Нагреватель питательной воды
Нагреватель питательной воды — это компонент электростанции, используемый для предварительного нагрева воды, подаваемой парогенерирующий в котел . [1] [2] [3] Предварительный нагрев питательной воды уменьшает необратимые явления, связанные с выработкой пара, и, следовательно, повышает термодинамический КПД системы. [4] Это снижает эксплуатационные расходы установки, а также помогает избежать теплового удара металла котла, когда питательная вода возвращается в паровой цикл.
На паровой электростанции (обычно моделируемой как модифицированный цикл Ренкина ) подогреватели питательной воды позволяют очень постепенно доводить питательную воду до температуры насыщения. Это сводит к минимуму неизбежные необратимости, связанные с передачей тепла рабочему телу (воде). См. статью о втором законе термодинамики для дальнейшего обсуждения таких необратимости .
Обсуждение и объяснение цикла
[ редактировать ]Энергия, используемая для нагрева питательной воды, обычно получается из пара, извлекаемого между ступенями паровой турбины . Следовательно, пар, который будет использоваться для выполнения работы расширения в турбине (и, следовательно, для выработки электроэнергии), не используется для этой цели. Процент массового расхода пара в общем цикле, используемый для подогревателя питательной воды, называется фракцией экстракции. [4] электростанции, и должен быть тщательно оптимизирован для достижения максимального теплового КПД поскольку увеличение этой доли приводит к снижению выходной мощности турбины.
Подогреватели питательной воды также могут представлять собой «открытого» и «закрытого» типа теплообменники . Открытый теплообменник – это теплообменник, в котором отработанный пар смешивается с питательной водой. Для этого типа нагревателя обычно требуется питательный насос как на входе, так и на выходе, поскольку давление в нагревателе находится между давлением котла и давлением конденсатора . Деаэратор – это частный случай открытого подогревателя питательной воды, предназначенный специально для удаления неконденсирующихся газов из питательной воды.
Закрытые подогреватели питательной воды обычно представляют собой кожухотрубные теплообменники , в которых питательная вода проходит по трубкам и нагревается паром, отбираемым из турбины. Они не требуют отдельных насосов до и после нагревателя для повышения давления питательной воды до давления отбираемого пара, как в случае открытого нагревателя. Однако извлекаемый пар (который, скорее всего, почти полностью конденсируется после нагрева питательной воды) затем должен быть дросселирован до давления в конденсаторе - изоэнтальпический процесс, который приводит к некоторому увеличению энтропии с небольшим снижением общей эффективности цикла:
Многие электростанции включают в себя несколько подогревателей питательной воды и могут использовать как открытые, так и закрытые компоненты. Нагреватели питательной воды используются как на электростанциях, работающих на ископаемом, так и на ядерном топливе.
экономайзер
[ редактировать ]Экономайзер служит той же цели, что и нагреватель питательной воды, но технически отличается, поскольку для нагрева не используется циркуляционный пар. На электростанциях, работающих на ископаемом топливе, экономайзер использует дымовые газы с самой низкой температурой из печи для нагрева воды перед ее поступлением в котел. Это позволяет осуществлять теплообмен между топкой и питательной водой при меньшем среднем градиенте температуры (для парогенератора в целом). Таким образом, эффективность системы еще больше увеличивается, если рассматривать ее с учетом фактического энергосодержания топлива.
Большинство атомных электростанций не имеют экономайзера. Однако конструкция атомной электростанции «Система сжигания 80+ » и ее эволюционные преемники (например, электроэнергетической корпорации Корейской APR-1400 ) включают встроенный экономайзер питательной воды. Этот экономайзер осуществляет предварительный подогрев питательной воды парогенератора на входе в парогенератор, используя теплоноситель первого контура с самой низкой температурой.
Тестирование
[ редактировать ]Широко используемым кодексом процедур, указаний и рекомендаций по определению термогидравлических характеристик закрытого подогревателя питательной воды является стандарт ASME PTC 12.1 для подогревателей питательной воды.
См. также
[ редактировать ]Коды ASME
[ редактировать ]Американское общество инженеров-механиков (ASME) публикует следующий Кодекс:
- Газотурбинные парогенераторы с рекуперацией тепла PTC 4.4
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Британская электроэнергетическая организация (1991). Практика современных электростанций: включение практики современной энергосистемы (3-е издание (комплект из 12 томов) изд.). Пергамон. ISBN 0-08-040510-Х .
- ^ Бэбкок и Уилкокс Ко. (2005). Steam: его создание и использование (41-е изд.). ISBN 0-9634570-0-4 .
- ^ Томас К. Эллиотт, Као Чен, Роберт Сванекамп (соавторы) (1997). Стандартный справочник по силовой технике (2-е изд.). МакГроу-Хилл Профессионал. ISBN 0-07-019435-1 .
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б Основы паровой энергетики. Архивировано 22 апреля 2007 г. в Wayback Machine Кеннетом Уэстоном, Университет Талсы.