Файл: Эпельман Т.Е. Судовые теплоэнергетические установки и их оборудование учеб. пособие.pdf

В настоящее время в судовых ПТУ число регенеративных отбо­ ров пара от главных турбин, как правило, не превышает четырех-пяти.

Реальная тепловая схема в отличие от идеализированной должна учитывать дополнительные затраты энергии, присущие действитель­

тора 13 и конденсатор 12 испарительной установки, где частично подогревается. Главный эжектор служит для отсоса паровоздушной смеси из главного конденсатора и поддержания в нем таким образом высокого вакуума. В холодильнике эжектора смесь охлаждается, а находящийся в ней пар конденсируется. Образующийся конденсат направляется в конденсатор, а воздух выходит в атмосферу. Испа­ ритель 14 служит для приготовления дистиллята, необходимого для пополнения утечек воды и пара. Греющей средой в испарителе слу­ жит пар одного из промежуточных отборов. Конденсат греющего пара испарителя и полученный дистиллят направляются в запасную ци­ стерну питательной воды 9, откуда осуществляется пополнение ра­ бочего тела в цикле.

Из промежуточного отбора высокого давления часть пара идет в испаритель грязных конденсатов 4, производящий вторичный пар для теплообменных аппаратов 5, в которых возможно загрязнение конденсата, например подогреватели топлива. Этим самым предот­ вращается загрязнение конденсата в основном контуре.

Перегретый пар из парогенератора кроме главной турбины рас­ ходуется на турбину 1 турбогенератора судовой электростанции. Отработавший в этой турбине пар конденсируется во вспомогатель­ ном конденсаторе 20, а конденсат вспомогательным конденсатным насосом 18 через холодильник 17 вспомогательного эжектора по-

28

дается в конденсатный трубопровод главного контура после холо­ дильника главного эжектора.

Насыщенный пар из парогенератора используется в качестве рабочего пара в главном и вспомогательномзжекторах, а также в тур­ бине питательного насоса. Отработавший пар из турбины питатель­ ного насоса, работающей на повышенное противодавление, посту­ пает в деаэратор, где используется вместе с паром отбора среднего давления как греющая среда. На схеме показаны также циркуля­ ционные насосы 16 и 19, обеспечивающие прокачку главного и вспо­ могательного конденсаторов забортной водой.

подогревом питательной воды.

В рассматриваемой паротурбинной установке все вспомогатель­ ные механизмы, за исключением питательного насоса, электрифи­ цированы. Выбор парового привода для питательного насоса обу­ словлен удобством регулирования производительности в широком диапазоне режимов работы и относительно большой его мощностью.

Данная тепловая схема отличается от приведенной ранее идеали­ зированной схемы (см. рис. 10) наличием дополнительных потребителей пара непосредственно из парогенератора (турбогенератор, питательный насос, эжекторы) и из промежуточных отборов (испа­ ритель грязных конденсатов 4, испаритель испарительной уста­ новки 14). Дополнительные расходы пара в некоторой степени снижают выигрыш от регенерации тепла по сравнению с идеализиро­ ванной схемой. Частичная компенсация потерь, связанных с допол­ нительными расходами пара, достигается включениемвконденсатную линию холодильников главного и вспомогательного__эжекторов 13

29

и 17 и конденсатора испарительной установки 12. В более развитых тепловых схемах подогрев конденсата перед подогревателем низкого давления осуществляется также в маслоохладителях, конденсаторах системы отсоса пара от наружных уплотнений турбин, и т. д., что также повышает к. п. д. установки.

Тепловые схемы с регенеративными отборами пара от главных турбин широко применяют в установках, для которых характерна длительная эксплуатация на постоянных режимах (суда транспорт­ ного флота).

Рассмотренная тепловая схема, как видно из изложенного, ча­ стично включает элементы нерегенеративной схемы (в контуре турбо­ генератора) и схемы с подогревом питательной воды отработавшим паром вспомогательных двигателей (в контуре турбины питательного насоса).

