Лекція №7 конденсаційна установка
Призначення і короткий опис установки.
Схема конденсаційної установки блоку 300 МВт.
Схема водопостачання конденсатора.
Будова конденсатора.
Конденсатні і циркуляційні помпи.
Призначення і короткий опис установки
Як відомо, із всієї кількості тепла, що міститься в парі, може бути перетворено в роботу у турбіні лише частину його, що визначається різницею тепловмісту пари, що поступає в турбіну і покидає її. Ця різниця називається використаним теплоперепадом. Зростання теплоперепаду призводить до збільшення роботи, яку може виконати 1кг пари. Найбільш просто збільшення перепаду тепла може бути досягнуто підвищенням початкових параметрів (тиску і температури) пари перед турбіною або зниженням тиску пари після турбіни.
Створення низького тиску відпрацьованої пари (глибокого вакууму) за останнім східцем турбіни забезпечується з допомогою конденсаційної установки. В конденсаторі турбіни відпрацьована пара перетворюється в рідину-конденсат, який потім знову поступає на живлення котла.
Із кожного кілограма пари, що поступає із турбіни в конденсатор, при її конденсації отримується 1кг конденсату.
Об”єм пари при конденсації зменшується у багато разів. Так, наприклад, якщо об”єм 1 кг сухої насиченої пари при тиску 0,05кгс/см2 складає 28,72м3, а 1кг води займає об”єм 1л або 0,001м3, то при конденсації цієї пари її об”єм зменшується більше ніж у 28000 разів.
Сучасні блочні турбінні установки розраховані на роботу з протитиском 0,035кгс/см2(абс.). Для отримання такого глибокого вакууму відпрацьовану пару необхідно охолодити до температури 26,4°С. При цьому вакуумі 1кг пари займає об”єм 40,2м3, що заставляє виконувати вихлопну (вихідну) частину турбіни досить великих розмірів.
У реальному конденсаторі, схематичну будову якого показано на рис.21, процес конденсації пари протікає дещо складніше, ніж у наведеному прикладі.
Рис.21. Схематична будова конденсатора:
1 – корпус; 2 – трубні дошки; 3 – трубки; 4 – кришки; 5 – водяні камери; 6 – потрубок підводу охолоджуючої води; 7 – потрубок відводу охолоджуючої води; 8 – горловина; 9 – конденсатозбірник; 10 – патрубок для відсмоктування повітря.
Відпрацьована в турбіні пара поступає в конденсатор через горловину безперервно дотикаючись з холодними зовнішніми стінками трубок, в середені яких безперервним потоком рухається охолоджуюча вода, пара конденсується, стікає вниз конденсатора і звідси через конденсатозбірник конденсат безперервно відкачується конденсатними насосами.
В конденсатор разом з парою поступає із-за недосконалості роботи деаератора деяка кількість газів, що не конденсується, - кисню і вуглекислоти, а із-за присмоктів через нещільності у вакуумній системі – значно велика кількість повітря.
Наявність газів в парі погіршує теплообмін між парою, що омиває трубки ззовні, і водою, яка проходить всередині трубок. Тому із конденсатора проводиться безперервне видалення цих газів з допомогою парового або гідравлічного ежектора через натрубок.
Необхідно відмітити, що ежектор відсмоктує із конденсатора не сухе повітря, а суміш пари і повітря, в якій частка повітря складає лише 50-60%. Щоб зменшити вміст пари в пароповітряній суміші і надто (зайво) не завантажувати ежектор, кожний конденсатор має спеціально виділену повітряохолоджуючу частину трубного пучка, розміщену на шляху повітря до труб відсмоктування.
Конденсат, що утворюється на трубках трубного пучка, при русі вниз попадає на нажчерозміщені трубки і порівняно довго знаходится в контакті з поверхнею холодних трубок. Тому його температура може стати дещо нижче температури насичення. Це явище називається переохолодженням конденсату. Воно викликає додаткову витрату тепла, яке виноситься охолоджуючою водою. Для боротьби з переохолодженням конденсату сучасні конденсатори виконуються з такою компоновкою трубного пучка, при якій забезпечується доступ пари в нижню частину конденсатора.
Таким чином, переохолоджений конденсат, зустрічаючись внизу з парою, може знову підігрітися майже до температури насичення. Конденсатори які мають вільний доступ пари в нижню частину, називаються регенеративними.
Досить важливим показником роботи конденсатора є вміст кисню в конденсаті, поскільки кисень викликає корозію устатковання. Конденсат, який має температуру насичення, містить мало кисню. При наявності переохолодження конденсат активно поглинає кисень із присутнього в конденсаторі повітря. Вміст кисню в конденсаті росте із збільшенням переохолодження і із збільшенням кількості повітря, що поступає в конденсатор.
