Kimyoviy ishlab chiqarishning energetik texnologiyasi texnik termodinamika

4.2.1. Bug 'elektr stantsiyalarining faol turbinalari

Hozirgi vaqtda kimyo sanoatida asosan past (0,12-0,25 MPa), o'rta (taxminan 4 MPa) va yuqori bosimli (6-13 MPa) faol turbinalar qo'llaniladi.

Birinchi bir bosqichli faol turbinani Laval 1883 yilda qurgan. Shunga o'xshash bir bosqichli turbinaning diagrammasi shakl. 4.11, a. Ushbu sxema bo'yicha bug 'dastlabki bosimi P0 bo'lgan bir bosqichli turbinaga kiradi, tizimga beriladi

4.11. Rasm. Faol bug 'turbinalarining sxematik diagrammasi:

a - bir bosqichli; b - ko'p bosqichli
chiqish nasoslari, undan chiqishda C1 bug 'bosimining Poutga tushishi tufayli sezilarli tezlikni oladi va pervanelga o'rnatilgan rotor pichoqlariga yo'naltiriladi. Yuqori bosimli bug 'oqib chiqishini oldini olish uchun mil turbinali korpusdan o'tadigan joylarda maxsus labirint muhrlar o'rnatiladi.

Butun mavjud issiqlik pasayishi turbinaning bir bosqichida hosil bo'lganligi sababli, shtutserda juda yuqori tezliklarga (ovozdan yuqori darajagacha) erishiladi, bu esa pervanenin aylanish tezligini va shu bilan bog'liq bo'lgan katta konstruktiv va operatsion qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi. markazdan qochiruvchi kuch ta'sirida (pichoqlarning aylana tezligi 300-400 m / s dan oshmasligi kerak), turbinaning qismlarini tez eskirishi va h.k. Shu nuqtai nazardan, bir bosqichli turbinalar past bug 'bosimi uchun cheklangan foydalanishga ega va shunga mos ravishda kichik o'ziga xos quvvat ishlab chiqaradi.

Bug 'parametrlarini kamaytirmasdan turbinali g'ildirakning aylanish tezligini kamaytirish faqat bug' chiqish tezligini pasaytirish va shuning natijasida issiqlik pasayishini kamaytirish orqali mumkin. Bu turbinalar sonini ko'paytirish orqali amalga oshirilishi mumkin, shuning uchun barcha zamonaviy sanoat turbinalari ko'p bosqichli (4.11-rasm, b). Bir bosqichli turbinalardan farqli o'laroq, ko'p bosqichli turbinalar diafragma bilan ajratilgan bir necha bosqichlardan iborat dumaloq nozul tizimlari bilan. Shunday qilib, bosimning umumiy pasayishi bosqichlar o'rtasida teng ravishda taqsimlanadi, shuning uchun qancha bosqichlar bo'lsa, shuncha g'ildirak tezligi maksimal turbinaning samaradorligiga erishiladi. Bug 'hajmi uning bosimining pasayishi bilan ortib borganligi sababli, shtutserlar, pichoqlar va tananing oqim yo'llarining kattaligi bosqichma-bosqich o'sib borishi kerak.

Turbinaning issiqlik dvigateli sifatida ishlashi pichoqlar tomonidan ishlab chiqilgan ichki (indikatorli) quvvat (NI), samarali quvvat bilan tavsiflanadi. mil quvvati (SH) va ideal turbinani ishlab chiqaradigan quvvat (N0). Tabiiyki, samarali quvvat har doim indikator kuchidan kam bo'ladi, chunki har qanday mashinada ishqalanish, qo'zg'alish va hk. Tufayli mexanik yo'qotishlar mavjud. Biroq, zamonaviy turbinalar juda murakkab va qiymati valuemech = NE / NI, 99 0,99-0,995. Mexanik yo'qotishlardan tashqari, bug 'oqimining ishqalanishi, kanallardagi to'siqlar, bug' nozullar yonidan, zinapoyalar orasidagi bo'shliqlardan va hokazo tufayli ichki energiya yo'qotishlari mavjud. Ichki samaradorlik qiymati -

-0I = NI / N0-0.7-0.88. Turbinaning samaradorligini baholash uchun, turbinaning samaradorligidan tashqari, bir kilovatt (kg / kVt) ishlab chiqarish uchun o'ziga xos bug 'sarfining qiymati ham qo'llaniladi.

Tasnifga ko'ra turbinalar quyidagilarga bo'linadi.

