În centralele cu abur, se utilizează o pereche de lichide diferite (apă, mercur, etc.) ca fluid de lucru, dar mai des vapori de apă.
In cazanul centralei abur (1) din cauza Q1 aport de căldură. produsă prin arderea combustibilului într-un cuptor, se generează abur la o presiune constantă p1 (fig. 33). Supraîncălzitorul (2), este încălzită în continuare și se duce într-o stare de abur supraîncălzit. Din aburul supraîncălzitor intră motorul cu aburi (3) (de exemplu, turbina cu abur), unde este destins complet sau parțial la o p1 de presiune pentru a obține L1 lucru util. Aburul de evacuare este direcționată în frigider-condensator (4), în care acesta este condensat complet sau parțial la p2 presiune constantă. condens are loc prin schimb de căldură între aburul și lichidul de răcire uzat care curge printr-un condensator mai rece (4).
Fig. 33. Schema celei mai simple centrale de abur
Ciclul Rankine constă din izobata (4-1), în care căldura furnizată încălzitor, adiabatică (1-2) expansiunea vaporilor în turbina cu abur, izobata (2-3) în îndepărtarea căldurii cooler-condensator și isochore (3-4) presurizarea apă în pompă. Linie (4-a) corespunde procesului pe izobata creșterea temperaturii fluidului în aval de pompa la punctul de fierbere la presiune p1. Plot (a-b) corespunde conversiei lichidului în fierbere în aburul saturat uscat, și porțiunea (b-1) - procesul de furnizare a căldurii în supraîncălzitor pentru transformarea aburului saturat uscat în supraîncălzit.
Fig. Ciclul Rankine în coordonatele p-v (a) și T-s (b)
Lucrările efectuate de aburul din turbină sunt egale cu diferența dintre entalpiile de aburi înainte și după turbină
Lucrarea folosită pentru comprimarea apei în pompă este de asemenea determinată de diferența de entalpie a fluidului de lucru la punctele (4) și (3).
În coordonatele p-v, această lucrare este determinată de aria e-3-4-f (figura 34a). Acest lucru este foarte mic în comparație cu activitatea turbinei.
Lucrarea utilă a ciclului este egală cu lucrul turbinei, minus munca petrecută pe unitatea pompei wN
Cantitatea specifică de căldură q1. Rezumând cazanului și supraîncălzitor, este determinată din prima lege a termodinamicii (loc de muncă nu este realizată) ca diferența dintre entalpiile a fluidului de lucru în timpul alimentării cu căldură
unde h4 - Entalpia de admisie a apei calde la cazan cu abur la o presiune p2 substanțial egală în mărime la entalpia de apă care fierbe la punctul (3),
și anume h4 @ h3.
Comparând relațiile, se poate determina eficiența termică a ciclului Rankine ca raport al muncii utile primite în ciclu la cantitatea de căldură furnizată
O altă caracteristică importantă a unei centrale electrice cu abur este consumul specific de abur d. care caracterizează cantitatea de abur necesar pentru a produce 1 kWh de energie (3600 J) și este măsurată în.
Consumul specific de aburi din ciclul Rankine este
Consumul specific de abur determină dimensiunea agregatelor: cu cât este mai mare, cu atât mai mult abur este necesar pentru a produce aceeași putere.
Modalități de îmbunătățire a eficienței centralelor electrice cu abur
Eficiența termică a ciclului Rankine chiar și în instalațiile cu parametri de abur ridicat nu depășește 50%. În instalațiile reale, din cauza prezenței pierderilor interne în motor, eficiența este chiar mai mică.
Există două moduri de îmbunătățire a eficienței centralelor cu abur: creșterea parametrilor de abur în fața turbinei și complicarea schemelor de centrale electrice cu abur.
1 - generator de abur; 2 - supraîncălzitor; 3 - turbină cu aburi;
4 - condensatorul; 5 - pompă de alimentare; 6 - consumatorul de căldură
Prima direcție determină o creștere scădere de căldură în timpul expansiunii aburului în turbină (h1 - h2) și, în consecință, la o creștere a ciclului de lucru specifice și eficiența. În acest caz, transferul de căldură de-a lungul turbinelor h1-h2 poate fi în continuare mărit, reducând presiunea de spate în condensatorul instalației, adică scăderea presiunii p2. centralele electrice cu abur eficiență crescută în acest fel este conectat cu soluția unui număr de probleme tehnice dificile, în special, utilizarea unor materiale de înaltă rezistente la căldură pentru fabricarea turbinei.
