависимости максимальной электрической мощности мини-ТЭЦ на единицу отпускаемой тепловой мощности (далее удельная электрическая мощность), МВт(э)/МВт(т) в зависимости от противодавления турбины для различных тепловых схем мини-ТЭЦ и разных значений параметров пара на входе в турбину.
Для диапазона единичной мощности турбоустановок 0,5-12 МВт принимались следующие средние значения внутреннего КПД проточной части турбины
, механического КПД привода 
, КПД электрогенератора 
. Нижний предел противодавления турбины определялся предельным значением степени влажности насыщенного пара на выходе из турбины величиной 15%.
Открытые системы теплоснабжения, выработка электроэнергии на базе нагрузки ГВС
Котельные с атмосферными деаэраторами. В схеме № 1 (рис. 1а) пар после турбины 2 направляется в теплообменники (ТО) подогрева подпиточной воды 9 и в деаэраторы подпиточной воды 5, используемые в котельной до ввода в работу мини-ТЭЦ. Расчетное абсолютное давление пара для ТО котельной равно 0,7 МПа, абсолютное давление пара на входе в деаэраторы не ниже 0,12 МПа. Подогрев подпиточной воды в зимних условиях в котельной до ввода в работу мини-ТЭЦ от 5 до 42 ОС происходит в охладителях деаэрированной воды (ОДВ) 7, от 42 до 70 ОС - в пароводяных подогревателях котельной 9, от 70 до 104 ОС - в подпиточных деаэраторах 5. При вводе в работу паровой турбоустановки пар в пароводяные ТО и в деаэраторы поступает с выхлопа турбины. При снижении противодавления турбины менее 0,7 МПа температурный напор в пароводяных ТО падает, тепловая мощность и расход пара уменьшаются. Соответственно увеличивается расход пара на деаэраторы, перераспределяется нагрев подпиточной воды между ТО и деаэраторами. Для атмосферных деаэраторов в соответствии с ГОСТ 16860-88 «Деаэраторы термические» подогрев деаэрируемой воды в атмосферном деаэраторе при изменении его нагрузки от 30 до 120% составляет от 10 до 40 ОС. При 100% нагрузке номинальный нагрев воды в деаэраторе равен 34 ОС.
Зависимости удельной электрической мощности от абсолютного противодавления турбины приводятся на рис. 2 для наиболее распространенных начальных параметров свежего пара: абсолютном давлении 1,3 МПа, температуре 191 ОС; 1,3 МПа, 250 ОС; 2,3 МПа, 250 ОС; 3,4 МПа, 435 ОС.
После ввода в работу мини-ТЭЦ тепловая мощность пароводяных ТО котельной при противодавлении турбины 0,12 МПа падает в 1,9 раза, нагрев воды в них снижается с 28 до 14 ОС, соответственно нагрев воды в деаэраторах возрастает с 34 до 48 ОС. Исходя из основной характеристики деаэратора [2], при его работе на нагрузке, близкой к номинальной, в деаэраторе можно допустить нагрев воды до 48 ОС с обеспечением нормативного качества деаэрации.
Возможна реконструкция теплообменной группы котельной с увеличением поверхности теплообмена, исходя из сохранения величины подогрева подпиточной воды в пароводяных ТО на уровне 28 ОС и в деаэраторах на уровне 34 ОС. Максимальное увеличение поверхности теплообмена в 2,2 раза независимо от начальных параметров пара имеет место при противодавлении 0,12 МПа. Повышение температуры подпиточной воды на выходе из теплообменной группы до 95 ОС приведет к перераспределению потоков пара между деаэратором и подогревателями и слабо изменит расход свежего пара через турбину и электрическую мощность мини-ТЭЦ. Поэтому при реконструкции теплообменной группы целесообразно сохранить подогрев подпиточной воды на уровне 28 ОС. Соответствующие зависимости удельной электрической мощности от противодавления приведены на рис. 3.
Реконструкция пароводяных подогревателей котельной приводит к слабому повышению расхода свежего пара через турбину и электрической мощности мини-ТЭЦ, достигающему 4%, что обусловлено увеличением расхода пара через подогреватели. Приведенные зависимости на рис. 3 справедливы также для варианта установки пароводяных ТО в машзале при выводе из работы подогревателей котельной и подаче пара с выхлопа турбины на ТО машзала и деаэраторы.
Аналогичные зависимости приведены на рис. 4 и 5 для тепловых схем № 2 (рис. 1 б) и № 3 (рис. 1 в) с применением пароводяных ТО в машзале мини-ТЭЦ. В этих схемах отсутствует подача пара с выхлопа турбины на деаэраторы, что обычно обусловлено трудностями трассировки паропроводов значительного диаметра в условиях существующих котельных. Паропроводы пара с выхлопа турбины в этом случае имеют минимальную протяженность, т.к. пароводяные ТО машзала располагаются вблизи турбоагрегата.
