Регулирование тепловой нагрузки конденсатора

Режим работы конденсаторной установки сильно связан с изменением давления в конденсаторе. В общем случае, давление в конденсаторе представляет собой многопараметрическую зависимость:

(7.2)

где — коэффициент теплопередачи.

Выделим из (7.2) переменные которыми можно воздействовать на давление в конденсаторе:

ü — расход пара на конденсатор, как правило, задан режимом работы блока.

ü — можно регулировать, если на входе охлаждающей воды в насос установить направляющий аппарат, позволяющий регулировать расход циркуляционной воды в диапазоне 0,7 < < 1.0.

ü — можно частично регулировать, если, например, поставить охладительную установку, а так, в основном, это все же нерегулируемый параметр и сильно зависит от климатических условий.

Рис. 7.5. Зависимость коэффициента теплопередачи от количества теплоты необходимой для конденсации пара

ü — можно слегка регулировать за счет изменения нагрузки (рис. 7.5). При снижении нагрузки ниже некоторой величины эжекторы уже не могут справиться с отсосом воздуха из конденсатора, в связи с чем коэффициент теплопередачи начинает резко снижаться. Появление воздуха мешает теплопередаче и играет очень большую отрицательную роль.

Исходя из выше сказанного можно предположить два режима работы КУ:

1. При .

2. При .

Режим работы КУ при .

Рассмотрим график изменения давления в конденсаторе при изменении нагрузки блока (рис. 7.6).

Рис. 7.6. Зависимость изменения давления в конденсаторе от нагрузки блока в режиме

Выражение для определения температуры конденсации пара:

(7.3)

где — количество теплоты необходимое для конденсации 1 кг пара.

Учитывая (7.3), стоит предположить, что давление в конденсаторе должно изменяться пропорционально изменению нагрузки. Но экспериментальные данные показали, что при снижении на малых нагрузках давление в конденсации увеличивается. И связано это, в первую очередь, с работой эжекторов. Как было сказано ранее, при ниже некоторой нагрузки эжекторы уже не могут справиться с отсосом воздуха из конденсатора, потому как эжекторы, как и любой аппарат имеет свою производительность (см. рис. 7.6). Чаще всего воздух подсасывается в конденсатор через неплотности нестыковок турбопривода и через концевые уплотнения турбины. Воздух появляется и в группе ПНД, для чего всю группу ПНД соединяют между собой, так называемой «воздушкой», которая выводится в конденсатор. В режиме работы близкого к номинальному подсосы воздуха уменьшаются.

Также при снижении нагрузки, ниже некоторой величины , несколько ПНД оказывается в зоне вакуума и, соответственно, регенеративного эффекта от них получается уже мало. Таким образом, при нагрузке меньше 0,4 все ПНД отключают. Для избегания такой ситуации существует два решения: либо запрещается эксплуатация при ниже 0,0024 МПа, либо ставятся параллельно пусковые эжекторы, что увеличивает производительность эжекторной установки в целом.

Режим работы КУ при .

Выражение для определения температуры конденсации пара в таком режиме будет определяться как:

(7.4)

где A — обобщенная характеристика конденсатора:

здесь произведение k∙F — количество тепла на 1 °С, т.к. F — площадь подогревателя.

Анализируя (7.4), можно сделать вывод о том, что изменение давления в конденсаторе при изменении нагрузки блока является двухпараметровой задачей отношения .

График изменения давления в конденсаторе при изменении нагрузки блока представлен на рис. 7.7.

Рис. 7.7. Зависимость изменения давления в конденсаторе от нагрузки блока в режиме

Как видно из графика, в области регулирования циркуляционной воды мы можем регулировать величину давления в конденсаторе. Вне этой области, в условиях низких нагрузок, сохраняется закономерность характеристики для режима .

Рассмотрим теперь выбор оптимального значения давления в конденсаторе.

Допустим, имеем какое-то базовое значение давления в конденсаторе . Выявим влияние уменьшения заданного давления на некоторую величину .

Уменьшим базовое значение давления в конденсаторе. Это можно сделать только увеличением расхода циркуляционной воды, в свою очередь это приведет к увеличению потребляемой мощности циркуляционным насосом. Температура конденсации, являясь функцией от давления насыщения в конденсаторе, соответственно тоже уменьшится, что приведет к увеличению расхода пара в отборе на первый по ходу питательной воды от конденсатора ПНД. Следовательно мощность ЦНД понизится.

Происходящую картину кратко зафиксируем в следующем виде:

(7.5)

С другой стороны при понижении давления в конденсаторе используемый теплоперепад ЦНД увеличится, что приведет к увеличению мощности ЦНД. Кратко, происходящую картину зафиксируем следующим образом:

(7.6)

Сравнивая (7.5) и (7.6) делаем вывод о том, что уменьшение давления в конденсаторе паротурбинной установки (ПТУ) имеет неоднозначное влияние на изменение мощности ЦНД. В первом случае у нас возрастает потребление мощности циркуляционного насоса и вместе с тем падает мощность ЦНД . С другой стороны мы получаем прирост мощности ЦНД . Таким образом, оптимальное давление в конденсаторе можно определить из условия соблюдения баланса:

Задаемся несколькими значениями и строим график выигрыша.