В регенеративных тепловых схемах КТЭУ 1-го рода подогрев питательной воды осуществляется паром, отбираемым из промежуточных ступеней главной турбины. Имеющиеся в главной турбине отборы пара (от одного до пяти) в основном используются для подогрева питательной воды. Но иногда часть отборов пара используют для подогрева воздуха в воздухоподогревателях главных котлов, в качестве греющего пара в испарительных установках, и для других нужд КТЭУ. Таким образом, в отличие от регенеративных схем 2-го рода, в схемах 1-го рода регенерация теплоты отделена от приводов вспомогательных механизмов. В таких тепловых схемах число водоподогревателей (ступеней подогрева питательной воды) всегда равно числу отборов пара (при условии, что все отборы идут только на подогрев питательной воды). Еще одной особенностью регенеративных схем 1-го рода является отсутствие многочисленных механизмов с турбоприводом и системы отработавшего пара. Единственным мощным турбомеханизмом, использующимся в таких схемах, является турбогенератор, который сбрасывает отработавший пар в главный конденсатор. Остальные вспомогательные механизмы электрифицированы и получают энергию для своих элекроприводов от турбогенератора.
Регенеративная тепловая схема 1-го рода с одним отбором пара и ее термодинамический цикл установки показаны на рис. 78. Пар из котла подается на главную турбину — Ог, и на единственный вспомогательный механизм турбогенератор — Овм. И турбина, и турбогенератор сбрасывают отработавший пар в главный конденсатор. Из корпуса турбины, после одной из промежуточных ступеней, производится отбор части пара. Давление отбираемого пара равно давлению за ступенью турбины, после которой он отбирается. Отобранный пар поступает в водоподогреватель поверхностного типа, отдает свое тепло нагреваемой питательной воде и конденсируется. Как и в схеме «ВПП», конденсат греющего пара дренируется в главный конденсатор, где смешивается с конденсатом турбины и турбогенератора и охлаждается. Из главного конденсатора конденсат забирается насосом, подается в трубную систему подогревателя воды, и в уже нагретом состоянии — в паровой котел.
|
|
|
ГК |
|
Рис. 78. Регенеративная тепловая схема и термодинамический цикл КТЭУ с одним отбором пара. |
ГК — главный котел; ГТ — главная турбина; ТГ — турбогенератор;
Кр — главный конденсатор; ВПП — водоподогреватель поверхностного типа;
Н — насос;
Рог — давление отбираемого пара (греющего пара);
Іот — энтальпия отбираемого пара; і’0т — энтальпия конденсата греющего пара.
Главный цикл тепловой схемы 1-го рода, изображенной на рис. 78, состоит из следующих процессов;
1 — 2от — расширение пара в части ступеней турбины до начала
Отбора;
2от — 2 — расширение оставшейся части пара в последующих
Ступенях турбины после отбора;
2 — 2′ — конденсация отработавшего пара в главном конденсаторе;
23 — сжатие конденсата в насосе;
3 — 2’от — подогрев воды основного цикла в водоподогревателе;
2 ‘от — 4 — подогрев питательной воды в котле до температуры
Насыщения;
4 — 5 — испарение воды в котле;
5 -1 — перегрев пара в пароперегревателе котла.
Вспомогательный цикл КТЭУ составляют следующие процессы;
— расширение пара в части ступеней турбины до начала отбора;
2от — к — охлаждение отобранного пара в водоподогревателе до температуры насыщения;
К — 2’от — конденсация греющего пара в водоподогревателе;
1 — 2
От
2 ‘от — 2’ — охлаждение конденсата греющего пара;
Площадь диаграммы а — 3 — 2’от — Ь характеризует уменьшение потерь теплоты в цикле КТЭУ за счет использования регенерации.
КПД регенеративной схемы КТЭУ с 1 отбором пара;
^ ^ , где Опол вг (і] І2) вот (іот І2),
Оз вК [і] Іо т)
|
\р |
|
Тогда; 77 |
ВГ Ч і2 _ вОТ (ІОТ І2)
Вк І1 _ •0 т вк — Ч0 т )
"V
Умножим и разделим на ■ (первое слагаемое)
|
/~г ^ ВГ Ч1 ~ Ч2 Ч1 ~ Ч2 |
|
/~Г ^ ВГ Ч ~ Ч2 Ч1 ~ Ч2 |
|
/~Г ^ ^ ВК Ч~ ЧОТ Ч1~ Ч2 |
|
Здесь; |
|
• •! ВК Ч~ Ч2 Ч~ ЧОТ |
|
КПД цикла Ренкина ——— Коэффициент регенерации |
УкКр "х р
1
Коэффициент регенерации показывает относительное уменьшение затрат тепла в котле за счет использования регенеративного подогрева питательной воды.
