Влияние начальных параметров на тепловую экономичность цикла.

Чтобы сопоставить решения и услуги для энергетических и экологических проблем, Тотал разрабатывает инновации. Инновационная стратегия относится ко всему, что делает компания. Она основывается на партнерских отношений и позволяет разрабатывать перспективные технологии и приложения.

Глобального спроса на энергию растет стабильно и быстро. Многие крупные проблемы, это создает — обеспечение безопасного снабжения, как справиться с нехваткой ресурсов нефти и газа, защиты людей и окружающей среды и энергоэффективности — пересекаются с нашей деятельности. Тотал рассчитывает на инновации для решения этих задач.

 

Pazflor проект в Анголе развертывает, полный подводных обработки и систем механизированной добычи на морском дне для добычи нефти.

Исследования и разработки (R & D) является ключевой в общей стратегии. Наши R & D расходы увеличились на 31,5% между 2008 и 2012, что позволяет:

· Активизировать наши усилия вверх по течению R & D во время наращивает R & D в новой энергии.

· Вступать в долгосрочные партнерские отношения с национальными и международными университетами мирового класса, основными лаборатории и научно-исследовательскими институтами.

· Поддерживать постоянно обновляемые глобальные сети экспертов науки, которые собирают

· Создание специализированных организаций по разработке стартапов, которые специализируются в энергетическиои секторе инновационных технологий.

Кроме того каждый бизнес реализует политику активной промышленной собственности, чтобы защитить свои инновации. В 2012 году всего подано более чем 250 патентов.

 

Ключевые инновации фокусируется на общей

Инновации пронизывает каждый из наших предприятий. Ключевыми инновациями являются:

· Оптимизация разведки и добычи нефти и газа (глубоко оффшорной разработки, производство нетрадиционных ресурсов, новые приложения обработки сейсмических данных и повышения нефтеотдачи из водохранилищ).

· Разработка и коммерчески масштабирования технологий солнечной энергии и биомассы, предложить эффективные, конкурентоспособные решения, которые могут дополнять ископаемого топлива.

· Повышение безопасности, надежности и энергоэффективности производственных мощностей и нефтехимической операций, чтобы соответствовать рыночной потребности.

· Внедрению новых функциональных, инновационные и конкурентоспособные продукты и услуги, для удовлетворения специфических требований клиентов.

· Управление и уменьшение воздействия на окружающую среду, используя меньше воды для сохранения региональных природных ресурсов, осуществлении улавливание и хранение (CCS), предотвращение загрязнения почвы, модернизации продукции и управление цикла жизни продукта.

 

Влияние начальных параметров на тепловую экономичность цикла.

При увеличении t₀ средний температурный уровень подвода теплоты в цикле увеличивается => термический КПД η_t непрерывно возрастает.

Тем-ра перегретого пара t₀ может изменяться при p₀=const, с возрастанием тем-ры перегрева КПД непрерывно повышается. Для насыщенного пара увеличение η_t происходит только до давления пара, равного примерно 16.5 МПа (до t_н ≈350°С). При дальнейшем увеличении параметров насыщенного пара КПД даже падает, это связано с тем, что влияние давления на термич-ий КПД цикла неоднозначно.

Повышение t₀ уменьшает влажность пара на выходе из турбины => снижаются потери в проточной части => улучшаются условия работы лопаток. Влага, содержащаяся в паровом потоке вызывает эрозийный износ лопаток. Влажность пара должна быть не выше 14%.

Максимально допустимое значение t₀ зависит от свойств металлов теплопередающих поверхностей оборудования. Для сталей перлитного класса t₀ ≈ 540°С, для сталей аустенитного класса t₀ ≈ 600-650°С.

С увеличением давления при t₀=const, конечная влажность пара возрастает.

Т.к. увеличение тем-ры t₀ приводит к уменьшению влажности пара ω_к, а повышение дав-я – к её увелич-ю, очевидно, что возможно такое совместное изменение этих величин, при котором конечная влаж-ть пара будет оставаться одной и той же. Начальные дав-е и тем-ра, обеспечивающие одно и то же значение конечной влажности пара, называют сопряженными начальными параметрами.

t₀=540°C

p₀=13-14 МПа

Влияние конечных параметров пара на тепловую экономичность

Заменим цикл Ренкина равноэкономичным циклом Карно:

η_t = 1-T_к/T_0экв.

 

Индексами «к» и «н» обозначены приращения η_t при соответствующем изменении конечной и начальной тем-р цикла. При одинаковых приращениях и абсолютное знач-е превышает знач-е в / раз.

Т.о. даже небольшое снижение должно оказывать существенное влияние на тепловую эконом-ть устан-ки.

При изменении p_к изменяются потери с выходной скоростью, внутр-й относит-ый КПД последней ступени турбины, расход пара в конден-р и конечная влаж-ть пара => изменение η_i и общей мощн-ти устан-ки.

 

Сначала с понижением p_к мощность растет, но затем, достигнув максимума, снижается. Это связано с тем, что при некотором давлении в минимальном сечении каналов лопаточной решетки скорость пара принимает критическое значение.

3. Регенеративный подогрев питательной воды на ТЭС без промежуточного подогрева пара.

Регенерат-ый подогрев пит. воды осуществляется потоками пара, отбираемыми из проточной части турбины. Греющий пар, совершив работу в турбине, конденсируется затем в подогревателях. Теплота, отведенная с этими потоками пара из проточной части турбины, возвращается в котел, как бы регенерируется.

