Dr inż. Andrzej Tatarek Siłownie cieplne 1
Wykład 5 Projektowanie układów regeneracyjnego podgrzewania wody zasilającej 2
Układ regeneracji Układ regeneracyjnego podgrzewu wody układ łączący w jedną wspólną instalację: Kocioł parowy Turbinę parową Pompy Rurociągi parowe kondensatu i wody zasilającej 3
Podgrzew regeneracyjny Podgrzewregeneracyjnynazywamy podgrzewanie kondensatu i wody zasilającej parą wodną, która wykonała już pracę w turbinie 4
Idea regeneracji Idea regeneracyjnego podgrzewu wody zasilającej: upuszczanie pary z turbiny wywołuje straty wynikające z niewykonania przez nią pracy na odcinku upust-wylot do kondensatora upuszczanie pary zmniejsza jej ilośćdo skraplacza przez co tylko częśćciepła jest tracona w kondensatorze (oddawane wodzie chłodzącej) a pozostała jego część, w wyniku regeneracji, jest odzyskiwana w postaci zwiększonej entalpii wody zasilającej (kompensuje to z nadwyżkąww.straty pracy w turbinie) 5
Wzrost sprawności Na wzrost sprawności elektrowni z podgrzewaczem regeneracyjnym wpływa: Temperatura wody za układem regeneracji (optymalna) Liczba zastosowanych podgrzewaczy (optymalnie do 9) nakłady finansowe 6
Dobór temperatury Temperatura podgrzewania wody zasilającej w układzie regeneracji: t reg = t wz = (0,60 0,75) t wk optymalna temperatura: t reg = n n + 1 ( ) t t wk sk t reg = t wz temperatura wody zasilającej na wylocie z ostatniego przegrzewacza regeneracyjnego t wk temperatura wrzenia wody w kotle, f(p k ) temperatura nasycenia t sk temperatura skroplin na wylocie ze skraplacza n ilość stopni podgrzewania regeneracyjnego 7
Dobór temperatury Najlepszy efekt energetyczny uzyskuje sięprzy założeniu jednakowych przyrostów temperatury na poszczególnych podgrzewaczach regeneracyjnych. t p = t reg t p przyrost temperatury wody zasilającej w podgrzewaczu 1 n Z uwzględnieniem podgrzewacza spalinowego wody w kotle t p 1 = n + 1 t sk ( ) t t wk sk 8
Projektowanie układów regeneracji 1.Układ wysokoprężnych podgrzewaczy regeneracyjnych należy stosowaćza pompami zasilającymi Pompy pracująprzy niższej temperaturze i mniejszej objętości właściwej wody -zwiększa to pewnośćruchowąukładu zasilania i zmniejsza moc pompy Niższa temperatura wody na wlocie do pompy zasilającej zmniejsza niebezpieczeństwo kawitacji (w pierwszym stopniu pompy) 9
Projektowanie układów regeneracji 2. Podgrzewacze regeneracyjne, zasilane parą przegrzaną, powinny byćwyposażone w chłodnice pary Para z pierwszych upustów turbin (para świeża lub wtórnie przegrzana) jest wysoko przegrzana, co stanowi źródło dodatkowych strat -temperatura podgrzania wody zależy od temperatury skraplania pary (jest zupełnie niezależna od rzeczywistej temperatury pary) 10
Przegrzanie pary powoduje pogorszenie współczynnika przekazywania ciepła -wzrost powierzchni ogrzewalnej wymienników (większe koszty) Para przegrzana wymaga stosowania bardziej wytrzymałych(droższych) materiałów -chłodnice zmniejszają przegrzanie pary 11
Chłodnice pary Cel stosowania chłodnic pary - w chłodnicy, para oddaje ciepło przegrzania wodzie, przez co schładza się do stanu nasycenia, dzięki czemu zyskujemy: dodatkowy niewielki przyrost temperatury wody zasilającej T d zmniejszenie powierzchni ogrzewalnej podgrzewacza podstawowego 12
Chłodnice pary Podgrzewacze regeneracyjne z wstępnym chłodzeniem pary: a) z oddzielną chłodnicą, b) z wbudowaną chłodnicą, c) z chłodnicą pary i skroplin Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 13
