Классификация турбин. Применение турбин с регулированием отбором пара (схемы).

Теплофикация. Схема ТЭЦ. Теплофикационный цикл в ТS-диаграмме.

Теплофикация - энергоснабжение тепловых и электрических потребителей на базе комбинированного производства тепла и электроэнергии в одной технологической установке. Переход с раздельного производства энергии на теплофикацию позволяет увеличить коэффициент полезного использования топлива (КПИТ) в 1,5 раза с 55 % до 83 %.

Используемое при теплофикации тепло, как правило, является продуктом отходов производства при выработке электроэнергии или сжигании мусора. Вместо того, чтобы бесполезно отдавать это тепло в окружающую среду, его можно применить для обогрева зданий и целых кварталов города. Чем дальше удалено местонахождение источника от потребителя, тем больше тепла теряется при транспортировании. Поэтому для теплофикации предпочтительнее использовать электростанцию небольшой мощности вблизи районов концентрации населения, чем крупные, но удаленные от мест потребления. Таким образом, преимущество теплофикации состоит в том, что, наряду с экономией производственного пространства, достигается лучшее использование произведенной энергии, и поэтому стоимость такого тепла сравнительно низка.

Так как подобные энергетические установки могут быть одновременно поставщиками как тепла, так и электрического тока, их общий к.п.д. достигает 80%. Например, теплофикационные установки блочного типа обеспечивают теплом многие жилые кварталы городов. Однако в настоящее время лишь незначительная часть действующих мощностей таких энергетических установок используется наилучшим образом.

Имеется, однако, возможность повысить эффективность паросиловой установки путем увеличения, а не уменьшения давления и температуры за турбиной до такой величины, чтобы отбросную теплоту (которая составляет более половины всего количества теплоты, затраченной в цикле) можно было использовать для отопления, горячего водоснабжения и различных технологических процессов .С этой целью охлаждающая вода, нагретая в конденсаторе К, не выбрасывается в водоем, как в чисто конденсационном цикле, а прогоняется через отопительные приборы теплового потребителя ТП и, охлаждаясь в них, отдает полученную в конденсаторе теплоту. В результате станция, работающая по такой схеме, одновременно вырабатывает и электрическую энергию, и теплоту. Такая станция называется теплоэлектроцентралью (ТЭЦ).

Схема установки для совместной выработки тепловой

В электрической энергии: ПК – паровой котел; Т – паровая турбина;

К– конденсатор-подогреватель; Н – насос; ТП – тепловой потребитель. Цифры соответствуют точкам цикла в Т, s - диаграмме

Охлаждающую воду можно использовать для отопления лишь при том условии, что ее температура не ниже 70-100 ^оС. Температура пара в конденсаторе (подогревателе) К должна быть хотя бы на 10-15 ^оС выше. В большинстве случаев она получается больше 100 ^оС, а давление насыщенного пара р₂ при этой температуре выше атмосферного. Поэтому турбины, работающие по такой схеме, называются турбинами с противодавлением.

Итак, давление за турбиной с противодавлением получается обычно око-ло 4 кПа, а не 0,1-0,15 МПа, как за конденсационной турбиной. Это, конечно, приводит к уменьшению работы пара в турбине и соответствующему увеличе-нию количества отбросной теплоты. Это видно на рисунке 9.2, где полезно ис-пользованная теплота q_ц в конденсационном цикле изображается площадью 1-2^/-3^/-4^/-5-6, а при противодавлении – площадью 1-2-3-4-5-6. Площадь 2-2 ^/-3^/-4 дает уменьшение полезной работы из-за повышения давления за турбиной с р_.^.₂^/ до р₂.

Теплофикационный цикл в Т, s – диаграмме

Классификация турбин. Применение турбин с регулированием отбором пара (схемы).

По назначению турбины делятся на следующие:

-Конденсационные с выпуском всего отработанного пара в конденсатор, где поддерживается глубокий вакуум (такие турбины устанавливаются на конденсационных электростанциях для выработки электроэнергии).

-Теплофикационные с регулируемым отбором пара для производственных нужд и теплофикации с минимальным пропуском пара в конденсатор.

-Турбины с противодавлением с выдачей всего отработанного пара для производственных нужд и теплофикации.

-Турбины с ухудшенным вакуумом с выпуском пара в конденсатор с не-глубоким вакуумом и с использованием охлаждающей воды для отопления.

По способу расширения пара и действия его на рабочие лопатки турбины делятся на следующие виды:

-активные турбины;

-реактивные турбины;

-комбинированные турбины.

По числу оборотов различают

-тихоходные турбины с числом оборотов менее 3000 в минуту и быстроходные с числом оборотов 3000 и более в минуту.

По давлению:

-Турбины низкого давления, использующие отработанный пар с производ-ства;

-Турбины среднего давления от 10 до 30 атмосфер;

-Турбины высокого и сверхвысокого давления от 30 и выше атмосфер. По числу валов турбины бывают одновальные и многовальные.

По числу цилиндров турбины (в цилиндре находится ротор турбины) различаются на одноцилиндровые и многоцилиндровые с цилиндрами высокого, среднего и низкого давления с промежуточным перегревом пара.

Рисунок 9.3. Установка турбины с регулируемым отбором пара

Чтобы избавиться от такой жесткой связи, на станциях широко применяют турбины с регулируемым промежуточным отбором пара (рисунок 9.3). Такая турбина состоит из двух частей: части высокого давления (ЧВД), в которой пар расширяется от давления р₁ до давления р_отб, необходимого для теплового потребителя, и части низкого давления (ЧНД), где пар расширяется до давления р₂в конденсаторе.Через ЧВД проходит весь пар,вырабатываемый котлоагрегатом. Часть его D_отб (при давлении р_отб) отбирается и поступает к тепловому потребителю ТП. Остальной пар в количестве D_к проходит через ЧНД в конденсатор К. Регулируя соотношения между D_отб и D_к, можно независимо менять как тепловую, так и электрическую нагрузки турбины с промежуточным отбором, чем и объясняется их широкое распространение на ТЭЦ. При необходимости предусматриваются два и более регулируемых отбора с разными параметрами пара.

Наряду с регулируемыми каждая турбина имеет еще несколько нерегули-руемых отборов пара,используемых для регенеративного подогрева питательной воды, существенно повышающего термический КПД цикла.

Своеобразная «теплофикация» может осуществляться даже на чисто конденсационных станциях, где охлаждающая вода из конденсаторов используется, например, для обогрева бассейнов или водоемов, где искусственно выращивается рыба. Отбросная теплота может использоваться для обогрева парников, теплиц и т.д. Конечно, потребное в районе КЭС количество теплоты для этих целей значительно меньше общего количества отбросной теплоты, но тем не менее такое ее использование является элементом безотходной технологии – технологии будущего.