Eficiența utilizării centralei electrice cu abur poate fi îmbunătățită semnificativ prin utilizarea căldurii de evacuare a aburului pentru încălzire, apă caldă, uscarea materialelor, și așa mai departe. D. În acest scop, apa de răcire încălzit în condensator (4) (Fig. 35) nu emite în rezervor, și pompată prin instalațiile de încălzire ale consumatorului de căldură (6). În astfel de instalații, stația generează energie mecanică sub forma unei lucrări utile L1 pe arborele turbinei (3) și încălzește Qt.p pentru încălzire. Aceste stații se numesc combinate de căldură și energie (CHP). Generarea combinată de energie termică și electrică este una dintre principalele metode de creștere a eficienței instalațiilor termice.
Creșterea eficienței centralei electrice cu abur în comparație cu ciclul Rankine poate fi realizată prin utilizarea așa-numitului ciclu regenerativ
(Figura 36). În această schemă, apa de alimentare care intră în cazan (1) încălzită cu abur, parțial retras din turbina (3). În cadrul acestui sistem, aburul generat în cazan (1) și supraîncălzit într-un supraîncălzitor (2) este direcționat în turbină (3), în cazul în care aceasta este o extensie a presiunii în condensator (4). Cu toate acestea, unele dintre ele după aburul din turbina și direcționată către un preîncălzitor de regenerare (6) în cazul în care se încălzește apa de alimentare prin condensare, alimentată de pompa (5) la cazan (1).
unde - proporția de abur retras din turbină și alimentată către regenerator.
Fig. 37. Graficul extinderii adiabatice a aburului într-o turbină cu selecție intermediară (a) și schimbarea cantității de abur (b)
Ecuația arată că utilizarea căldurii de regenerare duce la o scădere a activității specifice de expansiune în comparație cu un ciclu Rankine cu aceeași pereche de parametri. Cu toate acestea, calculele arată că activitatea în ciclul de regenerare scade mai lent decât consumul de căldură pentru regenerare în prezența aburului, astfel încât planta puterea aburului eficienta cu un sistem de încălzire de regenerare în rezultatul de mai sus, eficiența ciclului normal.
Utilizarea unei perechi de presiuni ridicate și foarte ridicate, în scopul de a crește eficiența plantelor intră în dificultăți serioase: de umiditate în ultimele etape ale turbinei devine atât de mare încât se reduce în mod semnificativ eficiența lamele turbinei provoacă eroziunea, poate determina eliberarea eșecului lor. De aceea, în instalațiile cu abur ridicat parametrii necesari pentru a aplica o așa numită supraîncălzirii intermediară a aburului, ceea ce conduce de asemenea la o eficiență mai mare a instalației (fig. 38).
Fig. 38. Schema centralei electrice cu aburi cu supraîncălzire intermediară a aburului:
1 - generator de abur; 2 - supraîncălzitor; 3 - turbină de înaltă presiune (HPT); 4 - turbină cu presiune joasă (LPT); 5 - condensatorul; 6 - pompă de alimentare; 7 - supraîncălzitor intermediar; 8 - consumator
centrala abur cu preîncălzirea intermediar de abur, după expansiune în turbina de înaltă presiune (3) pereche atribuită supraîncălzitor speciale (7), în cazul în care acesta este încălzit sub presiune la doilea rand o PPN temperatură. care este, de obicei, oarecum mai mică decât temperatura t1. Aburul supraîncălzit intră în turbina de joasă presiune (4), extinderea acesteia la p2 presiune finală și părăsește condensatorul (5) (fig. 39).
Umiditatea aburului după turbină în prezența supraîncălzirii cu aburi este mult mai mică decât ar fi fără ea (x1> x2) (fig.39). Utilizarea supraîncălzirii intermediare în condiții reale dă o creștere a eficienței cu aproximativ 4%. Acest câștig este obținut nu numai prin creșterea eficienței relative a turbinei de joasă presiune, dar prin creșterea turbinei totală de expansiune a aburului de lucru pentru presiuni joase și înalte. Faptul este că suma segmentelor și. Caracterizarea funcționării turbinelor cu înaltă și joasă presiune este mai mare decât segmentul 1-e. care caracterizează lucrarea de expansiune în turbina instalației, în care nu se aplică supraîncălzirea intermediară a aburului (figura 39b).
Fig. 39. Procesul de extindere a aburului într-o instalație cu supraîncălzire intermediară
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: