Традиционная схема подогрева сетевой воды

Для сравнения совместной работы ТН и ПТУ для получения тепловой и электрической энергии с существующей на данный момент схемой централизованного теплоснабжения от ТЭЦ необходимо провести расчет теплофикационной установки паровой турбины. Одна из наиболее совершенных теплофикационных турбин – турбина Т-250/300-23,5 производства АО «Турбомоторный завод», Екатеринбург. В тепловой схеме (рис. 3.1) Т-250/300-23,5 присутствует двухступенчатая теплофикационная установка.

Рис. 3.1. Тепловая схема теплофикационной турбины Т-250/300-23,5: ЦВД – цилиндр высокого давления; ЦСД1, ЦСД2 – цилиндры среднего давления; ЦНД – цилиндр низкого давления; Д – деаэратор; К – конденсатор; ЭГ - электрогенератор; НСП – нижний сетевой подогреватель; ВСП – верхний сетевой подогреватель

Проведенный в главе 2 анализ зависимости от внешних условий показал, что при постоянстве параметров НПИТ наиболее эффективна работа ТН при наименьшей входной температуре теплопотребителя t_В1 и минимальном значении подогрева теплопотребителя Δt_ТН. Отсюда следует, что областью применения ТН на ТЭЦ является предварительный подогрев сетевой воды перед подачей в теплофикационную установку ПТУ. Этот вывод также подтвержден в ряде публикаций [69,82].

Подобное использование ТН снижает тепловую нагрузку на нижний сетевой подогреватель ПТУ; при этом уменьшается расход пара через нижний сетевой подогреватель, увеличивается пропуск пара через ЦНД и увеличивается выработка электроэнергии.

Для определения степени эффективности подогрева сетевой воды в ТН, был проведён расчёт подогрева сетевой воды в нижнем сетевом подогревателе турбины Т-250/300-23,5. Исходные данные были взяты для условий работы турбины Т-250/300-23,5 на ТЭЦ – 21 ОАО «Мосэнерго» и из литературы [25, 30]. Они представлены в таблице 3.1.

Важным для проведения расчёта является температурный график теплосети, определяющий зависимость температуры в теплосети от температуры наружного воздуха. Температурный график теплосети, характерный для европейской части территории России, представлен на рис. 3.2 [27].

Рис. 3.2. Температурный график теплосети для европейской части территории России. – температура обратной воды теплосети; – температура прямой воды теплосети

§ Температуры прямой и обратной воды теплосети, представле

ТН, работающий на водяном паре, может быть реализован по той же схеме, что и ТН, использующий в качестве РА фреоны (рис. 3.6). Однако более эффективно применение схемы с отбором пара на выхлопе ЧНД турбины и его использование в качестве рабочего агента ТН (рис. 3.10). В этом случае в ТН не требуется использование испарителя, что снижает капитальные затраты и габаритные размеры ТН. Однако, необходимо обеспечить надежное удаление из влажного пара на выходе из ПТ жидкой фазы для обеспечения надежной работы компрессора ТН.

При применении R718 (вода) ТН работает по открытому циклу, так как в качестве РА используется непосредственно пар с выхлопа ЦНД, который после конденсации возвращается в конденсатный тракт. Это делает невозможным прямое использование методики расчёта, представленной в [11], так как она подразумевает работу ТН по замкнутому циклу.

Рис. 3.10. Использование водяного пара в качестве рабочего агента ТН КПТУ – конденсатор ПТ; КТН – конденсатор ТН; Кр – компрессор ТН

Для возможности проведения расчёта по методике [11] необходимо ввести в состав ТН идеальный испаритель (температурный напор испарителя Δt_И = 0), разделяющий поток пара с выхлопа турбины и водяной пар, использующийся в качестве рабочего агента ТН.

Данные, необходимые для расчета совместной работы ТН на водяном паре и ПТУ, приведены в таблице 3.9.

Таблица 3.9.

Параметры НПИТ и теплопотребителя в зависимости от t_H

Расчет ТН проводился для интервала температур наружного воздуха ‑15 ⁰C≤ t_H ≤ 5 ⁰C. Величина подогрева сетевой воды в ТН ∆t_ТН бралась в интервале 1 ⁰С – 20 ⁰С с шагом 1 ⁰C для каждого значения t_H.

Результаты расчета для Δt_TH = 5 ⁰C приведены в таблице 3.10.

Таблица 3.10.

Зависимость параметров ТН от t_H при Δt_TH = 5 ⁰С

Зависимость μ_ТН от величины подогрева сетевой воды ∆t_ТН и температуры наружного воздуха t_H при различных значениях Δt_TH (2, 5, 10, 15, 20,30 ⁰С) представлена на рис. 3.11.

Рис. 3.11. Зависимость коэффициента преобразования ТН от tH и ∆tТН

Исходя из (3.20), можно определить область эффективного использования ТН совместно с ПТУ. Эта область определяется выражением μ_TH > K_TP (на рис. 3.11 к этой области относится подогрев сетевой воды в ТН на ∆t_ТН = 10 ⁰С во всем диапазоне температур t_H и подогрев сетевой воды в ТН на ∆t_ТН = 15 ⁰С при t_H > –10 ⁰С). При ∆t_ТН > 20 ⁰C использование ТН становится неэффективным во всем диапазоне изменения t_H.