Статьи, публикации, архив номеров Статьи, публикации, архив номеров | | | | | | | | | | | | | | | | Наука для практики 01.07.2009 Утилизация теплоты пара концевых уплотнений турбин с противодавлением малой мощности Утилизация теплоты пара концевых уплотнений турбин с противодавлением малой мощности Практически все предприятия разных отраслей промышленности нуждаются в производственном паре различных параметров, а также в горячей воде для отопления, горячего водоснабжения, вентиляции и кондиционирования. В ряде случаев теплоснабжение предприятий производится от ТЭЦ, на которых основным типом двигателя является паровая турбина. Благодаря хорошим технико-экономическим характеристикам, приемлемой цене, высокой надежности и большому ресурсу работы [1] паровые турбины находят широкое применение на объектах современной энергетики. Однако работа всех тепловых двигателей, в том числе паровой турбины, сопряжена с рядом потерь энергии, что в сложившихся экономических условиях требует разработки и реализации дополнительных мероприятий по их снижению. Рассмотрим некоторые схемы утилизации теплоты пара концевых уплотнений турбин с противодавлением малой мощности. Помимо основного потока пара, совершающего работу, в ступенях турбины существует ряд неизбежных протечек, которые снижают ее КПД [1]. Протечки пара могут возникать из-за недостатков конструкции в различных стыках между деталями, например между валом турбины и ее корпусом. Для сокращения указанных потерь в турбостроении широко применяются системы лабиринтовых уплотнений: концевые и диафрагменные [2]. Диафрагменные уплотнения препятствуют протеканию пара мимо ступени, концевые ЂЂЂ выходу пара избыточного давления в атмосферу или попаданию воздуха в конденсатор. Отличительной особенностью системы концевых уплотнений турбин с противодавлением является наличие избыточного давления пара как в передних (ПКУ), так и в задних концевых уплотнениях (ЗКУ) [3]. У турбин с противодавлением, а также с противодавлением и отбором производства ОАО «Калужский турбинный завод» (с начальным давлением пара 3,4 МПа) ПКУ состоит из трех камер, а ЗКУ ЂЂЂ из двух. Пар из первой камеры ПКУ поступает в трубопровод отборного пара. Далее пар из второй камеры ПКУ и первой камеры ЗКУ эжектируется струйным подогревателем (ПС), который утилизирует теплоту протекающего пара. Из последних камер ПКУ и ЗКУ минимальное количество пара отводится через вестовые трубы турбины в машинный зал. Перечень паровых турбин, в комплекте с которыми используется ПС, представлен в табл. 1. Таблица 1 Паровые турбины производства ОАО «Калужский турбинный завод» с начальным давлением пара 3,4 МПа (в комплекте со струйным подогревателем) Тип паровой турбины Тип струйного подогревателя с противодавлением с противодавлением и отбором Р-12-3,4/0,5-1 Р-12-3,4/0,1 Р-6-3,4/0,5-1 Р-4-3,4/0,5-1 Р-2,5-3,4/0,3-1 ПР-12-3,4/1,0/0,1 ПР-6-3,4/1,5/0,5-1 ПР-6-3,4/1,0/0,5-1 ПР-6-3,4/1,0/0,1-1 ПР-6-3,4/0,5/0,1-1 ПС-1М Р-12-3,4/1,0 Р-6-3,4/1,0-1 Р-4-3,4/1,5-1 Р-1,4-3,4/1,3 ЂЂЂ ПС-2М Для надежной работы системы концевых уплотнений турбины расход и температуру воды через ПС необходимо поддерживать в строгих пределах (табл. 2). В качестве охлаждающей воды в ПС применяется химически очищенная вода (ХОВ). На ТЭЦ она используется для восполнения внутренних и внешних потерь теплоносителя в цикле станции, и, следовательно, ее расход определяется именно этими потерями. Таблица 2 Характеристики струйного подогревателя [4] Характеристика Тип струйного подогревателя ПС-1М ПС-2М Расход ХОВ не менее), м3/ч 20 30 Температура ХОВ (не более), `С 40 40 Давление ХОВ (не менее), МПа 0,35 0,35 Количество отводимого пара, кг/ч 1 000 2 000 Турбины производства ОАО «Калужский турбинный завод» применяются как на ТЭЦ объединенной энергетической системы, так и на ТЭЦ промышленных предприятий. В ходе эксплуатации турбин выяснилось, что на ТЭЦ не всегда имеется необходимое количество ХОВ для эффективной работы ПС [5]. Это приводит к тому, что на ряде ТЭЦ в ПС частично направляют конденсат, возвращаемый с производства, температура которого не соответствует значениям из табл. 2. Известны факты, когда из-за отсутствия ХОВ требуемых параметров и горячих потоков производственного конденсата ПС полностью отключался. Очевидно, что такие режимы работы оборудования приводят к увеличению протечек пара через концевые уплотнения и ухудшению технико-экономических показателей ТЭЦ. Даже в нормальном режиме работы системы концевых уплотнений, например турбины Р-6-3,4/0,5-1, потери энергии с протечками пара уменьшают возможную выработку электроэнергии и отпуск теплоты (рис. 1). Характер наклона кривых на рис. 1 сформировался в результате зависимости протечек пара через ПКУ и ЗКУ от электрической мощности турбины Р-6-3,4/0,5-1. Теплоту пара концевых уплотнений, обладающую низким потенциалом, можно частично утилизировать в детандер-генераторных агрегатах (ДГА) или в теплонасосных установках (ТНУ), смонтированных на ТЭЦ. Сегодня ДГА применяются на крупных ТЭЦ с паровыми турбинами большой единичной мощности [6]. Что касается ТНУ, то информация об их применении на ТЭЦ отсутствует. В этой статье я хочу показать, что утилизация теплоты пара концевых уплотнений в схемах с ДГА и ТНУ с точки зрения системной экономии топлива может рассматриваться как энергоэффективное мероприятие для ТЭЦ малой мощности, на которых эксплуатируются турбины, представленные в табл. 1. В качестве примера рассмотрим схему утилизации теплоты пара концевых уплотнений паротурбинной установки Р-6-3,4/0,5-1 с применением ДГА (рис. 2). Пар поступает на турбину от двух паровых котлов ТП-35-3,9-440. Через ДГА (10) протекает весь природный газ, необходимый для работы паровых котлов. В рассмотренной схеме применяются два ДГА электрической мощностью 50 кВт, один из которых отключается при работе паротурбинной установки на малых нагрузках. ХОВ циркулирует по замкнутому контуру и соответствует параметрам, указанным в табл. 2. Недогрев природного газа в подогревателе природного газа (5) принимался как 5 `С. Избыточная теплота ХОВ после подогревателя природного газа отводится через охладитель уплотнений (7) для поддержания температуры среды на входе в ПС (4). После охладителя уплотнений циркуляционная вода подается в вентиляторную градирню (9). Расчеты выполнялись с использованием реальных энергетических характеристик оборудования на различных режимах работы паротурбинной установки, а также с учетом количественного изменения состава работающего оборудования (рис. 3). При мощности турбины 2,5 МВт мощность ДГА несколько возрастает, т. к. один из ДГА отключается, что, в свою очередь, приводит к росту КПД оставшегося в работе агрегата. Отпуск электроэнергии от ДГА определялся как разность между выработанной ими электроэнергией
Комментариев нет:
Отправить комментарий