Диссертация (781919), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Применение менее жаропрочных сплавов сопровождается снижением максимальной температуры металла, поэтому при фиксированной температуре хладагента и температуре на входе в отсек применение менее жаропрочных сплавов также приводит к увеличениюотносительного расхода на охлаждение отсека. Снижение температуры хладагента при фиксированных прочих параметрах приводит к уменьшению относительного расхода на охлаждениеотсека.115Относительный расход хладагента,%706050403020100700750800850200/600400/600tхлад., °C /tмет., °C:900950t0, °C250/600300/700100010501100300/600300/80011501200350/600300/900Рисунок 2.30 – Зависимость относительного расхода хладагента от начальной температурыПовышение температуры на входе в охлаждаемый отсек для заданного материала и фиксированной температуры хладагента приводит к росту мощности охлаждаемого отсека, посколькуувеличивается количество охлаждаемых ступеней (рисунок 2.31).
По этой же причине применение менее жаропрочных сплавов при фиксированной температуре хладагента и температурена входе в отсек также сопровождается увеличением мощности охлаждаемого отсека. Уменьшение температуры хладагента при фиксированных прочих параметрах приводит к росту мощности охлаждаемого отсека, поскольку при том же количестве охлаждаемых ступеней суммар-Мощность охлаждаемого отсека,МВтный расход хладагента снижается.300250200150100700tхлад., °C /tмет., °C:750800200/600400/600850900950t0, °C250/600300/70010001050300/600300/800110011501200350/600300/900Рисунок 2.31 – Зависимость мощности охлаждаемого отсека от начальной температуры116Результаты, полученные при моделировании охлаждаемого отсека паровой турбины, былиобобщены функциональными зависимостями, описанными ниже [249].Относительный расход на охлаждение отсека можно определить по формуле (2.6).Ψхлад∙ 100%0,3662 ∙,∙ хлад.вх∙ 7,7897354115561(2.6), метгде tмет – температура металла, °C.Мощность охлаждаемого отсека паровой турбины можно определить из соотношения (2.7).охл.отс∙ 2,954 0,01294 ∙ хлад.вх 0,005809 ∙5001,0925 ∙ 10 ∙ мет1,433 ∙ 10 ∙ хлад.вх0,4898 ∙0,004659 ∙ мет0,002772 ∙мет4,792 ∙ 10∙хлад.вх∙ 15,54 0,4959 ∙ мет0,007332 ∙ мет ∙ . (2.7)Интеграция указанного выражения в расчетную модель тепловой схемы позволяет проводить оценки энергетических показателей высокотемпературного энергоблока с охлаждаемойпаровой турбиной (температуры подставляются в градусах Цельсия, а расход рабочей среды навходе в отсек – в кг/c)С применением разработанных для определения характеристик охлаждаемого отсека турбины функциональных зависимостей проведено моделирование тепловой схемы энергоблока сохлаждаемой высокотемпературной турбиной.
Разработанная математическая модель охлаждаемого отсека была интегрирована в расчетную модель конденсационного паротурбинного энергоблока, тепловая схема которого представлена на рисунке 2.32.Тепловая схема состоит из парового котла и паровой турбины, состоящей из охлаждаемыхЦВД, ЦСД и неохлаждаемого ЦНД, конденсатора, восьми регенеративных подогревателей идеаэратора. Котел имеет контур промежуточного перегрева, а питательный насос работает натрубопроводе, питающимся паром из третьего отбора. Для охлаждения ЦВД используется средасверхкритических параметров, забираемая из котла при температуре от 200 до 400 °С, а дляохлаждения ЦСД – часть рабочей среды на выходе из ЦВД. Основные параметры для даннойтепловой схемы представлены в таблице 2.8.117Рисунок 2.32 – Тепловая схема энергоблока с охлаждаемыми ЦВД и ЦСДТаблица 2.8 – Параметры тепловой схемы паротурбинного энергоблокаПараметрТемпература острого пара, °CТемпература пара промперегрева, °CДавление острого пара, МПаДавление промперегрева, МПаТемпература питательной воды, °CВнутренний относительный КПД ЦВД, %Внутренний относительный КПД ЦСД, %Внутренний относительный КПД ЦНД, %Давление в конденсаторе, кПаВеличина7207203573308892865На основе математического моделирования получены зависимости относительного расходапара на охлаждение цилиндров высокого и среднего давления от начальной температуры парадля различных сочетаний рабочей температуры металла (600-900 °С) и диапазона изменениятемпературы промежуточного перегрева от 700 до 1200 °С (рисунки 2.33 и 2.34).Относительный расход пара наохлаждение ЦВД, %1183,53,02,52,01,51,00,50,0700tмет, °C /tпп, °C8009001000Температура острого пара, °С600/700700/900800/1100600/800700/1000900/10001100600/900800/900900/11001200700/800800/1000900/1200Относительный расход пара наохлаждение ЦСД, %Рисунок 2.33 – Зависимость расхода пара на охлаждение ЦВД от начальной температуры302520151050700tмет, °C /tпп, °C:8009001000Температура острого пара, °С600/700700/900800/1100600/800700/1000900/10001100600/900800/900900/11001200700/800800/1000900/1200Рисунок 2.34 – Зависимость расхода пара на охлаждение ЦСД от начальной температурыАнализ зависимостей расходов пара на охлаждение ЦВД и ЦСД позволяет заключить следующее:1) Рост температуры пара на входе в охлаждаемые отсеки приводит к увеличению расходовна охлаждение, а повышение предельно допустимой температуры металла – к снижению расходов.1192) При одинаковой температуре рабочей среды на входе в охлаждаемые отсеки и одинаковых применяемых материалах величина расхода хладагента для ЦСД значительно больше, чемдля ЦВД.