- kondensatsiya (K);

- 0,18 MPa (T) bosim bilan isitish (isitish) bug'ini oraliq (bosqichlar oralig'ida) ekstraktsiyalash bilan kondensatsiya qilish;

- sanoat iste'moli uchun bug 'chiqarish bilan (P);

- ikkita regulyatsiya qilingan bug 'chiqarish bilan (PT);

- orqa bosim bilan (P);

- orqa bosim va ishlab chiqarish bug 'chiqarish (PR) bilan;

- orqa bosim va isitish bug 'chiqarish (TP) bilan.

Turbinani belgilashda, uning turini ko'rsatgandan so'ng, uning nominal quvvati MVtda, so'ngra keladigan bug 'bosimi kgf / sm2 da ko'rsatilgan. Keyingi raqamlarda ishlab chiqarish bug 'chiqarishning nominal bosimi (kgf / sm2), orqa bosimning qiymati (kgf / sm2) va boshqalar ko'rsatilgan bo'ladi.

Masalan, PT-60-130 / 13 turbinasi nominal quvvati 60 MVt, dastlabki bug 'bosimi 130 kgf / sm2, bosimi 13 kgf / sm2 bo'lgan bug' chiqarish va kogeneratsiya (isitish) bug 'chiqarish.

Turbinaning quvvati turbinadagi mavjud issiqlik pasayishi yoki bug 'entalpiyalarining farqi bilan belgilanadi.

va o'z navbatida ishchi suyuqlik parametrlari (harorat va bosim) bilan belgilanadigan turbinadan (hT) keyin turbinadan oldin entalpiya (bug 'parametrlari) qanchalik baland bo'lsa va undan keyin past bo'lsa, o'ziga xos quvvat shuncha yuqori bo'ladi turbinaning. Shu bilan birga, bug 'parametrlarining yuqori chegarasi qozonlarni loyihalashdagi metallurgiya cheklovlari bilan aniqlanadi (metallning mustahkamligi va issiqlikka chidamliligi), ya'ni. texnik rivojlanish darajasi, pastki darajasi esa atrof-muhit parametrlari bo'yicha. Agar turbinada bug 'chiqarish bosimi 1 atmdan yuqori bo'lsa, ya'ni. turbinaning chiqish qismidagi bug 'harorati 100 ° C dan yuqori bo'lsa, u holda uni orqaga bosim turbinasi deyiladi. Agar turbinadan chiqadigan bug 'kondensatorga yo'naltirilsa va kondensatsiya issiqligi sovutadigan suvga berilsa va butunlay yo'qolsa, u holda turbin kondensatsiya deb ataladi. Eng kuchli turbinalar kondensatsiyalanadi (K turi). Shunday qilib, turbinaning quyi oqimi bosimi kondensatorga berilgan sovutgichning harorati bilan belgilanadi. Odatda suv sovutgich sifatida ishlatiladi.

Kondensatorga etkazib beriladigan suvning o'rtacha yillik harorati 10-15 S bo'lsa, u holda u kondensatorni kamida 20-25 S haroratda qoldirishi mumkin deylik. Shu munosabat bilan issiqlik uzatishning harakatlantiruvchi kuchini ta'minlash uchun bug 'harorati 25-35 S dan past bo'lishi mumkin emas, bu 3-5 kPa bosimga yoki 300-510 mm suvga to'g'ri keladi. San'at. Bu bosimni pasaytirish va issiqlik energiyasidan foydalanish darajasini oshirish chegarasi. Biroq, issiqlik energiyasidan foydalanish darajasi boshqa yo'l bilan oshirilishi mumkin. Shunday qilib, turbinadan keyingi bug 'markazlashtirilgan isitish va issiq suv ta'minoti yoki markazlashtirilgan isitish uchun ishlatilishi mumkin (4.12-rasm).
4.12. Rasm. Issiqlik energiyasini taqsimlash sxemasi
Bunday holda, issiqlik elektr stantsiyasi CHP deb ataladi - kombinatsiyalangan issiqlik va elektr stantsiyasi. Harorati 100 ° C dan past bo'lgan bug'ni ishlatish deyarli mumkin emasligi sababli, turbinadan keyingi bug 'bosimi parametrlarga ko'tariladi, bug'ning harorati uni ushbu maqsadlar uchun ishlatishga imkon beradi. T, S-diagrammada issiqlik energiyasidan (isitish davri) kompleks foydalanish printsiplarini ko'rib chiqamiz (4.13-rasm).
4.13.Rasm. Isitish davri:

1-2, 1'– 2 - suyuqlikni Tboilgacha qizdirish; 2-3 - to'yingan bug 'olish uchun qaynatish; 3-4 - bug'ning haddan tashqari qizishi; 4-5, 4-5 '- turbinada bug' ishi; 5-6, 5'– 6 '- kondensatorda bug' kondensatsiyasi; 6-1, 6'-1 '- nasosdagi bosimning oshishi

Shunday qilib, markazlashtirilgan isitish tizimisiz, turbinadan keyin bug'ning haroratini uning bosimini kamaytirish va ish samaradorligini maksimal darajada oshirish orqali maksimal darajada tushirish mumkin. Bu holda, bug 'bilan ta'minlanadigan issiqlik energiyasining (A maydoni - 1-2-3-4-5 - B), faqat bir qismi (maydoni 1-2-3-4-5-6) va qolgan qismi atrof muhitga chiqariladi (A maydoni - 6-5 - B). Markaziy isitish tizimidan foydalanilganda, bug 'kondensatsiyalanadigan issiqlik iste'molchilar tomonidan ishlatiladi va atrof muhitga chiqmaydi, ammo bu turbinadan chiqadigan bug' bosimini P1 bilan o'zgartirishni talab qiladi

P1 ga (P1

T kond T kondga (T kond 1 - 2-3-4-5 ​​- 6). Shu bilan birga, kondensatorda chiqarilgan miqdor ko'paytiriladi

Issiqlik miqdori (maydoni A - 6 - 5 - V) atrof muhitga chiqmaydi, lekin iste'molchilar tomonidan foydalaniladi. Shunday qilib, issiqlikni ishga aylantirish darajasi pasayganda, sarflanadigan foydali issiqlikning umumiy miqdori oshadi. IESning asosiy vazifasi sanoat iste'molchilari uchun elektr energiyasini ishlab chiqarishdir, shuning uchun stansiyaning quvvati deyarli qishda va yozda iste'molchilar tomonidan iste'mol qilinadigan issiqlik miqdori bilan mos kelmaydi. Natijada, bir vaqtning o'zida ikkita muammoni hal qilish uchun, ya'ni. bir vaqtning o'zida kerakli miqdordagi elektr energiyasini ishlab chiqarish bilan birgalikda ishlab chiqarish maqsadlarini ta'minlash uchun oraliq boshqariladigan bug 'qazib olish amalga oshiriladi turbinali jarimalar (4.14-rasm).

4.14. Rasm Bug 'chiqarish bilan boshqariladigan issiqlik energiyasini taqsimlash sxemasi

Ushbu sxema bo'yicha turbin ikki qismdan iborat: yuqori bosim va past bosim. Turbinaning yuqori bosimli qismidagi bug 'bosimi boshlang'ichdan tortib tortib olinadigan bosimgacha, past bosimli qismida esa - kondensatordagi bug' bosimiga qadar kamayadi. Shunday qilib, bunday turbin elektr energiyasini ishlab chiqarishni tartibga solishni va iste'molchilarni issiqlik bilan ta'minlashni osonlashtiradi. Bundan tashqari, u bir nechta boshqariladigan bug 'chiqarishga ega bo'lishi mumkin va 0,18 MPa (turbin navi - T) bosim bilan ham isitiladigan bug' chiqarib olish mumkin (turbinaning navi - P).

Masalan, ammiak sintezi tsiklining kompressorini bosim 105,5 atm va harorati 482 S bo'lgan juda qizigan bug 'ustida ishlaydigan va bosimga ega bo'lgan kondensat turbinasi boshqaradi.

kondensatorda bug 'taxminan 230 mm suv. San'at. Ushbu turbin 40,5 kg / sm2 g bosimda sanoat bug 'chiqarishiga ega. va undan keyin texnologik maqsadlarda (bug '-gaz aralashmasini tayyorlashda, himoya bug' sifatida va boshqalarda) va boshqa turbokompressorlar uchun ishlaydigan suyuqlik (texnologik havo, tabiiy gaz, ACS va boshqalar) uchun ishlatiladigan 371 S harorat. .).).

Regulyatsiya qilingan bug 'chiqarishdan tashqari, turbinalarda, odatda, bir nechta tartibga solinmagan bug' chiqargichlar mavjud bo'lib, ular qozon suvini qayta tiklaydigan isitish uchun beriladi, ya'ni E. kondensatorni chetlab o'tish. Bu qozonga yoqilg'i yukini oshirmasdan yuqori parametrlardan ko'proq bug 'olish imkonini beradi.