Схема конденсаційної установки блоку 300 МВт
Схема конденсаційної установки блоку 300МВт зображена на рис.22. Із приведеної схеми видно, що крім свого основного призначення конденсатор є і місцем збору дренажів низького тиску. Крім того, в конденсатор направляють повітря, яке відводиться від підігрівників високого і низького тиску, від випарної і бойлерної установок, від конденсатних помп, а також дренажі від парових ежекторів і сальникового підігрівника.
Рис.22. Схема конденсаційної установки блоку 300МВт:
1 – горловини конденсатора для прийому відпрацьованої пари; 2 – охолоджуючі трубні пучки; 3 – вхід охолоджуючої води; 4 – вихід охолоджуючої води; 5 – лінії відсмоктування повітря до ежектора циркуляційної системи; 6 – лінії відсмоктування повітря із парового простору; 7 – збірник конденсату з деаераційним пристроєм; 8 – конденсатна помпа ; 9 – відвід конденсату від сольових відсіків на обезсолюючу установку; 10 – повернення конденсату після обезсолюючої установки; 11 – добавка обезсоленої води в цикл; 12 – скид від ШРОУ; 13 – конденсат на впорскування в пароскидний пристрій; 14 – аварійний скид дренажу від ПНТ; 15 – від гідрозатвору ПНТ №1; 16 – рециркуляція конденсату; 17 – скид від гідрозатвору дренажів; 18 – пара на деаераційний пристрій; 19 – опорожнення конденсатора.
Із приведеної схеми видно, що крім свого основного призначення конденсатор є і місцем збору дренажів низького тиску. Крім того, в конденсатор направляють повітря, яке відводиться від підігрівників високого і низького тиску, від випарної і бойлерної установок, від конденсатних насосів, а також дренажі від парових ежекторів і сальникового підігрівника.
Схема водопостачання конденсатора
Більшість блочних конденсаційних установок будується із врахуванням сифонного ефекту в зливних трубах. Подібна схема показана на рис.23.
Рис.23. Схема водопостачання конденсатора
1 – груба решітка; 2 – сітка, яка обертається; 3 – циркуляційна помпа; 4 – напірний водовід; 5 – конденсатор; 6 – зливний водовід; 7 – засувка; 8 – зливний канал; 9 – ежектор; 10 – манометр; 11 – вакууметр.
Зливна труба вводиться в скидний канал обов”язково нижче рівня води в ньому. Рівень води в скидному каналі в цьому місці вище, ніж рівень води у водоприймальному колодязі. Опускаючись під дією сили тяжіння потік води в зливній трубі створює у верхній точці певне розрідження (сифон). Величина цього розрідження залежить від різниці відміток між верхом конденсатора і рівнем у скидному каналі, а також від кількості протікаючої по зливній трубі води.
Тиск води безпосередньо після циркуляційного насоса має значення, що відповідає його характеристиці. При вході в конденсатор манометр показує менший тиск за рахунок того, що насос розміщений нижче конденсатора, і за рахунок гідравлічного опору водоводу. В зоні кінця першого або початку другого ходу конденсатора надлишковий тиск води дорівнює нулю, а по мірі наближення до виходу із другого ходу надлишковий тиск води дорівнює нулю, а по мірі наближення до виходу із другого ходу тиск стає меншим атмосферного. Найменший тиск (найбільше розрідження) води має місце у верхній точці зливного водоводу.
Дія сифону, який якби старається висмоктати воду із конденсатора, сприяє зниженню необхідного напору циркуляційного насосу, а саме зниженню витрати електроенергії на подачу охолоджуючої води.
Витрату охолоджуючої води через конденсатори регулюють зміною ступені відкриття засувки на зливному трубопроводі або зміною продуктивності циркуляційних насосів. Якщо напір насосу недостатній для підйому води до верхньої точки конденсатора, то попередньо включають ежектор циркуляційної системи, з допомогою якого створюється розрідження у верхній точці зливного водоводу, в силу чого вода від насосу піднімається до верху конденсатора і проходить по трубках другого ходу. Таким чином установлюється протік охолоджуючої води через конденсатор. Розрідження при цьому буде підтримуватися за рахунок сифонного ефекту в зливній трубі, і ежектор, якщо немає присмоктів повітря, можна відключити.
Прилади, вказуючі тиск охолоджуючої води перед конденсатором і величину сифону, установлюють на блочному щиті (БЩ). Тут же знаходяться ключі управління зливними засувками і вказівники положення цих засувок.
Повітряна і парова засувки ежектора циркуляційної системи обладнані електроприводами. Включення їх проводиться з місцевого щита. Крім того, є автоматика відновлення сифону, яка включає ежектор, якщо при роботі турбоустановки розрідження в сифоні впаде нижче заданого. При цьому подаються світловий і звуковий сигнали. Прилади тиску води мають контактний пристрій, який подає сигнал і імпульс на включення резервного циркуляційної помпи (АВР) при падінні тиску перед конденсатором до заданої величини.