Лекции 2-3 Регенеративные подогреватели

Подогрев конденсата и питательной воды паром, отработавшим в турбине, называют регенеративным подогревом. Отбор пара из промежуточных ступеней турбины для этой цели называют регене­ративным отбором, подогреватели для подогрева воды таким спо­собом— регенеративными подогревателями. Пар регенеративных отборов производит в турбине работу, а тепло этого пара передает­ся питательной воде и возвращается в котел. При этом расход тепла на образование в котле 1 кг пара уменьшается, общая экономич­ность электростанции возрастает. Известно, что из всего количества тепла, подводимого к конден­сационной турбине, только 25—30% превращается в механическую работу; 60—65% уносится охлаждающей водой конденсатора, а около 5% возвращается в котел с идущим на его питание конден­сатом. В небольших паротурбинных установках регенеративная система состоит из 1—2 ступеней подогрева, а в крупных современ­ных турбинах — из 7—8 ступеней. При этом путем регенерации получают 5—8% экономии топлива. Применение отборов из про­межуточных ступеней позволяет уменьшить размеры лопаток последних ступеней, конденсатора и некоторых узлов самой тур­бины. Наивыгоднейшая конечная температура подогрева питательной воды зависит от многих факторов: начальных параметров ТЭС, способа использования температуры уходящих газов котельных агрегатов, стоимости оборудования электростанции. Практически, исходя из общей экономичности электростанции, подогрев пита­тельной воды ограничивают температурой 145—230° С. ■ Регенеративные подогреватели по принципу работы подразде­ляют на поверхностные и смешивающие. В поверхностных подогревателях конденсат турбин или питательная вода прокачивается по стальным или латунным трубкам, а греющий пар омывает эти трубки снаружи и конден­сируется на их поверхности. Температура пленки конденсата на трубках независимо от состояния пара (перегретый или насыщен­ный) приблизительно равна температуре насыщения пара при со­ответствующем давлении в паровом пространстве подогревателя. При передаче тепла от пара к воде температура нагреваемой воды всегда ниже температуры насыщения пара вследствие термического сопротивления стенки трубки и загрязнений на внутренней и наружной ее поверхности. Величина недогрева, т. е. разность температуры насыщения греющего пара и температуры воды на выходе из подогревателя, обычно 2—6° С. Недогрев воды в подогревателе определяет эффективность их работы. При проектировании и paсчетах подогревателей недогрев воды в них выбирают путем технико-экономических расчетов.

В смешивающих подогревателях питательная в* да или 'конденсат непосредственно соприкасается с греющим паром. В отечественных турбоустановках, как правило, применяют подогреватели поверхностного типа; смешивающим подогревателем в схемах является деаэратор. Температура воды в деаэраторах до  Рис. 1. Принципиальная схема турбоустановки с ре­генеративным подогревом питательной воды и кон­денсата: ПГ— парогенератор, 7" —турбина, /" — генератор, КН — конденсатный насос, ОЭ — охладитель эжектора, СО — сальниковый охладитель, СП — сальниковый подогреватель, П1 и Н'2 — подогреватели низкого давления, КИ — конденсатор испарителя, Л —деаэратор, ПН— питательный насос, ПЗ и П4 — подогреватели высокого давления стигает температуры насыщения греющего пара, т. е. недогрев практически равен нулю. На рис. 21 показана принципиальная схема турбоустановк регенеративным подогревом питательной воды и конденсата. Питательная вода состоит из конденсата и химически очищенной воды.; Регенеративные подогреватели турбоустановок по схеме включения делятся на подогреватели высокого давления ПВД (ПЗ и П4) а низкого давления ПНД (П1 и П2). Как правило, в схемах турбо-] установок ПНД включают между конденсатными насосами КН и! деаэратором Д; ПВД устанавливают между деаэратором и парогенератором ПГ. Подогреватели высокого давления с водяной стороны находятся под давлением воды питательных насосов или их первой ступени. При этом давление воды 60—340 кгс/см2, а температура от 150 до 970° С. ПВД с паровой стороны работают при сравнительно высоких давлениях и температурах отборного пара. Подогреватели низкого давления с водяной стороны находятся под сравнительно низким давлением, создаваемым конденсатными насосами и составляющим обычно 7—25 кгс/см2. Во избежание парообразования и гидравлических ударов в трубных системах по­догревателей питательная вода или конденсат должны находиться под давлением, превышающим давление греющего пара. Поток конденсата, перекачиваемый насосами и направляемый через группу подогревателей низкого давления в деаэратор, обычно называют потоком основного конденсата. В теплофикационных турбоустановках этот поток образуется из конденсата турбин и конденсата бойлеров, подаваемого