Конденсационная установка. Назначение, состав и принципиальная схема
На АЭС реализуется цикл Ренкина, предполагающий конденсацию всего пара, отработавшего в ТУ. Этот процесс и осуществляется в конденсационной установке (КУ). Основные задачи КУ:
установление и поддержание вакуума на выхлопе турбины;
получение чистого конденсата.
Основные элементы КУ (состав):
теплообменник-конденсатор,
насосы циркуляционной воды,
конденсатные насосы,
воздухоотсасывающие устройства (эжекторы),
трубопроводы связи.
Схема конденсационной установки:
1 - пар из выходного
патрубка турбины;2 - поверхностный конденсатор;
3 - циркуляционный насос;
4 - конденсатный насос;
5 - пароструйный эжектор;
6 - подвод пара к эжектору;
7 - отсос паровоздушной смеси.
Замкнутость пароводяного цикла тепловых электростанций предопределяет необходимость конденсации всего расхода пара, проработавшего в турбине. Этот процесс осуществляется в конденсационной установке при постоянном давлении за счет подогрева охлаждающей воды, температура которой ниже температуры насыщения пара.
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, если при этом не возникают потери из-за необратимости протекающих процессов. 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 основная задача конденсационной установки — установление и поддержание разрежения в выхлопном патрубке турбины, а тем самым и внутри конденсатора.
Схема конденсационной установки с учетом сказанного представлена на рисунке 2. Из выходного патрубка турбины в паровой объем поверхностного конденсатора поступает пар, отработавший в турбине. Через трубки конденсатора циркуляционным насосом прокачивается охлаждающаяся вода. Образовавшийся конденсат стекает в нижнюю часть конденсатора и конденсатным насосом возвращается в цикл. Для создания разрежения в выхлопном патрубке турбины и конденсаторе в состав конденсационной установки входит пароструйный эжектор, к которому подводят пар одного из отборов турбины (а иногда и острый пар). 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.
Величина вакуума в конденсаторе существенно влияет на тепловую экономичность станции. Снизив давление в конденсаторе с 4 до 3 кПа, можно увеличить к. п. д. установки примерно на 2%, и, наоборот, увеличение давления с 4 до 5 кПа приведет к снижению экономичности более чем на 1%.
Конденсация пара в конденсаторе происходит за счет нагрева циркуляционной охлаждающей воды от начальной температуры tox1 до конечной tox2, поэтому температура конденсации не должна превышать tox2 и может лишь приближаться к ней.
Увеличение кратности охлаждения сверх значений порядка 80 нецелесообразно, так при этом теоретически возможный вакуум в конденсаторе изменяется в малой степени. Обычно кратность охлаждения m = 50—60.
С углублением вакуума объем пара резко возрастает. Изменение давления в конденсаторе от 4 до 3 кПа приводит к увеличению удельного объема пара более чем на 30%, поэтому при глубоком вакууме пропуск пара, даже при предельных высотах лопаток последней ступени, может встретить затруднения. Если же повышать скорости пропуска пара, то выходные потери турбины могут резко возрасти и выигрыша в экономичности турбинной установки не будет. Окончательный выбор вакуума в конденсаторе требует совместного рассмотрения и технико-экономического решения этого вопроса применительно и к паротурбинной установ-ке. Сопоставление расходов пара для турбин различных параметров приводит к несомненному заключению о целесообразности вакуума не глубже 4 кПа.