WSPOMAGANIE DECYZJI W ZAKRESIE POPRAWY EFEKTYWNOŚCI PRACY część II Charakterystyka działań modernizacyjnych moŝliwych do praktycznego zastosowania na przykładzie turbiny 200 MW A). Modernizacja kadłuba wewnętrznego części WP a - nowy układ przepływowy, b - usunięcie stopnia regulacyjnego, c - modernizacja uszczelnień wewnętrznych, d - modernizacja dławnicy przedniej, e - modernizacja kanałów dolotowych. Rys. 4.2. Część wysokopręŝna (WP) badanej turbiny Uwagi: 1. Efekt modernizacji: wszystkie wymienione działania modernizacyjne powodują wzrost sprawności wewnętrznej części WP, a w konsekwencji zmniejszenie jednostkowego zuŝycia ciepła. 2. Nowy układ przepływowy cz. WP moŝe być typu akcyjnego lub reakcyjnego.
2 3. Stopień regulacyjny w wersji obecnej jest najmniej sprawnym elementem układu przepływowego cz. WP. 4. Dławnica przednia w wersji obecnej nie spełnia swojego zadania. 5. Zmniejszenie przecieków pary przez dławnicę przednią spowoduje spadek temperatury pary w upuście I do wartości wynikającej z procesu rozpręŝania. 6. Nowy kadłub wewnętrzny naleŝy zaprojektować tak, by mógł współpracować ze starym kadłubem zewnętrznym.
3 Modernizacja kanałów dolotowych Para do części WP doprowadzana jest z dwóch komór zaworowych. KaŜda z komór zawiera po jednym zaworze odcinającym i po jednym zaworze regulacyjnym. Poprzez zawory regulacyjne para dopływa do dwóch odpowiednio ukształtowanych w kadłubie wewnętrznym półspiral. Takie styczne doprowadzenie pary pozwala w maksymalnym stopniu wykorzystać energię kinetyczną pary dolotowej. Układ zasilania części WP turbiny ze spiralą dolotową Pierwszy stopień części WP zasilany przy pomocy półspiral wykonany jest jako promieniowo osiowy Stopień promieniowo osiowy
4 B). Wymiana kompletnej części WP turbiny na nową Uwagi: 1. Efekt modernizacji: podobny jak w punkcie poprzednim 2. Zmniejszenie jednostkowego zuŝycia ciepła jest większe niŝ w punkcie poprzednim 3. Nową kompletną część WP naleŝy zaprojektować tak, by współpracowała z istniejącą regeneracją wysokopręŝną. Podsumowanie Aktualnie osiągana sprawność cz. WP waha się w granicach od ok.78 % do ok. 81 % dla mocy nominalnej. Analiza dostępnych danych róŝnych producentów turbin wskazuje, Ŝe moŝliwe jest osiągniecie sprawności wewnętrznej cz. WP rzędu 90 %. Z przeprowadzonych analiz wynika, Ŝe podniesienie sprawności do podanego poziomu prowadzi do: - zmniejszenia jednostkowego zuŝycia ciepła o około 120-190 kj/kwh. - zwiększenia mocy elektrycznej w granicach 5-8 MW. NiŜsze wartości uzyskuje się w przypadku modernizacji kadłuba wewnętrznego, większe gdy modernizujemy całą część WP.
5 C). Modernizacja kadłuba wewnętrznego części SP - nowy układ przepływowy (typu akcyjnego lub reakcyjnego) - modernizacja uszczelnień wewnętrznych - modernizacja kanałów dolotowych Uwagi: 1. Efekt modernizacji: wszystkie wymienione działania modernizacyjne powodują wzrost sprawności wewnętrznej części SP, a w konsekwencji zmniejszenie jednostkowego zuŝycia ciepła (zob. pkt A - modern. cz.wp) D). Wymiana kompletnej części SP turbiny na nową Uwagi: 1. Efekt modernizacji: podobny jak w punkcie B (modern. cz. WP) Podsumowanie Aktualnie osiągana sprawność cz. SP jest relatywnie wysoka i waha się w granicach od 86.7 % do 89.5 %. MoŜliwości podniesienia tej wartości poprzez działania modernizacyjne nie są zbyt duŝe. W związku z tym efekt modernizacji będzie mniejszy od opisanego dla cz. WP. Z przeprowadzonych analiz wynika, Ŝe podniesienie sprawności wewn. cz. SP do poziomu 92 % prowadzi do: - zmniejszenia jednostkowego zuŝycia ciepła o około 50-100 (160) kj/kwh ) - zwiększenia mocy elektrycznej w granicach 2-2.5 (4) MW. Nowy kadłub wewnętrzny części SP lub nowa kompletna część SP powinna współpracować z istniejącą regeneracją wysokopręŝną i niskopręŝną.
6 E). Modernizacja uszczelnień zewnętrznych - uszczelnienia zewnętrzne turbiny - zmniejszenie przecieków pary w zaworach odcinających WP i SP Uwaga: Efekt modernizacji: zmniejszenie strat nieszczelności, co prowadzi do wzrostu sprawności obiegu i zmniejszenia jednostkowego zuŝycia ciepła. F). Modernizacja zaworów - zmniejszenie strat ciśnienia Uwaga: Efekt modernizacji: zmniejszenie procesu dławienia pary, co prowadzi do wzrostu sprawności obiegu i zmniejszenia jednostkowego zuŝycia ciepła. G). Modernizacja obiegu cieplnego turbiny - zastosowanie schładzacza pary (wymiennik XW4) - zastosowanie przegrzewu wewnętrznego - modernizacja zimnego końca Uwaga: Efekt modernizacji: zwiększenie sprawności obiegu, zmniejszenie jednostkowego zuŝycia ciepła.
7 Zastosowanie schładzacza pary (wymiennik XW4) Para z pierwszego upustu SP (punkt 8 na rys. 3.1) kierowana jest do schładzacza pary - dodatkowego wymiennika regeneracji wysokopręŝnej, oznaczonego jako XW4 do cz. NP WP SP XW4 XW3 XW2 XW1
8 Przegrzew wewnętrzny Idea przegrzewu wewnętrznego polega na wprowadzeniu do układu dodatkowego wymiennika para-para, w którym następuje schłodzenie pary przed skierowaniem jej do wymiennika regeneracyjnego. Ciepło odebrane zwiększa entalpię pary do następnej grupy stopni.
9 Wpływ sprawności na temperaturę pary na wylocie z części WP i pracę przegrzewacza wtórnego Zastosowanie bardziej sprawnego układu przepływowego powoduje obniŝenie się temperatury pary na wylocie z cz. WP. ObniŜenie entalpii pary musi być zrekompensowane w przegrzewaczu wtórnym. Ten fakt moŝe być powodem modernizacji (rozbudowania) przegrzewacza wtórnego Przykład Wpływ sprawności wewnętrznej cz. WP na temperaturę pary wylotowej t wyl [ o C] 340 330 JW3 320 310 300 75 80 85 90 95 η WP [%] Podsumowanie W realnym zakresie zmian sprawności (do 90 %) temperatura pary wylotowej obniŝy się z 326 o C do ok. 308 o C. Ten spadek powoduje zwiększenie strumienia ciepła doprowadzonego do pary w przegrzewaczu wtórnym. Średnio strumień ciepła wzrasta o około 6 MW (z ok. 74 do ok. 80 MW). Stanowi to wzrost o ok. 8 % w stosunku do ciepła doprowadzonego przed modernizacją.