Преобразуем второе слагаемое; 1°Т ^ ^. г°т ^ г г1
Ок г1 ~ гот — к г1 _ гот
—
Отношение вида °т = соот называется коэффициент отбора пара;
В
Г
Коэффициент отбора показывает, какая доля пара от общего расхода через турбину идет на отбор.
Учитывая сказанное;
|
Г ■ _ ■ Ч1 ~ Ч2 V ■ _ Чо т |
|
В0Т ІОТ Ч2 _ ^ОТ |
|
■ _ • Л Ч1 ІОТ Ч1 ~ Ч0 Т J |
|
_ ^ОТ^рЛь Р |
 |
 |
|
Так как |
КрЛя т0
Подставив полученные значения, получим формулу КПД для регенеративной схемы 1-го рода;
|
Ґ |
|
1 — ю |
|
От |
|
V |
|
V |
|
Г^Р _ Кцк |
|
Р |
 |
Проанализировав выражение для КПД регенеративной тепловой схемы 1-го рода, можно сделать выводы;
КПД схемы является функцией П = / {Рот);
Функция КПД 77 = / (Рот) для
Регенеративного цикла имеет максимум при определенном значении;
В регенеративных тепловых схемах 1-го рода отсутствуют излишки отработавшего пара.
КПД регенеративных тепловых схем 1-го рода всегда выше КПД тепловых схем 2-го рода. КПД схемы 1-го рода увеличивается с увеличением числа отборов пара. Обычно число отборов пара в судовых КТЭУ составляет от трех до пяти. Каждый последующий отбор увеличивает КПД установки в меньшей степени, но значительно усложняет тепловую схему, увеличивает массогабаритные показатели КТЭУ и усложняет управление установкой.
В регенеративных тепловых схемах 1-го рода с несколькими отборами пара используется многоступенчатый подогрев питательной воды. При применении многоступенчатой регенерации в тепловых схемах могут использоваться различные типы водоподогревателей. Как правило, в первой и последней ступенях подогрева питательной воды используются водоподогреватели поверхностного типа, а в промежуточных ступенях подогрева — деаэраторы. Дренаж конденсата греющего пара из ВПП первой ступени осуществляется в главный конденсатор, из ВПП последней ступени — в деаэратор предшествующей ступени подогрева.
Нумерация отборов греющего пара производится по ходу движения пара в корпусах турбин; первый отбор — из корпуса ТВД, второй — из ресивера, третий — из корпуса ТНД.
|
В |
|
БМ |
Вг Н
|
В тт В0Т II |
|
Тнд |
|
Ротш III |
|
Кр |
|
В |
|
ОТ III |
|
ЮТ III |
|
ЮТ III |
|
В, |
|
ОТ I |
|
|||
 |
|||
|
|||
|
|||
 |
|||
|
|||
|
|||
|
|
||
|
|
||
|
|||
|
|||
|
|||
|
ВП |
|
Вд |
 |
|
||
|
|
||
Термодинамический цикл тепловой схемы 1-го рода с тремя отборами пара показан на рис. 80. Каждому отбору пара соответствует свое давление ротI, определяемое установившимся текущим давлением пара за ступенью турбины, после которой производится отбор. В каждой ступени подогрева температура питательной воды повышается до величины Т0Т1. При этом подогрев воды в самом котле до температуры насыщения производится в
|
|
Небольшом интервале температур: ЛГ = Тв — Тот 1. Площадь диаграммы а — 3 — 2’0т 1 — <3 характеризует уменьшение потерь теплоты в цикле КТЭУ с тремя отборами пара за счет использования регенерации. Причем площадь а — 3 — 2’0тш — Ь соответствует уменьшению потерь теплоты за счет первой
Ступени подогрева, площадь Ь — 2’0тш — 2’0тп — с — за счет второй ступени, и площадь с — 2’0тп — 2’0тш — 3 — за счет третьей ступени подогрева.