Диссертация (781919), страница 17
Текст из файла (страница 17)
Следует отметить, что относительная доля прироста электрического КПД тем больше, чем выше давление острого пара.48КПД нетто %47,54746,54645,545262728t0, °C:296003031p0, МПа65032700333435720Рисунок 2.2 – Зависимость электрического КПД нетто энергоблока от начальной температурыпара для различных значений давления перед турбиной для цикла с одним промперегревом89Прирост КПД нетто, %543210650 °Сp0 = 26 МПа700 °СПрирост t0p0 = 28 МПаp0 = 30 МПа720 °Сp0 = 35 МПаРисунок 2.3 – Прирост КПД энергоблока при повышении начальных параметров параПовышение начального давления пара неизбежно ведет к увеличению влажности в последних ступенях турбины.
Поскольку блоки УСКП предполагают использование повышенныхначальных давлений пара свыше 30 МПа, актуальным является рассмотрение вопроса выборапараметров вторичного перегрева пара. КПД цикла с применением промежуточных перегревов(промперегревов) имеет оптимальное значение в определенном диапазоне давлений. Так,например, для паротурбинных установок сверхкритических параметров оптимальное давлениеоднократного первичного перегрева находится в диапазоне от 15 до 25 % от значения начального давления пара. При двукратном промежуточном перегреве оптимальное давление первогопромежуточного перегрева составляет 25-30 % от начального, второго промежуточного перегрева – от 6 до 9 % от начального.Рассмотрим влияние применения промежуточного перегрева пара на тепловую экономичность энергоблока с УСКП.1) Однократный промежуточный перегрев параПринципиальная схема энергоблока УСКП с однократным промежуточным перегревом пара приведена на рисунке 2.1.
На рисунке 2.4 приведены зависимости КПД нетто от давленияпервого промежуточного перегрева pпп1 для различного давления свежего пара p0 – 26, 28, 30 и35 МПа, а на рисунке 2.5 представлены данные по изменению КПД энергоблока.Из полученных зависимостей видно, что оптимуму КПД соответствуют величины давленияпромежуточного перегрева в диапазоне 20-25 % от начального давления, что коррелирует сданными для блоков на сверхкритические параметры, уточняя диапазон принимаемых давлений. Оптимальное значение КПД увеличивается на 1,6 % при повышении начального давленияцикла с 26 до 35 МПа.90Помимо влияния на эффективность цикла применение промежуточного перегрева позволяет снизить влажность в последних ступенях турбины. Так, для энергоблока единичной мощностью 1000 МВт с начальными параметрами p0 = 35 МПа и t0 = 700 °С без промежуточного перегрева, влажность в последних ступенях принимает недопустимое значение 19 %, а при приме-494948,548,54848КПД нетто, %КПД нетто, %нении однократного промперегрева влажность составляет 7,42 %.47,54746,547,54746,5464645,545,54545345tпп1 = 600 °Сtпп1 = 700 °С36789 10 11pпп1, МПаtпп1 = 650 °Сtпп1 = 720 °С4tпп1 = 600 °Сtпп1 = 700 °С494948,548,5484847,54746,547,54746,5464645,545,54545tпп1 = 600 °Сtпп1 = 700 °С6789 10 11pпп1, МПаtпп1 = 650 °Сtпп1 = 720 °Сб) p0 = 28 МПаКПД нетто, %КПД нетто, %а) p0 = 26 МПа356789 10 11pпп1, МПаtпп1 = 650 °Сtпп1 = 720 °С45345tпп1 = 600 °Сtпп1 = 700 °Св) p0 = 30 МПа6789 10 11pпп1, МПаtпп1 = 650 °Сtпп1 = 720 °Сг) p0 = 35 МПаРисунок 2.4 – Зависимость КПД нетто от давления промежуточного перегрева пара pпп1 при постоянном начальном давленииОтносительное изменение КПДнетто, %911,81,51,20,90,60,3028 МПа30 МПа35 МПаp0Рисунок 2.5 – Относительное изменение КПД нетто блока УСКП от начального давления пара2) Двукратный промежуточный перегрев параНа блоках с повышенными параметрами пара практикуется применение и двукратногопромежуточного перегрева.
