Когда потребителям нужно меньше тепла, теплофикационная турбина не обязательно уменьшает все потоки в одинаковой пропорции. Часть пара может по-прежнему проходить в конденсатор. Такой режим встречается летом, в начале и конце отопительного периода, а также при неполной нагрузке ТЭЦ. В книге Е. И. Бененсона и Л. С. Иоффе рассматривается, как в этих условиях меняется выгодность одно- и двухступенчатого подогрева сетевой воды. [A1]
Причина интереса к одной ступени проста: при определённой нагрузке она позволяет уменьшить одни потери. Но одновременно возникают другие. Поэтому выигрыш нельзя определить только по числу работающих подогревателей. Нужно сравнить, что происходит с обводом сетевой воды, давлением отопительного отбора и дросселированием пара. [A2]
В каких условиях сравниваются схемы
Авторы начинают с режима частичной отопительной нагрузки и конденсационного пропуска пара. При полностью открытых регулирующих диафрагмах части низкого давления возможно естественное повышение давления в регулируемом отопительном отборе. Это исходное условие рассматриваемой задачи. Оно не описывает все режимы теплофикационной турбины, а продолжительность такого режима зависит от конкретной ТЭЦ. [A2]
Для турбины с двумя отопительными отборами в книге перечислены четыре варианта: двухступенчатый подогрев с обводом обеих ступеней; с обводом только верхней ступени; с дросселированием греющего пара верхней ступени; одноступенчатый подогрев в первой ступени. В последнем случае верхняя ступень не участвует в нагреве. Обвод означает, что часть сетевой воды проходит мимо соответствующего подогрева. Одинаковый отпуск теплоты при этом может обеспечиваться разными путями воды и пара. [A2]
Чтобы сравнение имело смысл, в нём сохраняют равными расход теплоты на турбину и тепловую нагрузку. Результат оценивают по электрической мощности, а за исходный вариант принимают две ступени с обводом обеих. Для обсуждаемого семейства режимов расход свежего пара постоянен. Иначе дополнительную электрическую мощность можно было бы получить просто за счёт большего подвода энергии или меньшей отдачи тепла потребителю, и это уже было бы другое сравнение. [A2]
Что даёт и чего стоит переход к одной ступени
В части режимов одна ступень позволяет устранить обвод сетевой воды и снизить давление регулируемого отопительного отбора. Но сокращение числа ступеней само связано с потерей экономичности. К этому может добавиться дросселирование конденсационного потока в частично закрытой регулирующей диафрагме. Таким образом, полезный эффект снижения давления приходится сопоставлять с потерями, которые возникают при новом распределении потоков. [A2]
Особенно хорошо это видно при постепенном уменьшении тепловой нагрузки. Близко к верхней границе рассматриваемого диапазона выигрывают две ступени: обвод воды ещё невелик, а при одной ступени потери от дросселирования значительны. По мере снижения нагрузки через часть низкого давления проходит больше пара. При двух ступенях обвод увеличивается, зато при одной ступени дросселирование уменьшается. Два вида потерь меняются в противоположные стороны. [A3]
Почему выигрыш сначала растёт, а затем падает
В некоторой точке варианты становятся равноэкономичными: по принятому критерию они дают одинаковый результат. При дальнейшем уменьшении тепловой нагрузки в показанном сравнении выгоднее становится одна ступень. Однако её преимущество растёт лишь до определённого состояния. [A3]
Максимум прибавки мощности достигается тогда, когда дросселирования конденсационного потока уже нет, а обвод сетевого подогревателя ещё не требуется. Если уменьшать нагрузку дальше, обвод появляется и при одноступенчатом нагреве. Он остаётся меньше, чем при сопоставляемом двухступенчатом варианте, но выигрыш мощности начинает сокращаться. При нулевой тепловой нагрузке он исчезает. Значит, наибольшая выгода находится внутри рассматриваемого диапазона, а не в самом конце разгрузки. [A3]
Эта последовательность объясняет, почему нельзя рассуждать по правилу «чем меньше тепловая нагрузка, тем выгоднее одна ступень». Сначала меняется соотношение потерь обвода и дросселирования, затем дросселирование исчезает, а после этого обвод нужен уже в обоих вариантах. В каждой части диапазона сравнение определяется своим сочетанием потерь. [A3]
Почему здесь нет общей точки переключения
Положение границы равноэкономичности зависит от расхода свежего пара, расхода сетевой воды, температуры обратной воды и тепловой нагрузки. Максимальная дополнительная мощность тоже различается у разных турбин и режимов. В приведённых зависимостях нагрузку меняют через температуру прямой воды, сохраняя постоянными расход воды и температуру обратной воды. На другие способы изменения нагрузки авторы распространяют качественное сопоставление, а не готовые численные границы. [A3]
Из этого разбора можно понять причину выигрыша и условия честного сравнения схем. Для выбора режима конкретной установки нужны её собственные данные. Историческое объяснение по указанным страницам не задаёт пороги переключения, команды клапанам или диафрагмам и не обещает определённой прибавки мощности.
Источник: Е. И. Бененсон, Л. С. Иоффе. Теплофикационные паровые турбины. 2-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1986. Печатные с. 100–102; PDF 101–103.
Источники и страницы
- A1: Частичная отопительная нагрузка и конденсационный пропуск в сезонных и неполных режимах. Печатные страницы: 100.
- A2: Естественное повышение давления при полностью открытых диафрагмах; четыре варианта нагрева; критерий мощности при равной теплоте и нагрузке; конкурирующие потери. Печатные страницы: 101.
- A3: Переход через равноэкономичность, внутренний максимум выигрыша, исчезновение при нулевой нагрузке и зависимость границ от параметров. Печатные страницы: 102.