Chłodnice pary Wpływ wstępnych chłodnic pary przegrzanej na temperaturę podgrzewania wody zasilającej Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 14
Projektowanie układów regeneracji 3.Powierzchniowe podgrzewacze regeneracyjne powinny być zabezpieczone przed zalaniem wodą przestrzeni parowej Przyczyny zalania wodą-wadliwe działanie układu odwadniającego oraz nieszczelności (np. rozerwanie rurek wodnych) Skutki nieszczelności: Przedostanie sięwody do turbiny -uszkodzenie układu łopatkowego turbiny Rozerwanie płaszcza podgrzewacza regeneracyjnego (po odcięciu połączenia podgrzewacza z upustem turbiny) liczonego na ciśnienie pary a nie wody 15
Projektowanie układów regeneracji 4. Instalacja regeneracji poza spełnieniem wymagań UDT musi byćwyposażona w automatycznie sterowane zabezpieczenia Rodzaje zabezpieczeń: samoczynnie działające zawory zwrotne - uniemożliwiające cofnięcie siępary do turbiny (nie dotyczy podgrzewaczy próżniowych pracujących przy podciśnieniu) automatyczne zawory odcinające - zabezpieczające przed przedostaniem się wody do turbiny (pęknięcie rurek podgrzewacza którymi płynie woda zasilająca) 16
Zabezpieczenia na rurociągach parowych zawory zwrotne (3) i zawory szybkozamykające (4) Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 17
Projektowanie układów regeneracji 5.Instalacje odwadniające podgrzewaczy (odprowadzania skroplin pary grzejnej) muszą być właściwie dobrane dla maksymalnych, jak i minimalnych obciążeń Cel stosowania instalacji odwadniających: Niedopuszczenie do przebijaniapary z podgrzewaczy wyższego ciśnienia: prowadzi to do wzrostu strat cieplnych grozi uszkodzeniem podgrzewacza pracującego przy niższym ciśnieniu 18
Niedopuszczenie do nadmiernego poziomu skroplin w podgrzewaczach: zmniejszenie elastyczności turbozespołu niebezpieczeństwo uruchomienia się obejść awaryjnych 19
Instalacje odwadniające Rodzaje instalacji odwadniających: Odwadniacze samoczynne typu garnki kondensacyjne-instalacje turbozespołów małych i średnich mocy (głównie w EC) Automatyczne zawory regulujące odpływ skroplin z podgrzewaczy turbozespoły dużej mocy 20
Odprowadzanie skroplin Sposoby odprowadzania skroplin pary z podgrzewaczy i wprowadzania ich do obiegu: Spływ kaskadowy (najprostszy układ) -skropliny ze stopnia wyższego spływajądo stopnia o niższym ciśnieniu (podgrzewacze WP) Spływ kaskadowy z wtłaczaniem skroplin do obiegu (układ mieszany) - układ podgrzewaczy NP 21
Wprowadzanie skroplin Sposoby wprowadzania skroplin do obiegu: Bezpośrednie odprowadzanie skroplin do skraplacza (mieszanie ich z kondensatem) Spływ skroplin do skraplacza przez rozprężacz współdziałający z kondensatorem oparów (odzyskuje sięw nim częśćentalpii skroplin) Spływ skroplin do skraplacza przez chłodnicęw której odzyskujesięczęśćciepła skroplin 22
Kaskadowy spływ skroplin Przez rozprężacz skroplin Przez chłodnicę skroplin Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 23
Wprowadzanie skroplin Układy wprowadzania skroplin do obiegu Rys. Szymocha, Zabokrzycki Elektrownie parowe 24
Projektowanie układów regeneracji 6. Przy dużych turbozespołach zaleca sięstosowanie podgrzewaczy pionowych 7. Kołnierze podgrzewaczy powinno umieszczaćsięna dole płaszcza, tak aby stale były zalane skroplinami 8. Instalacje podgrzewaczy regeneracyjnych niskoprężnych, w przypadku bloków o mocy od 500 MW można wyposażaćw podgrzewacze mieszankowe 9. Instalacje podgrzewaczy regeneracyjnych głównego obiegu cieplnego należy łączyćz podgrzewaczami pomocniczymi 25