в схему насосами бойлеров. В деаэраторе происходит смешение потоков основного конденсата турбины и дренажей (конденсатов) ПВД с другими потоками (пар из уплотнений, добавочная вода, выпар из расширителей продувки). Поток воды, поступающей на всас питательных насосов и далее через группу ПВД в парогенератор, называют потоком питательной воды. В группу ПНД кроме подогревателей, питаемых отборным паром турбин, обычно включают сальниковые подогреватели СП и сальниковые охладители СО, охладители паровоздушной смеси эжекторов ОЭ, газоохладители генератора, конденсаторы испарителей КИ (при восполнении их потерь дистиллятом). Сальниковые подогреватели и охладители предназначены для конденсации пара последних отсеков концевых уплотнений турбин; в них основной конденсат нагревается на 4—7° С. В охладителе эжекторов основной конденсат нагревается на 2—3° С. Газоохла­дители генератора представляют собой теплообменники, в которых основной конденсат подогревается на 5—7° С за счет тепловых по­терь генератора. Температура подогрева воды в регенеративных подогревателях ПВД и ПНД выбирается на основе технико-экономических расче­тов примерно одинаковой и равной 25—30°С. Температура подо­грева основного конденсата в конденсаторах испарителей состав­ляет обычно 10—20° С. В отечественных турбоустановках число регенеративных подо­гревателей и соответственно число отборов 5—9, температура пи­тательной воды 218—265° С. Число отборов и температуру пита­тельной воды определяют при технико-экономических расчетах. ^ увеличением числа отборов от 5 до 10 экономичность турбоуста­новки повышается на 0,2—0,6% на каждый дополнительный отбор в зависимости от конечной температуры питательной воды и их числа. Давления отборного пара не регулируются (нерегулируемые отборы) и определяются нагрузкой турбины. Если же регенеративный подогреватель подключен к регулируемому отбору, то регулятор поддерживает давление в нем постоянным в соответствии с требованиями теплового потребителя.

Подогреватели высокого давления имеют различные конструкции. Подогреватели без трубной доски с U-образными стальным трубками, привариваемыми к коллекторам (тип БИП), устанавливали на отечественных турбоустановках до 1952 г. При эксплуатации этих подогревателей обнаружилась невысокая надежность из-за технологических дефектов в местах сварки трубок и приварки и! к коллекторам. Подогреватели Таганрогского котельного завода вертикального типа с горизонтальными двойными спиралями, концы которых вварены в вертикальные стояки-коллекторы, типа ПВСС (подогрева- тель высокого давления спиральный, секционный) выпускали взамен подогревателей БИП. С 1959 г. по настоящее время все отечественные турбоустановки на давления пара перед турбиной 90, 130, 240 и 300 кгс/см2 комплектуют подогревателями ПВ, выпускаемыми Таганрогским котельным заводом. В марке подогревателя указывается общая поверхность нагрева (1-я цифра), расчетное давление воды (2-я цифра), расчетное давление греющего пара (3-я цифра), например ПВ-250-180-33 Основные отличия подогревателей ПВ от ПВСС и БИП заключаются в следующем. В подогревателях ПВ применяют встроенные, т. е. размещенные в одном корпусе и в одной трубной системе, охладители пара i охладители конденсата греющего пара. Встроенные пароохладители позволяют повысить температуру питательной воды и снизить недогрев до 0—2° С за счет отбора тепла перегрева пара. Кроме того путем снижения температуры пара в пароохладителе удается снизить температуры верхнего днища и корпуса подогревателя, повысить допускаемые напряжения и уменьшить благодаря этому толщину днища и корпуса. Подогреватели БИП и ПВСС имели индивидуальную защите Подогреватели ПВ выпускают с групповой защитой и соответствен-] но с одним входным и одним выходным автоматическими клапана-] ми на всю группу подогревателей (2 или 3), что в значительной степени упростило схему и снизило сопротивление ПВД засчет сокращения общего числа клапанов. Подогреватели ПВСС выполняли с верхним подводом питательной воды и верхним расположением фланцевого соединения корпуса; трубная система опиралась на корпус, устанавливаемый на фундаменте. При ремонте приходилось разболчивать патрубки питательной воды и фланцевое соединение корпуса и вынимать краном трубную систему вместе с верхним днищем и патрубками. В подогревателях ПВ трубная система вместе с нижним днищем установлена неподвижно на фундаменте. При ремонте разболчивается только фланцевое соединение и паропровод и снимают] корпус. Нет необходимости в разболчивании фланцевых соединений на патрубках питательной воды. Фланцевое соединение располагается в нижней части корпуса, т. е. в зоне минимальных температур при постоянном омывании конденсатом греющего пара, в следствие чего облегчаются условия работы фланцевого соединения.

