Солнечная электростанция 30кВт - бизнес под ключ за 27000$

15.08.2018 Солнце в сеть




Производство оборудования и технологии
Рубрики

Підвищення параметрів ци клів ПТУ

Існуючі у світовій енергетиці тенденції підвищення ефективності ТЕС на основі нетрадиційних енерготехнологій не виключають пошук шляхів підвищення економічності традиційних ПТУ і ГТУ на основі під­вищення початкових параметрів робочого тіла.

Успіх реалізації цього напряму багато в чому визначається розвитком технологій одержання дешевих сплавів, які характеризуються високою термостійкістю і потрібно. міцністю. Звичайні низьколеговані сталі, що застосовують для виготовлення роторів і циліндрів сучасних парових тур — бін, мають температурні обмеження 540… 565 °С.

Розроблені останнім часом модифіковані феритні сталі разом з вико­ристанням системи внутрішнього охолодження дозволяють підняти почат­кову температуру до 580 °С і вище. Використання аустенітних сталей збільшує початкову температуру до 600.630 °С і тиск — до 31 МПа.

Для підвищення початкових параметрів пари існують також обме­ження термодинамічного характеру на початковий тиск. Це наочно ілюс­трують діаграми циклів ПТУ, подані на рис. 8.11.

На рис. 8.11, а площею aabcdn відображено ідеальний цикл Ренкіна для ПТУ високого тиску (р0 = 16 МПа, t0 = 540 °С). Однак такий цикл у реальних умовах не може бути реалізований у зв’язку з тим, що за назва­них параметрів процес розширення в турбіні закінчується в області воло­гої пари з низьким значенням ступеня сухості пари х, що неприпустимо через ерозію лопаток і зниження економічності роботи останніх ступенів турбіни. Щоб усунути це обмеження (яке виникає зі збільшенням почат­кового тиску пари) застосовуть проміжний перегрів пари, у результаті чого до початкового циклу Ренкіна приєднується додатковий цикл (пло­ща nefg) і стан пари наприкінці процесу розширення переміщується з точ­ки n у точку g з більшим значенням ступеня сухості.

Застосування проміжного перегріву (за певних умов) також сприяє підвищенню термодинамічної ефективності сумарного циклу.

Це можна довести якісним аналізом на основі поняття еквівалентного циклу Карно. Для початкового циклу Ренкіна еквівалентний цикл Карно, термічний ККД якого дорівнює термічному ККД циклу Ренкіна, зобра­жено площею amln (рис. 8.11, а), яка дорівнює площі вихідного циклу Ренкіна.

Підвищення параметрів ци клів ПТУ Підвищення параметрів ци клів ПТУ Подпись: (8.11)

З однаковості зазначених площ легко визначити середньотермодина­мічну температуру підведення теплоти в циклі (T1 m = Те) і його термоди­намічний ККД

де Т2 m — середньотермо динамічна температура відведення теплоти в цик­лі, однакова для порівняльних циклів, що дорівнює температурі в кон­денсаторі Тк.

В оптимальному випадку додатковий цикл проміжного перегріву па­ри (площа nefg на рис. 8.11, а) буде мати середньотермодинамічну темпе­ратуру еквівалентного циклу Карно T”m вищу, ніж середньотермо динаміч­на температура циклу Ренкіна (Т[nm = Теп> Те). У цьому разі ККД циклу промперегріву буде вищим за ККД циклу Ренкіна, що і спричинює під­вищення ефективності сумарного циклу.

За наявності відповідних конструктивних матеріалів можливе подаль — ше підвищення початкових параметрів аж до одержання надкритичних параметрів. Однак у цьому разі навіть за наявності проміжного перегріву пари кінець процесу розширення переходить до області вологої пари. Усунути цю перешкоду можна лише застосуванням двоступеневого про­міжного перегріву. Модернізований цикл (з урахуванням регенеративно­го підігріву живильної води) показано на рис. 8.11, б (площа ам ajbcdefg).

image74

Рис. 8.11. Паротурбінні циклив Т — S діаграміз докритичними (а) і надкритичними (б) параметрами пари: К — критичнаточка (для води:р^ = 22,129 МПа, Ткр = 647,3 К); х — ступінь сухості пари (х = 0,87 — граничний ступінь сухості; рк — тиск у конденсаторі парової турбіни)

Застосування надкритичних параметрів разом з оптимізованими реге­нерацією і двома проміжними перегрівами пари дозволяє істотно підви­щити середньотермо динамічну температуру підведення теплоти модерні­зованого еквівалентного циклу Карно (Тем) порівняно з Теб для базового

варіанта ПТУ з одним проміжним перегрівом пари (рис. 8.11, б), що істот­но підвищує термодинамічну ефективність.

Результати оцінок збільшення ККД з підвищенням початкових пара­метрів пари для різних формул перегріву порівняно з базовим варіантом ПТУ (р0 = 16 МПа, t0 = 540/540 °С) наведено в табл. 8.1.

Таблиця 8.1. Збільшення ефективності перетворення теплоти з підвищенням початкових параметрів пари

Параметри

пари

Формула

промперегріву, °С

Тиск у конденсаторі, кПа

Збільшення ККД, %

Докритичні

540/540

5

566/566

5

~3,5

Надкритичні

566/566/566

5

~6,3

580/580/580

2,3

~9,8

Варіант із надкритичними параметрами пари (р0 = 28,5 МПа) і по­двійним проміжним перегрівом пари використовують на данських ТЕС Skaerbaek і Nordjylland відповідно до розробки консорціуму MAN Energy і GEC Alsthom.

Оставить комментарий