Termodinamicheskie_osnovy_ciklov_teploen ergeticheskih_ustanovok_A.A._Aleksandrov (850926), страница 18
Текст из файла (страница 18)
736 !03 Рне. 7.31 Рые. 7.38 няемым в нашей стране реактором ВВЭР (водо-водяной энергетический реактор), схема которой показана на рис. 7.37. Численные значения параметров, которые будут приведены в этом примере, являются некоторыми усредненными для установок такого типа. Данная АЭС является двухконтурной. В первом контуре вода, служащая одновременно и замедлителем, н теплоносителем, под давлением р„= 16,5 МПа прокачивается циркуляционным насосом ПН через реактор Р.
В реакторе она нагревается до температуры 1„= 322 С, более низкой, чем температура насыщения при этом давлении, равная 350 'С. Нагретая вода поступает в парогенератор ПГ, где, отдавая теплоту воде и пару второго контура, охлаждается до 1„3 = 289 'С, после чего направляется снова в реактор. Насьпценный пар второго контура, приготовленный в парогенераторе, имеет давление р1 = 6,2 МПа и температуру 11 = 278 'С (точка ! в Т, я-диаграмме на рис. 7.38). Основная часть его поступает в цилиндр высокого давления ЦВДтурбины, в котором адиабатно расширяется до промежуточного давления рз = 0,5 МПа (точка 2 на рис.
7.38). В этом состоянии влажный пар направляется в сепаратор С, где отделяется жидкая фаза, которая передается затем в подогреватель питательной воды (на схеме не показан). Сухой насыщенный пар с параметрами состояния 3 из сепаратора передается в паро-паровой перегреватель ПП. Здесь он при постоянном давлении р перегревается до температуры 14 = 250 С паром с параметрами состояния 7, не прошедшим через турбину. Отдавая теплоту, этот греющий пар конденсируется, и получившийся конденсат дреиируется в подогреватель питательной воды. Перегретый же пар адиабатно рас- 104 щиряется в цилиндре низкого давления ЦНД турбины до давления в конденсаторе Крз = 3 — 4 кПа.
Расход этого пара, кг/с, Оз-«з,, глс /7з — расход пара через ЦЮД, кг/с; «з — степень сухости этого пара в конце его расширения в ЦВД (точка 2 на рис. 7.38). Расход греющего пара в наро-паровой перегреватель /7„„, необходимый для перегрева пара после сепаратора, может быть определен из теплового баланса наро-парового перегревателя: ЕЗ„„= «з/3з/Ь~ — лз)/(Ь | — Ь| ).
Полный расход пара, поступающего из парогенератора, в этом случае будет рассчитываться по формуле Й~ /)з + /увы /Ч1 + «Ф4 "зЖ /зЛ. Теоретическую мощность турбины М, (принимая, что отбор пара на регенерацию отсутствует) можно рассчитать как Х~, ~ ~2Е/~! ~2) «2(/~4 ~5)л а термический КПД цикла — как Ч~ /7гР~ "г) + «гА /'з)ИЖ" ~ /М гле энтальпия воды на входе в парогенератор А находится из теплового баланса слияния потоков конденсата из конденсатора, дренажа пз паро-парового перегревателя н сепарата из сепаратора в единый поток: В~И~ — «з/7А+ /7~ А'+ /)г(! — «г)/зз'.
Как видно из приведенного примера, параметры водяного пара, тнцичные для паротурбинных установок АЭС, намного ниже, чем параметры установок обычных ТЭС. Поэтому КПД АЭС меньше, чем КПД обычных ТЭС, и составляет 28 — 30 94 против 38 — 40'Ь, характерных для крупных ТЭС. В то же время расход топлива — делящегося изотопа ззз1) — здесь на несколько порядков ниже, так как теплота сгорания его Д = 67 ° 1Оэ кДн</кг по сравнению с Д (24 — 30) 1О кДж/кг для угля и Д (40 — 45) 10 кДж/кг для газа и жидкого топлива. Удельный расход топлива на АЭС, определяемый по формуле б = 3600/(м~дэсД )> (7.30) 105 например, прн КПД станции пдэс = 0,3 составляет Ь = О,!8х х!О-з г/(кВт ч) по сравнению с удельным расходом условного топлива Ь = 305 — 340 г/(кВт ° ч) для обычной ТЭС.
Этим и обьясняется малый вклад топливной составляющей в себестоимость электроэнергии, вырабатываемой на АЭС. 7.8, Теплофикоционные циклы Как было показано при энергетическом анализе цикла (см. 9 7.4), большое количество подведенной в нем к рабочему телу теплоты отводится нижнему тепловому источнику, что является неизбежным условием выполнения второго закона термодинамики.
В конденсационной паротурбннной установке эта теплота отводится к охлаждающей конденсатор воде и сбрасывается в окружающую среду. В то же время существует огромная потребность в теплоте для отопления зданий и осуществления ряда производственных процессов. Ясно, что для этих целей не может быть использована охлаждающая конденсатор вода, так как конденсация происходит при давлении 3 — 4 кПа, что соответствует температуре 24 — 29 'С, т.е.