Это связано прежде всего с более высокой температурой пара, охлаждающего ЦСД.На рисунках 2.35 и 2.36 представлены зависимости КПД и мощности энергоблока с высокотемпературной охлаждаемой турбиной от начальной температуры пара, анализ которых позволяет сделать следующие выводы:1) Рост температуры острого пара не всегда сопровождается ростом электрического КПДпаротурбинного энергоблока из-за увеличения потерь на охлаждение ЦСД.2) Рост температуры перегретого пара в области высоких температур (более 1000 °С) сопровождается снижением КПД энергоблока.
Применение более жаропрочных сплавов для ЦСДпо сравнению с ЦВД позволит избежать данного явления.Значительный расход пара на охлаждение ЦСД обусловлен его высокой начальной температурой. Рост температуры острого пара при неизменном перепаде давлений в ЦВД сопровождается увеличением температуры пара на выходе из ЦВД, который является в свою очередьхладагентом ЦСД (рисунок 2.37). Увеличение максимальной температуры металла, из которогоизготавливается высокотемпературная часть ЦВД, сопровождается снижением расхода хладагента ЦВД и приводит к некоторому росту температуры на выходе из него.53,052,5КПД блока брутто, %52,051,551,050,550,049,549,048,548,0700800900100011001200t0, °Сtмет, °C /tпп, °C600/700700/900800/1100600/800700/1000900/1000600/900800/900900/1100700/800800/1000900/1200Рисунок 2.35 – Зависимость КПД энергоблока с высокотемпературной охлаждаемой турбинойот начальной температуры пара120Мощность блока брутто, %1650155014501350125011501050950700800900100011001200t0, °С600/700700/900800/1100tмет, °C/tпп, °C:600/800700/1000900/1000600/900800/900900/1100700/800800/1000900/1200Рисунок 2.36 – Зависимость мощности энергоблока с высокотемпературной охлаждаемой тур-Tемпература пара на выходе изЦВД, °Сбиной от начальной температуры пара.900800700600500400700800900100011001200t0, °Сtмет, °C:600700800900Рисунок 2.37 – Влияние температуры острого пара на температуру пара, поступающего наохлаждение ЦСДВозможно снизить расход хладагента ЦСД за счет его предварительного охлаждения.
Вчастности, использование поверхностного теплообменника, нагреваемой средой в котором является питательная вода на входе в котел, а греющей – часть потока пара на выходе из ЦВД,121позволяет достичь значительного снижения температуры хладагента. Снижение температурыохлаждающего пара с 800 до 300 °C приводит к уменьшению его расхода почти в 10 раз и сопровождается увеличением КПД энергоблока брутто на 1,5 % (рисунок 2.38).30Относительный расход пара наохлаждение ЦСД, %КПД энергоблока брутто, %5453525150252015105493004005006007000800300400tхлад, °Сtмет, °C / t0 = tпп, °C:а) зависимость КПД энергоблока брутто оттемпературы хладагента ЦСД500600700800tхлад, °С600/900900/1200б) зависимость относительного расхода хладагента ЦСД от его начальной температурыРисунок 2.38 – Влияние температуры хладагента на энергоэффективность блокаПрименение охлаждения деталей высокотемпературной паровой турбины при начальнойтемпературе пара 700-800 °С не приводит к существенному снижению КПД энергоблока в силуотносительно небольших расходов хладагента, отбираемого на охлаждение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