С одной стороны, в случае оптимального подбора параметров данное решение позволяет дополнительно увеличить эффективность цикла в сравнении с однократным промежуточным перегревом. С другой стороны, двукратный промперегрев ведет кусложнению технологии, так как появляются дополнительные потери давления в пароперегревателе, необходимо по возможности сокращать протяженность трубопроводов из дорогостоящих сплавов, предусматривать их специальную компоновку.Рассмотрим влияние двукратного промежуточного перегрева на эффективность цикла в зависимости от других важных входных параметров: начальной температуры t0 и давления p0.Принципиальная тепловая схема изображена на рисунке 2.6.Увеличение температуры вторичного перегрева при неизменном давлении всегда ведет кувеличению КПД цикла (рисунок 2.7). Однако, как и в случае с однократным промперегревом,давление вторичного пара не всегда оказывает однозначное влияние на эффективность цикла иимеет оптимальное значение.
Было проведено исследование влияния давления пара вторичногоперегрева pпп2 на эффективность цикла. В качестве допущения принято, что температурыострого пара и первого промперегрева равны, начальное давление – 30 МПа. Проводилось изменение давления первого промперегрева в диапазоне 6-10 МПа и второго от 2,5 до 5 МПа. Результаты моделирования приведены на рисунке 2.8.
При различных сочетаниях давлений промежуточных перегревов наблюдается смещение оптимума по КПД в сторону увеличения значений давления, но до определенных пределов.92Рисунок 2.6 – Принципиальная тепловая схема энергоблока УСКП с двукратным промежуточ-КПД нетто, %ным перегревом48,5548,548,4548,448,3548,348,2548,248,1548,1700705pпп2 = 3 МПа710tпп, °Сpпп2 = 4 МПа715720pпп2 = 5 МПаРисунок 2.7 – Изменение КПД нетто для энергоблока с начальными параметрами пара 30 МПаи 700 °С9348,548,548,448,3КПД нетто, %КПД нетто, %48,448,248,14848,348,248,14847,947,922,533,544,5656,57pпп2, МПаpпп1 = 6 МПаpпп1 = 8 МПа7,5 8 8,5pпп1, МПаpпп2 = 2 МПаpпп2 = 3 МПаpпп2 = 5 МПаpпп1 = 7 МПаpпп1 = 10 МПаа) зависимость КПД нетто от pпп299,510pпп2 = 2,5 МПаpпп2 = 4 МПаб) зависимость КПД нетто от pпп1Рисунок 2.8 – Зависимость КПД нетто от давлений промперегревов при p0 = 30 МПаЗависимость КПД нетто от давлений промперегревов для p0 = 35 МПа приведена на рисунке 2.9.
Характерно, что при повышении начальных параметров цикла, эффективность цикларастет, а область оптимальных значений давлении смещается в сторону их количественногоувеличения.48,7КПД нетто, %48,648,548,448,348,248,166,5pпп2 = 2 МПа77,58pпп1, МПаpпп2 = 3 МПа8,5pпп2 = 4 МПа99,510pпп2 = 5 МПаРисунок 2.9 – Зависимость КПД нетто для различных значений давлений промперегревов приp0 = 35 МПа94Оптимальное давление однократного первичного перегрева находится в диапазоне от 15 до25 % от значения начального давления пара. При двукратном промперегреве оптимальное давление первого промперегрева составляет от начального давления 25-30 %, второго промперегрева – 6-9 %.Выбороптимальнойтемпературыпитательнойводыявляетсязадачейтехнико-экономической.