очень близкой к температуре окружающей среды. Для того, чтобы теплоту кондепсирующсгося пара можно было использовать для отопления, давление его повышают до 0,12 — 0.25 МПа, что позволяет нагреть циркулирующую в тепловой сети воду до !00 — !25 'С, а если этот пар используется для производственных нужд, то давление его повышают до более высоких значений. Турбину в этом случае называют тенлофнкационно11 турбиной с нрон|нводавле~иеи. Схема паротурбинной установки с такой турбиной представлена на рис. 7.39, а ее цикл в Т, в-диаграмме — на рис. 7.40.
В этой установке приготовленный в паровом котле ПК пар поступает в турбину Т, где при адиабатном расширении (процесс 1 — 2 на рис. 7.40) производит работу 1, а затем, кондепсируясь, отдает теплоту у, тепловому потребителю ТП (процесс 2 — 3 на рис. 7.40). Полученный конденсат насосом Н подается в котел (работу насоса в данном случае не учитываем), где в изобарном процессе 3 — 4 — 1 при подводе теплоты 9, снова получается пар состояния 1.
Очевидно, что при повышении давления за турбиной термический КПД цикла снизится. Но он в этом случае и не характеризует эффективность работы установки, так как в ней теперь получаются два полезных продукта — работа 1 и теплота д„отданная тепловому потребителю. Такая совместная выработка электроэнергии н теп!Об Рис. 7.41 Рис.
7.40 Рис. 7.39 лоты для отопления или производственных нужд называется тепло- 4>икаяией„а электростанция, работающая по этому принципу, — теплоэлсктроцентралью (ТЭЦ). Термодинамический выигрыш от применения теплофикации можно пояснить следующим образом. Альтернативой ее является раздельная выработка электроэнергии (работы) на конденсационной электростанции (КЭС) и теплоты в отдельной котельной.
В этом случае в котельной теплота от газообразных продуктов сгорания топлива передается тепловому потребителю прн очень болыпой разности их температур (рис. 7.41). Этот процесс характеризуется очень высокой степенью необратимости и, следовагельно, значительной потерей эксергии газов. Если же на пути передачи теплоты встроить цикл для получения работы (рис.
7.40), то эксергия газов будет использована намного полнее. У теплофикационной установки, имеющей турбину с противодавлением (рис. 7.39), выработка электроэнергии жестко связана с отпуском теплоты тепловому потребителю, так как расход пара через турбину может быть только таким, какой нужен для выработки теплоты в количестве, заданном тепловым потребителем.
Поэтому такие установки применяются там, где тепловая нагрузка достаточно постоянна (промышленный потребитель). Если же тепловое потребление значительно изменяется в зависимости от времени года (системы отопления) или других факторов, то используют теплофикационные турбины с регулируемым отбором пара. Схема такой установки показана на рис. 7 42.
Из парового котла ПК пар в количестве В поступает в турбину Т, в которой адиабатно расширяется до давления р,. При этом давлении часть пара О, отбирается в сетевой подог- !07 Рит. 7.42 Ряд. 7.43 реватель СП воды, циркулирующей в отопительной сети теплового потребителя ТП, где от него отводится теплота Д„используемая для нужд теплофикации.
Оставшийся пар продолжает адиабатное расширение в турбине до давления рз, поддерживаемого в конденсаторе К. Конденсат пара теплофикационного отбора (От) с параметрами состояния 4 (рис. 7.43) смешивается с конденсатом, поступающим из конденсатора. Получившийся поток с параметрами состояния 5 сжимается насосом Н до начального давления р1 (точка б на рис. 7.43) и направляется в котел. В зависимости от тепловой нагрузки Д, регулируется количество отбираемого пара й, и соответственно количество пара, поступающего в конденсатор. Режим работы турбины может изменяться от чисто конденсационного (нет теплового потребления) до режима, при котором почти весь пар (за исключением минимального, так называемого вентиляционного, расхода в конденсатор) уходит в отбор.
Мощность, развиваемая теплофикационной турбиной, определяется как Лг, = [(27 — 0,)(гт, — гт~) + Р~()т~ — Ь~Н7)ыЧ„т)„, (7 3!) а количество теплоты, отданной тепловому потребителю, составляет 0т ~т( тзд '44)' (7.32) Для выработки их в котле к воде подводится теплота Дн рассчитываемая по формуле В '3('т! 'та) (7.33) !08 глс Ьь = Ьз + /"„, а энтальпиЯ Ьз находитса из теплового баланса слиЯ- пня потоков конденсата: ь, =(п,ь,+(п-п,)ь,,уп.
Часовой расход топлива при этом составляет (7.34) В = 3600Я1/(Яря„) (7.35) Для характеристики эффективности применения комбинированной выработки электроэнергии и теплоты применяют несколько показателей. Одним из ннх является коэффициент использовапня теп- тнпы к=(л,+ О,)/О (7.36) который не может полноценно отражать преимущество применения тсплофикации, так как не учитывает качественное различие теплоты и работы как видов энергии. Сопоставлять с помощью него разные тсплофикациониые установки нельзя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
