15-16-17вопрос

КОНДЕНСАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ

Замкнутость пароводяного цикла тепловых электростанций предопределяет необходимость конденсации всего расхода пара, отработавшего в турбине. Этот процесс осуществляется в конденсационной установке при постоянном давлении за счет нагрева охлаждающей воды, температура которой ниже температуры насыщения пара. Показанное на рис. изменение температуры охлаждающей воды отвечает длине пути воды в конденсаторе.

Рис. . Соотношение температур конденсирующегося пара и охлаждающей воды Процесс конденсации может идти при любом давлении. Однако чем меньше температура

отвода теплоты цикла (что соответствует более низкому давлению конденсации), тем выше тепловая экономичность паротурбинной установки при неизменных начальных параметрах. Характеристики водяного пара таковы, что, добиваясь расширения пара в турбине до давлений, меньших атмосферного, можно увеличить теплоперепад в ней на 25—30 и даже 40% в зависимости от начальных параметров пара. Поэтому задачей конденсационной установки является также установление и поддержание разрежения в выхлопном патрубке турбины, а тем самым и внутри конденсатора.

Схема конденсационной установки с учетом сказанного представлена на рис. .

Рис .Схема конденсационной установки:

1 — пароструйный эжектор; 2 — подвод пара к эжектору; 3 — отсос паровоздушной смеси; 4 — пар из выходного патрубка турбины;

5 — поверхностный конденсатор; 6,7 — циркуляционный и конденсатный насосы Из выходного патрубка турбины в паровой объем поверхностного конденсатора поступает

пар, отработавший в турбине.

Через трубки конденсатора циркуляционным насосом прокачивается охлаждающая вода. Образовавшийся конденсат стекает в нижнюю часть конденсатора и конденсатным насосом возвращается в цикл. Для создания разрежения в выхлопном патрубке турбины и в конденсаторе в состав конденсационной установки входит пароструйный эжектор. В связи с разрежением в конденсаторе в его паровой объем постоянно поступает воздух из окружающей среды, поэтому паровой эжектор работает непрерывно, отсасывая этот воздух из конденсатора вместе с некоторым количеством пара.

Вакуум в конденсаторе существенно влияет на тепловую экономичность станции. Приближенная числовая зависимость термического КПД паротурбинной установки от конечного давления пара представлена на рис. , из которого следует, что, снизив давление в конденсаторе с 0,004 до 0,003 МПа, можно увеличить КПД установки примерно на 2% и, наоборот, увеличение давления с 0,004 до 0,005 МПа приведет к снижению экономичности более чем на 1%.

Рис. . Изменение температуры конденсации tк в зависимости от давления в конденсаторе изменение температуры паровоздушной смеси возрастает; парциальное давление водяного

пара в месте отсоса уменьшается и конденсат пара, сконденсировавшегося в этой области, оказывается переохлажденным по отношению к остальному конденсату. Переохлаждение конденсата вызывает снижение тепловой экономичности установки. Поэтому конструктивное оформление конденсатора должно обеспечивать догрев этой части конденсата до температуры насыщения, отвечающей давлению в конденсаторе.

Вместе с воздухом отсасывается и некоторое количество пара, что может вызвать потерю конденсата, для исключения которой паровоздушная смесь должна быть охлаждена в соответствующем теплообменнике с возвратом конденсата в систему. Так как поверхность теплообмена такого теплообменника тем больше, чем больше пара в отсасываемой смеси, то отсос целесообразно делать в области завершения конденсации. Место отсоса зависит прежде всего от направления потоков пара в конденсаторе — различают конденсаторы с нисходящим (рис. , а), восходящим (рис. , б) и боковым (рис. , в) потоками.

Рис. . Схемы расположения теплообменных поверхностей и потоки пара в конденсаторах

Большая компактность конденсатора, приведенного на рис. , а, является кажущимся преимуществом, так как паровое сопротивление его наибольшее — малы проходные сечения в начале потока пара (на его полном расходе), а омывание паром всей поверхности нагрева затруднено. Главный недостаток этой схемы — наибольшее переохлаждение конденсата, так как завершение пути пара к месту отсоса совпадает с местом отвода конденсата. Современные схемы конденсаторов (рис. ., б, в) выполняются регенеративными — за счет контакта конденсата, сливающегося в конденсатосборник, с основным потоком пара, поступающего в. конденсатор, предупреждается или ликвидируется переохлаждение конденсата.

