7.5.3. Коэффициент полезного действия и расход топлива

Совершенство тепловой работы парового котла оценивается коэффициентом

полезного действия брутто , %. Так, по прямому балансу

, (7.15)

где Q_к, кДж/с - теплота, полезно отданная котлу и выраженная через тепловосприятие поверхностей нагрева:

, (7.16)

где Q_ст - теплосодержание воды или воздуха, подогреваемых в котле и отдаваемых на сторону. Теплота продувки учитывается только для D_пр > 0,02% D.

КПД котла, %, можно рассчитывать и по обратному балансу:

. (7.17)

Метод прямого баланса менее точен в основном из-за трудностей при определении в эксплуатации больших масс расходуемого топлива. Тепловые потери определяются с большей точностью, и поэтому метод обратного баланса нашел преимущественное распространение при определении КПД.

Кроме КПД брутто используется КПД нетто, показывающий эксплуатационное совершенство агрегата:

, (7.18)

где q_{с. н} - суммарный расход теплоты на собственные нужды котла, т.е. расход электрической энергии на привод вспомогательных механизмов (вентиляторов, насосов и т.д.), расход пара на обдувку и распыл мазута, подсчитанных в процентах от располагаемой теплоты.

Из выражения (7.15) определяется расход подаваемого в топку топлива В, кг/с:

. (7.19)

Так как часть топлива теряется с механическим недожогом, то при всех расчетах объемов воздуха и продуктов сгорания, энтальпий используется расчетный расход топлива В_р, кг/с, учитывающий механическую неполноту сгорания:

(7.20)

Следует заметить, что при сжигании в котлах жидкого и газообразного топлив Q₄ = 0 и Q₆ = 0.

8. Паровые турбины тэс

8.1. Основные сведения

Паровые турбины представляют собой основной тип тепловых машин (двигателей), служащих для привода электрических генераторов современных тепловых электростанций.

По сравнению с другими типами тепловых двигателей (паровыми машинами, двигателями внутреннего сгорания и газовыми турбинами) паровые турбины имеют ряд существенных преимуществ: постоянная частота вращения вала, возможность получения частоты вращения, одинаковой с частотой вращения электрогенератора, экономичность работы и большая концентрация единичных мощностей в одном агрегате. Кроме того, паровые турбины относительно просты в обслуживании и обладают способностью изменения рабочей мощности в широком диапазоне электрической нагрузки.

Принцип действия паровой турбины заключается в преобразовании тепловой энергии пара, поступающего из парогенератора, в кинетическую энергию потока пара, который, воздействуя на рабочее колесо турбины, приводит его во вращение, отдавая при этом часть своей энергии.

Принципиальная схема работы пара в турбине показана на рис. 8.1, а. Поступающий из парогенератора к турбине пар сначала проходит через сопла 1, где его потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию потока, после чего с большой скоростью направляется на рабочие лопатки 2, расположенные на ободе диска (ротора) 3 или специального барабана, закрепленного на валу турбины 4.

Рис. 8.1. Принципиальная схема работы пара в турбине:

а - турбина аксиальная: 1 - сопло; 2 - лопатки; 3 - диск; 4 - вал;

б - турбина радиального типа: 1 - подвод пара; 2 - диски;

3, 4 - рабочие лопатки; 5, 6 - валы; 7, 8 - корпус

По направлению потока пара различают осевые, или аксиальные турбины, в которых поток направлен вдоль оси ротора, и радиальные, в которых поток направлен от центра к периферии ротора (см. рис. 8.1, б).

Рабочие лопатки имеют изогнутую форму и в совокупности образуют систему криволинейных каналов (так называемую рабочую решетку). При повороте потока пара в каналах таких решеток возникают центробежные и реактивные силы, вращающие диск (ротор) и связанный с ним вал, соединенный через специальную муфту с электрическим генератором (или другим рабочим механизмом, например насосом, компрессором, воздуходувкой и т.п.).

В конструкции турбины выделяют два основных элемента: сопловые каналы (сопловые решетки) и рабочие колеса с лопатками, образующие рабочие решетки. Сопловый аппарат вместе с соответствующими рабочими лопатками образует ступень давления. Поэтому рассмотренную простейшую турбину (см. рис. 8.1, а) называют одноступенчатой. При работе современных ТЭС перепады теплоты в турбинах высоких начальных и низких конечных параметров пара могут достигать больших значений – 1200 - 1500 кДж/кг. Поэтому для создания мощных и эффективных турбин применяют многоступенчатые турбины. В качестве примера на рис. 8.2 показана схема активной турбины с тремя ступенями давления (дискового типа).

Если преобразование потенциальной энергии пара в кинетическую происходит только в сопловых решетках, то такой принцип работы пара в турбине называют активным, а соответствующие ступени турбин - активными ступенями. Если же преобразование потенциальной энергии пара происходит не только в сопловых (неподвижных), но и во вращающихся рабочих решетках, то такой принцип действия пара называют реактивным, а соответствующие ступени - реактивными.

Рис. 8.2. Активная турбина с тремя ступенями давления:

а - изменение давления пара и абсолютной скорости пара; б - поперечный

разрез турбины; 1, 9 - камеры свежего и отработавшего пара;

2, 4, 6 - сопла; 3, 5, 8 - рабочие лопатки; 7 - диафрагмы

76