Общие положения

­Под начальными параметрами пара понимают температуру и давление пара перед турбиной и соответствующие им параметры пара на выходе из паровых котлов. Паротурбинные электростанции на органическом топливе используют перегретый пар, состояние которого определяется температурой и давлением. В свою очередь давление пара однозначно определяет температуру насыщения. Таким образом, начальные параметры пара сводятся к двум температурам: перегретого и насыщенного пара. На атомных электростанциях используется в основном насыщенный пар. На АЭС с реакторами на быстрых нейтронах работают турбинные установки на перегретом паре. Слабоперегретый пар будет использован и на паротурбинных АЭС с уран-графитовыми реакторами новых типов. При работе на насыщенном паре начальные параметры характеризуются одной величиной — давлением (или температурой) пара. Повышение начальных параметров пара, позволяющее увеличивать КПД цикла и располагаемый теплоперепад, является одним из основных источников экономии топлива на электростанциях. Технический прогресс на паротурбинных электростанциях в значительной мере проявлялся в повышении начальных параметров пара. Так, за прошедшие 50 лет начальное давление пара возросло с 1,5—2,0 до 23,5—24,5 МПа, т. е. в 12—16 раз, начальная температура — с 350 до 550 °С, т. е. в 1,3 раза.

Энергетическую эффективность повышения начальной температуры пара можно иллюстрировать на примере идеального цикла Карно. Конечная температура пара 7К современных крупных конденсационных турбоустано-вок изменяется в относительно нешироких пределах, от 295 до 310 К. Если принять 7К=300 К, то при 70=600 и 800 К КПД цикла Карно т)4к равен соответственно 0,50 и 0,625; при Г0=900 К T)iK=0,667. Таким образом, КПД цикла Карно сравнительно быстро возрастает с повышением начальной температуры пара.
Повышение начальной температуры пара, благоприятное также и в цикле Ренкина и в циклах, применяемых на паротурбинных ТЭС и аэс, практически ограничивается прочностными и технологическими свойствами металлов, надежностью их в работе, а также экономическими условиями, их удорожанием с повышением температуры, в особенности при переходе от одного класса стали к другому, более совершенному. Так, до температур 725к возможно применение углеродистых сталей; до температуры 825 к — слаболегированных сталей перлитного класса; до температур 870 и 900 к — соответственно сталей ферритно-мартенситного и аустенитного классов. Переход от каждого из этих классов стали к следующему более жаропрочному и жаростойкому сопровождается значительным повышением их стоимости — в 2—5 раз. Необходимость перехода к другому классу стали зависит также от давления пара. Повышение начального давления пара, как правило, способствует повышению кпд цикла водяного пара. Исключение составляет околокритическая область состояний пара, в которой может наблюдаться обратная зависимость — снижение кпд с ростом давления как насыщенного, так и перегретого пара при данной его температуре. Термодинамически наиболее эффективно одновременное повышение начальной температуры и начального давления пара.

Если исходить из прочностных свойств металла, то при заданном классе (и марке) стали с повышением начальной тепературы приходится снижать начальное давление пара, чтобы обеспечить необходимый уровень надежности оборудования. такие парные значения начальной температуры и давления, соответствующие одинаковой прочности оборудования, причем можно назвать равнопрочными начальными параметрами пара. Повышение начального давления пара (при данной температуре) позволяет наряду с возможным улучшением тепловой экономичности электростанции увеличить мощность оборудования при допустимых его размерах (габаритах). Увеличение плотности пара с повышением его давления позволяет существенно увеличить массовый его расход и совершаемую им работу в проточной части турбины, размеры которой ограничиваются конструктивными условиями.

Промежуточный перегрев пара позволяет осуществить дополнительный подвод теплоты к рабочему телу (водяному пару) и повысить его работоспособность. Тем самым частично компенсируется ограничение начальной температуры свежего пара по указанным выше причинам и повышается кпд цикла. Применение промежуточного перегрева пара на конденсационных паротурбинных установках спо-3 собствует также снижению конечной влажности в последних ступенях турбины, повышению надежности и экономичности их работы.

Обычно применяется одноступенчатый промежуточный перегрев пара. для особенно крупных энергоблоков при дорогом используемом топливе возможно применение двухступенчатого промежуточного перегрева пара. Такая схема применена на некоторых крупных энергоблоках в сша.
Наиболее крупные теплофикационные турбоустановки также можно выполнять с промежуточным перегревом пара так, в ссср серийно изготовляют теплофикационные турбины типа т-250-240 с промежуточным перегревом пара.­