Для схемы № 2 температура воды на входе в подогреватель машзала 9 определяется необходимостью охлаждения деаэрированной воды от 104 до 70 ОС в ОДВ 7 и равна 42 ОС. Температура воды на выходе из подогревателя может быть выбрана в пределах от 70 до 95 ОС. В диапазоне противодавлений 0,12-0,7 МПа при из-
менении температуры воды на выходе из подогревателя от 70 до 95 ОС электрическая мощность возрастает практически в 2 раза независимо от начальных параметров пара, площадь поверхности подогревателя увеличивается в 3,4-2,4 раза.
При реализации мини-ТЭЦ по схеме № 3 на ОДВ котельной 7 поступает поток подпиточной воды, подогретой в ТО машзала 9. В связи с этим ОДВ котельной необходимо реконструировать. Температура подпиточной воды, поступающей в деаэраторы, на выходе из ОДВ может находиться в пределах 70-95 ОС, на входе в ОДВ определяется необходимостью охлаждения деаэрированной воды и составляет 33-60 ОС. При повышении температуры воды на выходе из ОДВ до 70-95 ОС, площадь его поверхности должна быть увеличена в 1 ,8-6,4 раза по отношению к площади поверхности ОДВ котельной. При изменении температуры воды на выходе из ОДВ от 70 до 95 ОС электрическая мощность мини-ТЭЦ возрастает в 2 раза независимо от начальных параметров пара и величины противодавления турбины.
Для схем № 2 и № 3 возможно снижение абсолютного противодавления до 0,04 МПа (температура пара 75,9 ОС, ухудшенный вакуум, степень сухости пара на выходе из турбины более 0,85). В этом случае необходимо использовать эжекторы для отсоса паровоздушной смеси из ТО и подавать пар в деаэраторы от парового коллектора котельной через редуцирующие устройства. При низком противодавлении турбины температура воды на выходе из подогревателя ограничена значением температуры конденсации пара с учетом минимального температурного напора, принятого равным 5 ОС. Для схемы № 2 при обеспечении максимально возможного нагрева воды в ТО машзала имеет место максимум электрической мощности при абсолютном противодавлении 0,1 МПа, что объясняется перераспределением расхода пара между ТО машзала и деаэратором при низком противодавлении. Оптимальное противодавление определяется давлением насыщения, соответствующим температуре подпиточной воды на выходе из подогревателя машзала с учетом минимального температурного напора в ТО, принятого в расчетах равным 5 ОС.
Сравнение схем № 1-3 показывает, что в диапазоне противодавлений 0,12-0,7 МПа максимальная удельная электрическая мощность обеспечивается схемой № 1 при проведении реконструкции пароводяных ТО котельной. Величина удельной электрической мощности в зависимости от противодавления изменяется от 0,128 до 0,037 МВт(э)/МВт(т) при начальных параметрах пара 1,3 МПа, 191 ОС и от 0,209 до 0,116 МВт(э)/МВт(т) при начальных параметрах пара 3,4 МПа, 435 ОС. Уменьшение электрической
мощности в схемах № 2 и № 3 в сравнении со схемой № 1 составляет не более 10% при подаче подпиточной воды в деаэраторы при температуре 95 ОС и около 50% - при температуре 70 ОС. В диапазоне противодавлений 0,04-0,12 МПа максимальная электрическая мощность обеспечивается схемой № 3 при проведении глубокой реконструкции ОДВ котельной с увеличением площади поверхности теплообмена в 6,4 раза.
Котельные с вакуумными деаэраторами. В котельных с вакуумными деаэраторами в соответствии с ГОСТ 16860-88 подогрев деаэрируемой воды в вакуумном деаэраторе при изменении нагрузки от 30 до 120% должен составлять от 15 до 25 ОС. При нагрузке деаэратора 100% нагрев воды в деаэраторе равен 20 ОС. Подогрев подпиточной воды в зимних условиях до ввода в работу мини-ТЭЦ происходит от 5 до 50 ОС за счет смешения с греющим потоком деаэрированной воды, подогретой в теплообмен-ном оборудовании котельной до 130-150 ОС. При наличии химводоподготовки подпиточной воды ее подогрев производится в 2 этапа: от 5 до 20-30 ОС в рекуперативных подогревателях и далее до 50-60 ОС за счет смешения с греющим потоком.
Cтраницы: 1 | 2 | следующая >>
скачать архив.zip(431 кБт)
Обсудить на форуме
Другие Статьи
Эта статья была опубликована в журнале "Новости теплоснабжения"
Журнал «Новости теплоснабжения» - это практические рекомендации для оказания конкретной помощи теплоснабжающим организациям, промышленным предприятиям с самостоятельным тепловым хозяйством и соответствующим подразделениям административных органов, отвечающим за качество теплоснабжения. подробнее...