Analiza termodynamiczna ultra-nadkrytycznego bloku węglowego z turbiną pomocniczą

Konieczność zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych oraz poprawy ekonomiki wytwarzania energii elektrycznej spowodowały znaczny postęp w dziedzinie bloków węglowych. Nowe perspektywy otwiera generacja bloków na zaawansowane parametry ultra-nadkrytyczne pary o temperaturze 700°C/720°C. Znaczne zwiększenie temperatury pary, zwłaszcza wtórnie przegranej, pogłębia problem różnicy temperatur w podgrzewaczach regeneracyjnych zarówno wysoko jak i niskoprężnych, co skutkuje wzrostem strumieni generowanej entropii oraz problemami materiałowymi. Rozwiązaniem może być wprowadzenie do obiegu dodatkowej upustowo-przeciwprężnej turbiny pomocniczej. Obieg turbiny pomocniczej jest prostym obiegiem bez przegrzewu wtórnego. Skutkuje to tym, że ma on niższą sprawność w porównaniu do obiegu głównego. Zmniejsza się zysk z zastosowania przegrzewu międzystopniowego, gdyż znaczny strumień pary, który jest kierowany do turbiny pomocniczej nie zostaje przegrzany ponownie. Zysk wynikający z minimalizacji generacji entropii w podgrzewaczach regeneracyjnych powinien zatem zrekompensować straty wynikające ze znacznego zmniejszenia strumienia przegrzewanej pary. W artykule przedstawiono analizę termodynamiczną obiegu prostego oraz koncepcyjnego bloku węglowego na zaawansowane ultra-nadkrytyczne parametry pary o mocy 900 MW z upustowo-przeciwprężną turbiną pomocniczą.

Pełny tekst (pdf)

1. Steam Turbine System, US Patent No US 7,607,304 B2, Oct. 27, 2009.
2. Hasan M.R.: Entropy Method as Criteria for Analysis a Steam Power Plant, J. Engineering, 15 (2009) 4025-4040.
3. Obiegi cieplne nadkrytycznych bloków węglowych, Praca zbiorowa pod redakcją  T. Chmielniaka i A. Ziębika, Gliwice 2010.