В современных паротурбинных установках в ряде случаев на­ ходит применение привод генератора электрического тока и пита­ тельного насоса на ходовых режимах от главной турбины. Это ме­ роприятие положительно влияет на тепловую экономичность уста­ новки, так как главные турбины всегда имеют более высокий к. п. д., чем вспомогательные в виде самостоятельного привода.

§ 4

Паротурбинные установки с промежуточным перегревом пара

Цикл с промежуточным перегревом пара. В уста­ новках с промежуточным перегревом пар, частично расширившийся

Сложный цикл /—2—3—4—5—6—7—/ состоит как бы из двух простых циклов: основного (цикла Ренкина) /—2—3—4—5'—1 и

30

1iR

и r\tR — к. п. д. соответственно основного и дополнительного циклов.

Таким образом, к. п. д. суммарного цикла выше к. п. д. основного цикла в том случае, если т],д > r\tR. На величину прироста к. п. д. влияет отношение количества тепла, подведенного в процессе перегрева, ко всему теплу, за­ траченному в сложном цикле.

Промежуточный перегрев па­ ра является мероприятием, поз-

воляющим использовать положительное влияние высокого начального давления пара на к. п. д. цикла. Так как промежуточный перегрев сдвигает на Т — s-диаграмме процесс расширения в турбине в об­ ласти низких давлений вправо, уменьшая тем самым конечную влаж­ ность пара, появляется возможность в основном цикле начальное давление существенно повысить по сравнению с сопряженным при температуре первоначального перегрева (см. § 2).

Фактический выигрыш от применения промежуточного перегрева необходимо оценивать не по выражению (13), сопоставляя сложный цикл с основным, а сравнением к. п. д. сложного цикла с простым циклом при той же максимальной температуре перегрева и сопря­ женном с ней начальном давлении. По этой причине промежуточный перегрев может оказаться целесообразным даже в случае, если r\t <

31

В судовых паротурбинных установках температура промежуточ­ ного перегрева пара обычно принимается близкой к начальной тем­ пературе. Применение промежуточного перегрева пара позволяет повысить экономичность установки на 3—5%.

жуточный перегрев^пара сочетается с регенеративным подогревом питательной воды паром, отбираемым из промежуточных ступеней главных турбин.

втурбине высокого давления 6 направляется в промежуточный паро­ перегреватель парогенератора /, а затем расширяется последова­ тельно в турбинах среднего давления 5 и низкого давления 4. В схеме предусмотрен пятиступенчатый подогрев питательной воды в подо­ гревателях /7, 10, 8, 7 и деаэраторе 9 паром, отбираемым от главной турбины. Главный конденсатор 13 и конденсатный насос 12 выпол­ няют те же функции, что и в рассмотренных ранее установках. Гене­ ратор электрического тока 3 и питательный насос 2 на ходовых ре­ жимах приводятся в действие от промежуточных звеньев главной зубчатой передачи; все прочие вспомогательные механизмы электри­ фицированы.

Врассмотренной схеме вторичный перегрев пара осуществляется

вгазовом пароперегревателе, вмонтированном в трубную систему парогенератора. В принципе возможны и другие способы перегрева, например выполнение вторичного пароперегревателя с самостоятель­

ной топкой, перегрев свежим паром из парогенератора и др.

§ 5

Атомные паротурбинные установки

Классификация атомных паротурбинных уста­ новок. В атомных паротурбинных установках (АПТУ) для приго­ товления пара используется тепло, выделяющееся в результате ядер­ ной реакции в атомном реакторе. В зависимости от способа передачи тепла от тепловыделяющих элементов реактора рабочему телу раз­

посредством промежуточного теплоносителя.

Впервом случае атомный реактор сам является парогенератором. Во втором случае выделяющееся в реакторе тепло воспринимается промежуточным теплоносителем, а затем уже в специальном паро­ генераторе используется для парообразования.

Вкачестве промежуточного теплоносителя может служить вода под давлением, органические жидкости (например, дифенил, трифенил), жидкие металлы (натрий, сплав натрия с калием) или газы.

32