Паросиловая установка (ПСУ)

Паросиловая установка (ПСУ)

1 – паровой котел,
2- пароперегреватель,
3 – водяной экономайзер, служащий для подогрева воды,
4 – паровая турбина,
5 – электрогенератор,
6 – конденсатор.
Паросиловая установка (ПСУ)

Цикл Ренкина ПСУ
1-2 – адиабатное расширение пара на лопатках паровой турбины,
2-3 – конденсация пара в конденсаторе,
3-4 – сжатие воды в конденсатном насосе,
4-5 – подогрев воды до температуры кипения в водяном экономайзере и котле,
5-6 – парообразование в котле,
6-1 – перегрев пара в пароперегревателе.

Цикл Ренкина ПСУ

Первый закон термодинамики для потока:
Предполагаем, что процесс адиабатный, происходит без изменения кинетической энергии:
Работа насоса:
Работа турбины:
Цикл Ренкина ПСУ

В цикле Ренкина теплота q1 подводится в процессах: 4 - 5, 5 - 6 и 6 - 1. В диаграмме i - S она равна разности энтальпий перегретого пара i1 и конденсата на входе в парогенератор i4:
Работа цикла l равна в диаграммах р - v и Т- S площади цикла 1234561, а в диаграмме i-S - разности энтальпий перегретого пара на входе в турбину i1 и на выходе из нее i2:
Цикл Ренкина ПСУ

Термический КПД цикла:
Кроме работы цикла и термического КПД к показателям, учитывающим экономичность цикла Ренкина, относят также удельные расходы пара d0 и теплоты q0. Удельный расход пара определяется как отношение часового расхода пара D0 к выработанной электроэнергии N.
Полагая КПД электрогенератора 100%, имеем:
Цикл Ренкина ПСУ

Учитывая, что 1 кВт∙ч=3600 кДж, имеем:
Цикл Ренкина ПСУ
Удельный расход теплоты находится по формуле:

Способы увеличения КПД цикла Ренкина:
промежуточный перегрев пара,
регенеративный подогрев питательной воды.
Цикл Ренкина ПСУ

В этой схеме предусмотрены две ступени турбины 3 и 5. Отработавший на лопатках первой ступени турбины 3 пар направляется во вторую ступень турбины 5, где его температура повышается до начальной температуры Т1.
Цикл Ренкина с промежуточным перегревом пара

Цикл Ренкина с промежуточным перегревом пара

Промежуточный перегрев пара позволяет повысить КПД ПСУ, если средняя температура подвода теплоты в дополнительном цикле будет выше, чем средняя температура подвода теплоты в цикле с однократным перегревом.
Промежуточный перегрев позволяет значительно увеличить сухость пара на выходе из турбины (нет эрозии лопаток турбины от работы во влажном паре).
Цикл Ренкина с промежуточным перегревом пара

1) Теоретически термический КПД цикла Ренкина можно сделать равным КПД цикла Карно с помощью регенерации теплоты, если осуществить расширение пара не по адиабате1-2, как в обычной турбине, а по политропе 7 эквидистантной линии 4-5 нагрева воды, и всю выделяющуюся при этом теплоту (площадь 1-1'-7'-7) передать воде (площадь 3'-3-5-5').
Цикл Ренкина
с регенерацией теплоты

Цикл Ренкина
с регенерацией теплоты

Тепловая экономичность регенеративного цикла возрастает с увеличением числа отборов пара и теоретически становится максимальной при бесконечном числе отборов.
На практике число отборов пара на регенерацию составляет 2- 4 и не превосходит 7, а для установок высокого и сверхвысокого давления - 10, т.к. каждый лишний отбор приводит к усложнению установки и ее удорожанию.
Цикл Ренкина
с регенерацией теплоты

Теплофикационный цикл
Установки, служащие для комбинированной выработки тепла и электроэнергии, называют теплоэлектроцентралями (ТЭЦ);
они работают по так называемому теплофикационному циклу.

Одним из направлений для уменьшения теплоты q2 является увеличение давления и температуры в конденсаторе, до такой величины, чтобы параметры конденсата соответствовали требованиям теплоносителя систем отопления, горячего водоснабжения.
Р=250-3000 кПа (2,5-30 кгс/см2) – технологические цели,
Р=150-250 кПа (1,5-2,6 кгс/см2) – отопление,
или горячая вода с температурой не ниже 70-150°С.
Для увеличения давления используют турбину с противодавлением.
Теплофикационный цикл

Теплофикационный цикл