Качество обработки воды в значительной степени влияет на надёжность и экономичность работы оборудования теплоисточников. Процесс водоподготовки состоит из нескольких этапов, заключительным из которых является деаэрация, то есть удаление из воды растворённых в ней коррозионно-активных газов.
На экономичность работы систем теплоснабжения и теплоисточников существенно влияют технологии деаэрации воды [1]. В работах [2–5] установлено, что наибольшая энергетическая эффективность достигается при вакуумной деаэрации воды с минимальной температурой теплоносителей, участвующих в деаэрации. Естественно, при этом должен соблюдаться технологически необходимый температурный режим деаэрации, обеспечивающий соблюдение требований качества обработанной воды.
Повышение энергетической эффективности вакуумной деаэрации может быть осуществлено с помощью совершенствования способов регулирования процесса деаэрации [6, 7] или схем включения вакуумных деаэраторов в теплофикационные турбоустановки [8, 9].
Качественная противокоррозионная обработка технологических потоков воды при минимально возможной температуре деаэрации приводит к повышению энергетической эффективности теплофикационных турбоустановок и, как следствие, повышению экономичности работы всей тепловой электрической станции. Особенно актуально это положение для открытых систем теплоснабжения с большими расходами подпиточной воды: чем ниже температура деаэрированной подпиточной воды, тем ниже температура обратной сетевой воды, с которой подпиточная вода смешивается, и тем ниже потенциал отопительных отборов пара теплофикационных турбин, которым подогревается сетевая вода. Величина же потенциала отборов пара непосредственно влияет на выработку электроэнергии на тепловом потреблении [4].
На энергетическую эффективность ТЭЦ также оказывают большое влияние режимы работы теплофикационных паровых турбин. Наиболее экономичными являются режимы с полностью загруженными отопительными отборами и минимальными пропусками пара в конденсатор. Минимальный (вентиляционный) пропуск пара через часть низкого давления определяется конструкцией турбины. В режимах работы турбины с малыми пропусками пара в конденсатор количество основного конденсата турбины становится недостаточным для охлаждения сальниковых подогревателей, охладителей эжекторов и уплотнений, включённых в линию основного конденсата.
Существует ряд конструктивных решений, в той или иной мере позволяющих снизить потери теплоты в конденсаторе и решающих проблему использования теплоты, отводимой от охладителей эжекторов, уплотнений турбины и сальникового подогревателя. Наиболее распространена и наименее экономична схема ТЭЦ с применением рециркуляции основного конденсата турбины и сбросом этого конденсата в конденсатор (рис. 1). Недостаток изображённой на рис. 1 схемы заключается в пониженной надёжности и экономичности работы теплофикационной турбинной установки в теплофикационных режимах работы турбины с малыми пропусками пара в конденсатор, так как в этих режимах не обеспечивается достаточное охлаждение включённых в трубопровод основного конденсата турбины охладителя эжекторов, охладителя уплотнений, сальникового подогревателя.
Рециркуляция основного конденсата со сбросом конденсата в конденсатор приводит к потерям теплоты, так как теплота нагретого во вспомогательных теплообменниках турбины конденсата, поступающего в конденсатор по линии рециркуляции, отдаётся циркуляционной воде и не используется в цикле электростанции. Эти потери теплоты достаточно велики и сопоставимы с потерями от пропуска пара в конденсатор.
Для исключения этих недостатков нами предложены и запатентованы новые решения, позволяющие исключить такие потери теплоты в конденсаторе.
Рассмотрим одно из решений [10], позволяющее существенно повысить надёжность и экономичность теплофикационных турбоустановок в зимних режимах с малым пропуском пара в конденсатор (рис. 2).
Реализуемая в этом решении технология работы теплофикационной турбоустановки предполагает использовать для охлаждения охладителя эжекторов, охладителя уплотнений и сальникового подогревателя помимо небольшого количества основного конденсата турбины значительное количество деаэрированной добавочной питательной воды и каскадно сбрасываемого охлаждённого конденсата регенеративных подогревателей низкого давления.
Это позволяет устранить традиционно применяемую в таких режимах рециркуляцию основного конденсата через охладитель эжекторов, охладитель уплотнений, сальниковый подогреватель.
Тем самым исключаются потери теплоты в конденсаторе и повышается надёжность работы охладителя эжекторов, охладителя уплотнений, сальникового подогревателя.
Кроме того, данным решением [10] предусмотрен энергетически эффективный подогрев исходной воды перед вакуумным деаэратором добавочной питательной воды котлов ТЭЦ низкопотенциальным потоком конденсата регенеративных подогревателей, который далее используется для охлаждения вспомогательных подогревателей конденсатно-питательного тракта турбины.
Оценка энергетической эффективности нового решения выполнена с помощью методики [4].
За основу для расчётов принят режим работы турбоустановки в теплофикационном режиме с малыми пропусками пара в конденсатор и использованием технологии подогрева исходной добавочной питательной воды перед водоподготовительной установкой и струйно-барботажным вакуумным деаэратором ДВ-400 основным конденсатом теплофикационной турбоустановки Т-100/120–130.
Расчёт показал, что использование каскадно сливаемого из подогревателей системы регенерации низкого давления конденсата для подогрева исходной воды перед вакуумным деаэратором добавочной питательной воды котлов и направление этой воды совместно с охлаждённым конденсатом регенеративных подогревателей в конденсатнопитательный тракт между конденсатором и вспомогательными теплообменниками турбоустановки даёт годовую экономию условного топлива более 8800 тонн или в денежном выражении — более 35 млн руб. в год.
Выводы
Исходя из сказанного выше, можно сделать выводы:
1. На энергетическую эффективность ТЭЦ существенное влияние оказывает совершенство схем и режимов работы теплофикационных турбоустановок, в частности, организация подогрева потоков добавочной питательной воды котлов и охлаждения вспомогательных теплообменников турбин.
2. Разработано особенное техническое решение, которым предусмотрен подогрев исходной воды перед вакуумным деаэратором добавочной питательной воды котлов каскадно сливаемым из подогревателей низкого давления системы регенерации турбины конденсатом, а также использование деаэрированной добавочной питательной воды и охлаждённого конденсата подогревателей системы регенерации для охлаждения охладителей эжекторов, уплотнений и сальниковых подогревателей.
3. Реализация нового решения позволяет снизить потери теплоты в конденсаторе за счёт исключения рециркуляции основного конденсата турбин в зимних режимах и повысить экономичность подготовки добавочной питательной воды котлов. Годовая экономия условного топлива на теплофикационной турбоустановке модели Т-100/120–130 при использовании предложенного решения превышает 8800 тонн.