Регенерат-ый подогрев может повысить КПД установки на 10-12% и поэтому применяется на всех современных станциях. Современные турбоустановки имеют 7-9 регенер-х отборов пара и соответствующее число последовательно включенных подогревателей.

 

h₀ и h_пк – энтальпии пара перед турбиной и на входе в конденсатор, кДж/кг; h_к – энтальпия конденсата; h_р – энтальпия пара отбора; α_р, α_к – доля общего расхода пара на турбину, отбираемая в отбор и поступающая в конденсатор соответственно.

Чем больше энергетический коэффициент регенерации А_р (т.е. суммарная рабрта потоков пара, поступающих в отборы, по сравнению с работой конденсационного потока), тем выше эффект от применения регенеративного подогрева. Когда отборы на регенерацию отсутствуют (α_р=0), η_р=η_к. Аналогичный результат будет, если при одном отборе подогрев воды осуществляется свежим паром, так как при этом h₀-h_j=h₀-h₀=0 и значение А_р также равно нулю. Таким образом нет смысла осуществлять подогрев притательной воды свежим паром, так как он не может изменить тепловую экономичность установки.

 

 

4. Влияние температуры питательной воды и числа регенеративных подогревателей на КПД ТЭС.

 

 

5. Методы оптимального распределения регенеративного подогрева питательной воды турбоустановки без промперегрева.

1) метод равномерного распределения подогрева по ступеням:

Оптимальные значения изменения энтальпии при подогреве воды во всех регенеративных подогревателях:

 

2) энтропийный метод:

 

6. Промежуточный перегрев пара на ТЭС и его влияние на тепловую экономичность

В настоящее время основное назначение промежуточного перегрева — повышение тепловой

и общей экономичности установки. Однако следует иметь в виду, что для значений t0, допустимых для сталей перлитного класса (540—560 °С), когда р0> 14 МПа, в схемах без промежуточного перегрева конечная влажность пара w будет превышать предельно допустимые значения. В процессе расширения пара в турбине его параметры понижаются. Термический КПД установки возрастет, если в начале процесса адиабатического расширения температуру пара периодически повышать.

Промежуточный перегрев усложняет установку и требует дополнительных капитальных затрат, которые при двукратном перегреве, конечно, выше, чем при однократном. Поэтому двойной промежуточный перегрев пара в настоящее время на отечественных электростанциях не применяется. Однократный промежуточный перегрев повышает показатели тепловой экономичности цикла на 6—8 %. Однако в реальных условиях из-за потерь давления в контуре промежуточного перегревателя экономичность снижается на 1—1,5 %.

Температуру пара после промежуточного перегревателя tn n обычно выбирают близкой к начальной температуре пара или равной ей. Давление рпп, при котором пар отводится в промежуточный перегреватель, выбирают на основе анализа цикла и схемы установки.

На рис. представлен рабочий процесс пара в турбине для простейшей паротурбинной установки (когда нет отборов пара на регенеративный подогрев питательной воды или для теплового потребит е л я), работающей по циклу с промежуточным перегревом пара и без него. Внутренний абсолютный КПД в обоих случаях определяется по формуле

где Hi — общий (используемый) теплоперепад, рассчитанный на 1 кг пара, подведенного к турбине; q0 — общее количество теплоты, затраченное на образование этого пара.Для цикла без промежуточного перегрева:

для цикла с промежуточным перегревом:

Из анализа рабочего процесса в турбине при различных значениях (рис. 2.9, б) видно, что Нiпп при уменьшении рпп сначала увеличивается, а затем падает, приближаясь к значениям, которые существуют при отсутствии промежуточного перегрева. Соответственно изменяется также и Hi.Количество теплоты, подводимое для производства 1 кг пара, определяется по выражению

Как видно из этого выражения, при уменьшении давления промежуточного перегрева q0 возрастает. = увеличение КПД I может происходить только до тех пор, пока с уменьшением давления теплоперепад возрастает и притом относительно быcтрее, чем q0. В определенном диапазоне давлений это действительно происходит, так как средний температурный уровень подвода теплоты к дополнительному циклу (рис. 2.9, а) сначала, при высоких значениях рпп, выше, чем в исходном цикле (без промежуточного перегрева). (Другими словами применение промперегрева считается выгодным, если КПДдопл цикла >КПД основного цикла, если они равны, то эффекта нет, если же меньше то КПД цикла с промперегревом меньше чем без него)

В соответствии с рис. 2.9, а термический КПД цикла с промежуточным перегревом:

или Здесь — отношение работы дополнительного цикла к работе исходного цикла,

a может быть представлено в виде

где Воспользовавшись этими зависимостями,

окончательно получим Из (2.25) видно, что при давлениях рпп для которых , термический КПД цикла с промежуточным перегревом выше термического КПД обычного цикла. Однако условия наибольшей тепловой экономичности зависят не только от соотношения значений этих коэффициентов, но и от значения энергетического коэффициента АΔ. Обычно оптимальные значения устанавливаются, когда при одноступенчатом промежуточном перегреве. Для схемы с двухступенчатым промежуточным перегревом в условиях оптимальной тепловой экономичности давление составляет обычно в первой ступени , а во второй С повышением температуры пара, до которой проводится его промежуточный перегрев, при тех же начальных параметрах оптимальные значения рпп увеличиваются