4-13. Как повышают экономичность тепловой электростанции (ТЭС)
Котел — это самая громоздкая, занимающая наибольший объем часть электростанции. Но не только большие геометрические размеры характеризуют котел. Полный к. п. д. электростанции, экономичность ее работы в значительной мере определяются котельной. Физики и инженеры потратили много усилий, чтобы улучшить, усовершенствовать котлы.
На лучших советских электростанциях до 90% заключенного в топливе тепла передается пару. Раскаленные топочные газы сначала отдают свое тепло лучеиспусканием экранным трубам, затем газы нагревают конвективную поверхность нагрева котла. Далее газы идут в подогреватель питательной воды — водяной экономайзер и, наконец, поступают в воздухоподогреватель, где нагревают воздух, идущий в топку. После всего этого отходящие газы имеют температуру всего лишь 120— 130° С.
Дальнейшее использование тепла отходящих газов уже нерационально. При дальнейшем охлаждении начнет выделяться содержащаяся в газах влага, будут ржаветь металлические поверхности водо- и воздухоподогревателей.
Но даже если в котельной пар получит все 100% тепловой энергии, содержавшейся в топливе, — это еще не означает, что полный к. п. д. ТЭС будет высок. Турбина может превратить в механическую энергию только часть тепловой энергии пара. Эта часть принципиально всегда должна быть меньше отношения разности температур пара на входе и выходе турбины к температуре на входе (все температуры в абсолютных градусах).
Температура пара на выходе турбины определяется температурой воды, охлаждающей этот пар. Практически температура пара на выходе не может быть ниже нескольких десятков градусов. Если температура пара на входе 100° С (373° абсолютных), а на выходе 50° С (323° абсолютных), то в механическую энергию можно превратить не больше
=0,13 от всего запаса тепловой энергии пара.
Чтобы повышать к. п. д. ТЭС, необходимо повышать температуру пара на входе турбины. Одновременно приходится повышать и давление пара. Если перегревать пар при низком давлении, то плотность его получается очень малой, использовать такой пар в турбине невыгодно. В настоящее время в СССР все более широкое применение получают котельные установки с высокими и сверхвысокими температурами и давлениями пара — параметрами, как говорят. Давление применяют до 140—180 и даже до 250—300 ат, а перегрев пара до 570—600° С.
Советские инженеры сконструировали мощные, до 300 тыс. кВт, турбины высокого давления обычного конденсационного типа, и теперь уже строятся электростанции, работающие на высоком давлении.
Ближайшее будущее принадлежит установкам высоких и сверхвысоких параметров, работающим на обыкновенном водяном паре с мощностями турбин 300, 500, 800, а впоследствии и 1 млн. кВт.