Воздух непрерывно отсасывается основным пароструйным эжектором. Пар к пароструйному эжектору подводят из отборов турбин. Можно использовать и выпар деаэраторов повышенного давления. что целесообразно, так как ликвидируется лишний элемент — охладитель выпара, а расход пара с выпаром практически равен расходу, требующемуся для работы основных эжекторов. Для пусковых режимов к основным и пусковым эжекторам предусматривают также подвод свежего пара через редуктор.

Для выброса воздуха его давление за эжектором должно быть выше атмосферного. При этом на двухконтурных станциях воздух выбрасывают непосредственно в атмосферу, а на одноконтурных — через систему технологической вентиляции.

Расход рабочего пара на эжекторы торы имеет заметное значение (0,5—0,8%. расхода на турбину), и, кроме того, некоторое количество пара поступает с воздухом из конденсатора. Во избежание потерь конденсата и для уменьшения тепловых потерь с рабочим паром конструкция эжекторов органически сочетается с холодильниками пара. Эти теплообменники охлаждаются основным конденсатом турбин, поэтому их правильнее называть подогревателями на сбросном паре эжекторов.

Затраты на эжекторы с охладителями пара тем меньше, чем меньше расход пара. Последнее достигается за счет применения двух- и трехступенчатых эжекторов с одинаковыми степенями сжатия для каждой из ступеней.

Рис. . Схема включения паровых эжекторов для отсоса газовоздушной смеси из конденсаторов: 1 — подвод рабочего пара; 2 — выпуск воздуха; 3 — вторая ступень основного эжектора; 4 — перемычка для возможности работы одной второй ступени при пуске турбины;

5 — первая ступень основного эжектора; 6 — отвод конденсата в паровой объем конденсатора; 7

— пусковой эжектор; 8 — отсос воздуха из конденсатора; 9 — конденсатор турбины; 10 — конденсатный насос; 11 — перепуск конденсата рабочего пара эжектора из холодильника второй ступени в холодильник первой ступени; 12 — трубопровод для рециркуляции конденсата турбины при ее пуске; 13 — клапан рециркуляции и поддержания уровня в конденсаторе; 14 — конденсатоочистка

Схема двухступенчатой пароэжекторной установки представлена на рис. . Чем ниже температура конденсата в охладителях, тем полнее будет сконденсирован рабочий пар первой ступени. Это уменьшит отсос паровоздушной смеси во вторую ступень, что, в свою очередь, позволит снизить расход пара на нее и тем самым общую подачу пара на эжекторы. Пароэжекторные охладители всегда устанавливают непосредственно после конденсатного насоса, т. е. первыми по ходу конденсата в регенеративной системе. Использование теплоты конденсации пара эжекторов в системе регенерации обязательно, турбинный конденсат подогревается в этих теплообменниках на 3—5°С для конденсационных станций и на 7— 10°С для теплофикационных в связи с меньшим пропуском для них пара в конденсатор.

Кроме основного, постоянно работающего эжектора предусматривают установку специального пускового эжектора, включаемого в процессе пуска для первоначального удаления воздуха из конденсатора и корпуса турбины, который при ее холостом ходе также находится под разрежением. В связи с кратковременностью работы пускового эжектора его конструкция обычно проста — его выполняют одноступенчатым и часто без охладителей, а отсасываемую паровоздушную смесь сбрасывают непосредственно в атмосферу. В одноконтурных станциях отсасываемая парогазовая смесь радиоактивна. В связи с этим обязателен охладитель и у пускового эжектора.

Учитывая большое влияние давления в конденсаторе на экономичность турбинной установки, основные эжекторы устанавливают с резервом – два работающих и один резервный. Пусковые эжекторы резерва не требуют.

В одноконтурных станциях паровой эжектор непрерывно удаляет образующиеся в реакторе продукты радиолиза воды, в том числе и атомарный кислород. Для предотвращения возможного образования гремучей смеси в специальных контактных аппаратах организуют сжигание водорода. Если основной эжектор имеет холодильники не после всех трех ступеней, а только после двух первых, то перед электронагревателем контактного аппарата устанавливают специальный холодильник, максимально сокращающий объемы, проходящие в контактный аппарат. Электронагреватель позволяет ускорить реакцию в контактном аппарате. Для предотвращения образования гремучей смеси на тракте от холодильника третьей ступени эжектора до контактного аппарата имеется возможность разбавления концентрации водорода за счет подачи дополнительного пара по линии 14. Последующий выброс в атмосферу производится после дезактивации.