Analiza osiągów skraplacza i części niskoprężnej turbiny w zmienionych warunkach pracy

• Autorzy: Laskowski R. , Smyk A. , Lewandowski J.

Warianty tytułu

EN

Analysis of the performance of a steam condenser and the low-pressure part of a steam turbine in off-design conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Skraplacz jest ważnym elementem układu cieplnego, w którym odprowadzane jest ciepło skraplania do otoczenia. Temperatura i strumień masy wody chłodzącej na wlocie do skraplacza ulegają zmianie w trakcie eksploatacji. Zmiany tych parametrów wpływają na wielkość ciśnienia pary, co ma znaczący wpływ na sprawność i moc generowaną w części niskoprężnej (NP) turbiny. Na podstawie danych otrzymanych z symulatora skraplacza i danych rzeczywistych dla bloku 200 MW dokonano analizy, jak temperatura wody chłodzącej, strumień masy wody chłodzącej i strumień masy pary wpływają na: efektywność cieplną skraplacza, strumień przekazywanego ciepła, ciśnienie pary w skraplaczu oraz sprawność i moc części niskoprężnej turbiny. Do oceny pracy wymienników ciepła używana jest efektywność cieplna ε, która powinna osiągać, dla projektowanych parametrów wokół wymiennika, wartość maksymalną. W przypadku wymienników ze strefą kondensacji np. w podgrzewaczach regeneracyjnych maksymalna wartość ε oznacza uzyskanie maksymalnej wartości temperatury czynnika ogrzewanego na wylocie. Ponieważ rola skraplacza (uzyskiwanie możliwie najniższej próżni) jest nieco odmienna od roli klasycznego wymiennika ciepła, rosnąca wartość ε nie oznacza lepszych osiągów skraplacza. Jeszcze większa rozbieżność występuje w ocenie układu skraplacz – część NP turbiny. Zaproponowano zatem do oceny osiągów skraplacza i części NP turbiny używać parametru zwanego skutecznością: δ=(1- ε)=δtmin /ΔTmax. Ponadto dla celów praktycznych podano zależność (8) na moc części NP turbiny w funkcji strumienia masy wody chłodzącej i temperatury wody chłodzącej na wlocie do skraplacza. Znajomość charakterystyki części NP turbiny i charakterystyki skraplacza pozwala optymalizować warunki pracy układu skraplacz – część NP turbiny.

EN

A steam condenser is an important component of a power plant, in which the heat of condensation is discharged to the environment. The temperature and mass flow rate of cooling water at the inlet to the steam condenser vary during operation. Changes in these parameters affect the steam pressure, which has a significant impact on the efficiency and power generated in the low-pressure (LP) part of the steam turbine. On the basis of data obtained from a simulator of the steam condenser and the actual measurement data from a 200-MW power plant, an analysis was performed of how the cooling water temperature at the inlet to the steam condenser, the cooling water mass flow rate, and the steam mass flow rate affect the heat effectiveness of the steam condenser, the flow of the heat transferred, the steam pressure in the condenser, and the efficiency and power of the LP part of the steam turbine. For the evaluation of the heat exchanger performance, the heat effectiveness ε is used, which, for the parameters designed around the heat exchanger, should reach the maximum value. In the case of heat exchangers with a condensation zone, e.g. in a regenerative heat exchanger, the maximum value of the heat effectiveness ε means obtaining the maximum value of the heated fluid temperature at the outlet. Since the role of the steam condenser (providing the lowest possible vacuum) is slightly different from the role of a classical heat exchanger, increasing the value of ε does not mean better performance of the steam condenser. An even greater disparity exists in the evaluation of the performance of a system comprising the steam condenser and the LP part of the steam turbine. It was therefore suggested to evaluate the performance of the steam condenser and the LP part of the steam turbine using the parameter of efficacy, defined as: δ=(1-ε)=δtmin /ΔTmax. Moreover, for practical purposes, the relation (8) was given for the power of the LP part of the steam turbine as a function of the cooling water mass flow rate and its temperature at the inlet to the steam condenser. Knowing the characteristics of the LP part of the steam turbine and of the steam condenser, one can optimize operating conditions of the system consisting of the steam condenser and the LP part of the steam turbine.

Słowa kluczowe

PL

część niskoprężna turbiny parowej; efektywność skraplacza; skuteczność skraplacza

EN

low-pressure part of steam turbine; steam condenser effectiveness; steam condenser efficacy

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2014
• Tom: nr 7/8
• Strony: 12--18
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Laskowski R.

• Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej

autor

Smyk A.

• Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej

autor

Lewandowski J.

• Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej

Bibliografia

• [1] Nehrebecki L., Heat power plants (in Polish), WNT Warszawa 1974.
• [2] Chmielniak T., Technologie energetyczne, WNT Warszawa 2008.
• [3] Laudyn D., Pawlik M., Strzelczyk F., Elektrownie, WNT Warszawa 2009.
• [4] Szkłowier G. G., Milman O. O., Issledowanije i rasczot kondensacionnych ustrojstw parowych turbin. Energoatomizdat. Moskwa 1985.
• [5] Rusowicz A., Zagadnienia modelowania matematycznego skraplaczy energetycznych, rozprawa habilitacyjna, Politechnika Warszawska, 2013.
• [6] Saari J., Kairko J., Vakkilainen E., Savolainen S., Comparison of power plant steam condenser heat transfer models for on-line condition monitoring, Applied Thermal Engineering 62 (2014) 37-47.
• [7] Smyk A., Wpływ parametrów członu ciepłowniczego elektrociepłowni jądrowej na oszczędność paliwa w systemie paliwowo – energetycznym, rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, 1999.
• [8] Kostowski E., Heat Transfer (in Polish), WPŚ Gliwice, 2000.
• [9] Wiśniewski S., Wiśniewski T. S., Heat Transfer (in Polish), WNT Warszawa, 2012.
• [10] Cengel Y. A., Heat and mass transfer, McGraw-Hill, 2007.
• [11] Holman J. P., Heat Transfer, ninth ed., McGraw-Hill, New York, 2002.
• [12] Salij A., Wpływ jakości i niezawodności układu skraplaczy turbinowych na pracę bloku energetycznego, rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, 2011.
• [13] Grzebielec A., Rusowicz A., Thermal Resistance of Steam Condensation in Horizontal Tube Bundles. Journal of Power Technologies. Vol.91, No 1 (2011) pp.41-48.
• [14] Praca zbiorowa pod redakcją Chmielniak T., Trela M., Diagnostics of New-Generation Thermal Power Plants, Gdańsk 2008.
• [15] Wróblewski W., Dykas S., Rulik S., Selection of the cooling system configuration for an ultra-critical coal-fired power plant, 3rd International Conference on Contemporary Problems of Thermal Engineering CPOTE 2012, Gliwice, Poland.
• [16] Haseli Y., Dincer I., Naterer G. F., Optimum temperatures in a shell and tube condenser with respect to exergy, International Journal of Heat and Mass Transfer 51 (2008) 2462–2470.
• [17] Anozie A. N., Odejobi O. J., The search for optimum condenser cooling water flow rate in a thermal power plant, Applied Thermal Engineering 31 (2011) 4083-4090.
• [18] Gardzilewicz A., Marcinkowski S., Sobera H., Banasiewicz J., Pomiar ciśnienia w kondensatorach turbin parowych. Energetyka nr 10/11, 2002 s. 743-751.
• [19] Gardzilewicz A., Błaszczyk A., Głuch J., Aspekty techniczno – ekonomiczne i ekologiczne regulacji wody chłodzącej w turbinach parowych wielkiej mocy, Archiwum Energetyki, tom XXXVIII (2008), nr 2, 83-95.
• [20] Laskowski R. M., A mathematical model of the steam condenser in the changed conditions, Journal of Power Technologies, 92 (2) (2012), pp. 101-108.
• [21] Laskowski R., Lewandowski J., Simplified and approximated relations of heat transfer effectiveness for a steam condenser, Journal of Power Technologies 92 (4) (2012) 258–265.
• [22] Laskowski R., Smyk A., Analiza warunków pracy skraplacza energetycznego z wykorzystaniem pomiarów i modelu aproksymacyjnego, Rynek Energii 1 (110) 2014
• [23] Krzyżanowski J. A., Głuch J., Diagnostyka cieplno-przepływowa obiektów energetycznych, Gdańsk 2004.
• [24] Lewandowski J., Zagadnienia identyfikacji turbin parowych, rozprawa habilitacyjna, Politechnika Warszawska, 1990.
• [25] Miller A., Lewandowski J., Praca turbin parowych w zmienionych warunkach, WPW Warszawa 1992.
• [26] Rusowicz A. (2012): Rola ukształtowania kanału dolotowego na rozpływ pary w skraplaczu energetycznym, Rynek Energii Nr 5(102), 2012, s.87-92.
• [27] Rusowicz A., Grzebielec A.: The numerical modelling of a church window power plant condenser. Rynek Energii 6(109)/2013, 137-141.
• [28] Jesionek K., Duda J., Wierciak A., Błoński D. Wpływ parametrów czynnika roboczego na geometrię wirnika turbiny promieniowej. INSTAL, 12/2013, 8-11.
• [29] Skoczylas D. Wpływ parametrów geometrycznych na opory przepływu w przestrzeni międzyrurowej płaszczowo-rurowego wymiennika ciepła. INSTAL, 5/2014, 20-23.