На данный показатель влияет ряд факторов: цена топлива, график покрытияэлектрических нагрузок, количество отборов турбины, конфигурация схемы и ряд других. Рассмотрим термодинамические аспекты выбора температуры питательной воды.Температура питательной tпв воды определяется параметрами в подогревателе высокогодавления перед котлом. Таким образом, первым важным фактором, влияющим на оптимальноезначение температуры питательной воды, являются начальные параметры пара. На рисунке 2.10приведены результаты моделирования схемы блока с УСКП для начальных давлений 3035 МПа при постоянных температурах острого пара, первого и второго промежуточных перегревов.49КПД нетто, %48,948,848,748,648,548,4310315320p0 = 30 МПа325330tпв, °C335p0 = 33 МПа340345350p0 = 35 МПаРисунок 2.10 – Зависимость КПД нетто от температуры питательной водыПолученные кривые свидетельствуют о наличии оптимального значения температуры питательной воды для отдельного начального давления пара.
При этом наблюдается смещение оптимума при переходе от меньшего значения давления к большему в сторону больших значенийтемпературы питательной воды. Диапазон оптимальных значений температур питательной воды для начальных давлений 30-35 МПа составляет 330-340 °С.Проведено исследование влияния различных схем включения питательных установок натепловую экономичность энергоблока.
Рассмотрены одноподъемная схема включения, исполь-95зуемая в настоящий момент на крупных отечественных энергоблоках, и двухподъемная схема вкачестве возможного варианта организации подачи питательной воды. Исследованы варианты сиспользованием различных типов привода питательных насосов. На рисунке 2.11а изображенадвухподъемная принципиальная схема энергоблока с УСКП с турбоприводным питательнымнасосом (ПТН) первой ступени и электроприводным насосом (ПЭН) второй ступени.
На рисунке 2.11б изображена двухподъемная схема включения питательных насосов и группа подогревателей высокого давления (ПВД) энергоблока с УСКП с электроприводным насосом первойступени и турбоприводным питательным насосом второй ступени. Результаты расчета и некоторые параметры схем приведены в таблице 2.2.а) с турбоприводным питательным насосом пер- б) с электроприводным насосом первой стувой ступени и электроприводным второйпени и турбоприводным питательным второйРисунок 2.11 – Варианты двухподъемных принципиальных схем энергоблока с УСКП с различными питательными насосами96Таблица 2.2 – Результаты расчета различных схем включения питательной установкиСхемаМощностьКПДРасход пара в Мощность Давление отбора турблока,блокаголову турнасоса,бопривода, МПа (расМВтнетто, % бины, кг\сМВтход пара в отборе, кг/с)Одноподъемная, ПТН(6 кПа)Одноподъемная, ПЭНДвухподъемная, 2 ПЭНДвухподъемная, насос 1-ойступени ПТН (6 кПа), 2-ойступени – ПЭН.Двухподъемная, насос 1-ойступени ПЭН, 2-ой ступени– ПТН (6 кПа)Двухподъемная, 2 ПТН(6 кПа)100047,97671,0038,601,8 (40,0)48,1548,20668,45690,4538,4641,36\8,10‒‒48,17691,0041,40\8,11‒\1,8 (8,4)48,01693,3141,53\8,131.8 (43,1)\‒47,92704,7942,22\8,277,5 (41,0)\‒47,87705,742,28\8,287,5 (41,4)\0,9 (8,7)Показано, что наибольшую тепловую экономичность имеет двухподъемная схема подачипитательной воды с электроприводом насосов первой и второй ступени (рисунок 2.12б).
Следующей по уровню экономичности является двухподъемная схема с турбоприводом насосапервой ступени и электроприводом второй, затем идет одноподъемная схема с электроприводом.Преимущество электропривода можно объяснить следующим. Экономичность привода вслучае с турбоприводом в большей степени зависит от совершенства проточной части приводной турбины, что определяет ее внутренний относительный КПД, в то время как для электропривода определяющим является внутренний относительный КПД главной турбины, вырабатывающей электроэнергию, за счет которой и приводится в действие электропривод.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
