Wpływ regeneracji na pracę jednostek wytwórczych kondensacyjnych i ciepłowniczych

Drukuj PDF

Autor

dr inż. Robert Cholewa
„ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o.
Zakład Techniki Cieplnej

Regeneracyjny podgrzew wody zasilającej zmniejsza ilość ciepła oddawaną z bloku energetycznego kondensacyjnego do otoczenia, ponieważ część pary, która przepracowała w układzie przepływowym turbiny oddaje ciepło wewnątrz obiegu, a nie do skraplacza. W konsekwencji regeneracja ciepła w obiegu Rankine’a prowadzi do wzrostu sprawności obiegu, a wzrost ten jest tym większy, im pobór pary do regeneracji znajduje się bliżej wylotu z turbiny. W wyniku pracy regeneracji wzrasta temperatura wody zasilającej i w konsekwencji spada całkowite i jednostkowe zużycie ciepła przez turbozespół. Dla pracy bez parowych podgrzewaczy powietrza wzrost temperatury wody zasilającej do kotła powoduje jednak również wzrost temperatury spalin i w konsekwencji spadek sprawności kotła. Ten spadek sprawności kotła zależy od powierzchni wymiany ciepła obrotowego podgrzewacza powietrza oraz pośrednio od współczynnika nadmiaru powietrza w kotle.

Przy budowie nowych bloków kondensacyjnych dla schłodzenia spalin do temperatury zapewniającej wysoką sprawność kotła projektuje się odpowiednio duże powierzchnie podgrzewacza powietrza.W takim przypadku nie występuje generalnie problem spadku sprawności kotła w związku z pracą regeneracji, gdyż kocioł projektowany jest dla pełnego wykorzystania podgrzewaczy regeneracyjnych. Przeciwnie, wyłączenie podgrzewaczy regeneracyjnych powoduje konieczność kierowania większej ilości pary do parowych podgrzewaczy powietrza, co dodatkowo obniża sprawność bloku.

Z powyższych względów dla nowych bloków nie istnieje problem pracy bez regeneracji wysokoprężnej (WP) lub ograniczenia jej pracy, ale jedynie problem optymalnego zaprojektowania układu regeneracji. Inna sytuacja występuje dla starszych bloków – w których zarówno regeneracja, jak i kocioł pracują gorzej niż w warunkach projektowych – zwłaszcza w warunkach letnich przy wysokiej temperaturze powietrza pobieranego z kotłowni do kotła. W tym przypadku praca z niepełną regeneracją WP może skutkować wzrostem sprawności kotła. Dodatkowe korzyści z pracy z wyłączoną regeneracją WP mogą występować w elektrociepłowniach zawodowych i przemysłowych. W turbozespołach z poborem pary z wylotu turbiny do ciepłownictwa lub technologii praca regeneracji nie zmniejsza ilości ciepła oddawanego do otoczenia, zmniejsza natomiast produkcję ciepła użytkowego. Wyłączenie regeneracji WP może zatem pozwolić na uniknięcie konieczności załączenia urządzeń szczytowych lub pozwolić na pracę z mniejszą liczbą turbozespołów z obciążeniem bliższym obciążeniu znamionowego. Zwiększenie produkcji ciepła użytkowego przy wyłączeniu regeneracji WP występuje oczywiście tylko, gdy możliwe jest zwiększenie wydajności cieplnej kotłów w stosunku do pracy z włączoną regeneracją. 

 W artykule rozpatrzono dla bloków kondensacyjnych wpływ pracy z wyłączoną regeneracją WP na jednostkowe zużycie energii chemicznej paliwa. W szczególności rozważono, jaką część strat od strony turbozespołu może zrekompensować wyższa sprawność kotła. Odpowiedziano na pytanie, czy jest możliwe, że dla bloków kondensacyjnych wyłączenie regeneracji WP będzie prowadziło do wzrostu sprawności bloku. Na końcu pokazano, że dla pracy elektrociepłowni wyłączenie regeneracji WP może być korzystną energetycznie alternatywą załączania większej ilości turbozespołów lub kotłów wodnych szczytowych.

Przeczytaj pełny tekst w Biuletynie Naukowo-Technicznym ENERGOPOMIARU, który ukazał się w miesięczniku „Energetyka" - czytaj

Artykuł oparty na referacie wygłoszonym podczas IV Konferencji Szkoleniowej Zakładu Techniki Cieplnej „Optymalizacja procesów energetycznych − dobra praktyka inżynierska w energetyce i przemyśle”, zorganizowanej przez „ENERGOPOMIAR” Sp. z o.o., Bronisławów, 23−25 kwietnia 2012 r.