Необходимость отсоса неконденсирующихся газов из конденсатора
В конденсатор поступает не только влажный пар из последних ступеней турбины, но и воздух через неплотности в соединениях корпуса конденсатора с выхлопным патрубком турбины и ряд других мест, например в линиях отборного пара и его конденсата, находящихся под разрежением. В зависимости от поддержания водного режима и качества воды с паром могут поступать и другие газы, например углекислота и аммиак (реакторы типа ВВЭР). Для одноконтурных АЭС необходимо иметь в виду поступление в конденсатор определенных количеств продуктов радиолиза, а также благородных газов, проникающих даже через практически герметичные оболочки тепловыделяющих элементов. Поступление продуктов радиолиза существенно увеличивает газосодержание среды при входе в конденсатор. Так, для турбин двухконтурных АЭС количество кислорода, поступающего в конденсатор с паром, составляет не более 0,01 мг/кг, а для турбин одноконтурных АЭС - 5 -4 0 мг/кг.
В связи с поступлением в конденсатор неконденсирующихся газов давление в нем равно сумме парциальных давлений водяного пара и всех остальных газов, а конденсация водяного пара будет происходить при его парциальном давлении, отвечающем температуре насыщения, зависящей от температуры охлаждающей воды. Таким образом, давление в конденсаторе тем значительнее отличается от парциального давления водяного пара, чем больше газосодержание. Только при нулевом газосодержании давление в конденсаторе станет равным тому наименьшему давлению, которое определяется температурой охлаждающей воды. Поэтому от степени удаления неконденсирующихся газов из конденсатора зависит степень расширения пара в турбине, т. е. тепловая экономичность и удельный расход пара. Наличие газов неблагоприятно также и с точки зрения величины коэффициента теплоотдачи при конденсации и потребной величины поверхности охлаждения в конденсаторе. Так, при весовой концентрации газов, равной 1%, коэффициент теплоотдачи при конденсации пара уменьшается вдвое по сравнению с величиной, отвечающей чистому пару; при 2,5—3% — уже в четыре раза. Количество подсасываемого воздуха зависит от состояния уплотнений в местах соединений, находящихся под разрежением, и не поддается расчетному определению. Обобщение большого количества данных эксплуатации позволяет считать, что количество отсасываемого воздуха (кг/ч).
Абсолютная величина присоса воздуха не зависит от нагрузки, поэтому при меньших нагрузках относительная величина присоса возрастает. Так как количество воздуха, проникающего в конденсатор, по сравнению с расходом пара очень мало, то при непрерывном отсосе воздуха давление в конденсаторе (и, следовательно, за турбиной) устанавливается равным давлению, соответствующему температуре насыщения. В месте отсоса концентрация воздуха может быть уже существенной (смотри рисунок 6).
Рисунок 6. Изменение давления в конденсаторе по мере движения пара к месту отсоса:
Pк - суммарное давление;
Рп - парциальное давление пара;
РВОЗ - парциальное давление воздуха;
(Pк - Pп - РВОЗ) - паровое сопротивление конденсатора.
(обратно к содержанию)
Схема включения основных эжекторов
Воздух непрерывно отсасывается основным пароструйным эжектором. Пар к пароструйному эжектору подводят из отборов турбин. 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 двухконтурной станции воздух выбрасывают непосредственно в атмосферу, а на одноконтурной — через систему технологической вентиляции. Расход рабочего пара на эжекторы 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-трехступенчатых эжекторов с одинаковыми степенями сжатия для каждой из ступеней.
Схема двухступенчатой пароэжекторной установки представлена на рис. 9.7. 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, то есть первыми по ходу конденсата в регенеративной системе. Использование теплоты конденсации пара эжекторов в системе регенерации обязательно, турбинный Рисунок 7. Схема включения эжекторов для отсоса воздуха из конденсаторов турбин.
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
эжекторов из холодильника второй ступени
в холодильник первой ступени; 12
- трубопровод для рециркуляции конденсата
турбины при ее пуске; 13
- клапан рециркуляции и поддерживания
уровня в конденсаторе; 14
- регенеративный подогреватель низкого
давления.
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. На одноконтурной станции 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 область отсоса газов из конденсатора сбрасывают и паровоздушную смесь из ПНД для последующего совместного удаления из системы. Особенно большое значение это имеет для одноконтурной АЭС, где все сбрасываемые радиоактивные потоки должны быть по возможности объединены, для такой станции.
Рис. 1 Прямоточная система техводоснабжения