На рис. 2 показан подогреватель ПВ-350-230-21м. Он представляет собой сварную конструкцию и состоит из следующих основных частей: корпуса 1, трубных систем 2, 3 и 4, охладителя пара, собственно подогревателя и охладителя конденсата. Съемная (верхняя) часть кор­пуса состоит из стальной цилинд­рической обечайки диаметром 1500 мм с толщиной стенки 16 мм. В верхней части к обечайке при­варено эллиптическое днище тол­щиной 16 мм. В нижней части к ней и днищу корпуса по оси при­варены фланцы с отверстиями. Кроме того, к днищу корпуса по оси приварен патрубок подвода пара во встроенный пароохлади­тель. На цилиндрической части корпуса имеются штуцеры для присоединения водоуказательных приборов, отвода конденсата, от­соса воздуха, подвода конденсата греющего пара из следующих по ходу питательной воды ПВД. Неподвижная нижняя часть корпуса состоит из металлическо­го эллиптического днища той же толщины, что и верхнее; к днищу приварен фланец. В днище име­ются вырезы, укрепленные на­кладками под приварку труб под­вода и отвода питательной воды. Кроме того, в днище вварен пат-рубок отвода конденсата грею­щего пара. Днище приварено к кольцевой опоре с плитой для крепления на фундаменте. Флан­цевое соединение уплотнено паранитовой прокладкой и прикреп­лено шпильками с колпачковыми  Рис.2. Подогреватель высокого давления ПВ-350-230-21 м. гайками. Для возможности осуществления термической затяжки в шпильках имеются осевые отверстия диаметром 20 мм. Трубная система подогревателя представляет собой сварную конструкцию, состоящую из двух распределительных, двух коллекторных, четырех соединительных и центральной отводящей труб перегородок и двойных спиральных змеевиков. Спирали ПВД выполнены из стальных трубок с наружным диаметром 32 мм и толщиной стенки 3,5—5 мм в зависимости от расчетного давления питательной воды. Коллекторные, центральные и распределительные трубы, сваренные в верхней части с помощью колен и сборника с соединительными трубами и скрепленные по высоте перегородками, образуют каркас трубной системы. Две распределительные трубы диаметром 168 мм состоят каждая из двух участков, разделенных вваренной диафрагмой с отверстием для дренажа диаметром 4 мм. Диафрагмы разделяют трубную систему на два хода питательной воды. Нижние концы распределительных труб соединены с впускным коллектором, вваренным в нижнее днище корпуса. В верхней части распределительные трубы соединены с помощью соединительным труб со сборной камерой. В соединительные трубы вварены шайбы диаметром 80 мм, ограничивающие расход питательной воды в охладитель пара. Две коллекторные трубы диаметром 168 мм также состоят из двух участ- ков, разделенных вваренной диафрагмой с отверстием для дренажа диаметром 4 мм. Эти два участка соответствуют двум ходам питательной воды. Нижние концы коллекторных труб заварены доныш­ками. В верхней части эти трубы соединены со сборной камерой. В распределительных и коллекторных трубах имеются два ряда; отверстий диаметром 25 мм с разделкой для приварки змеевиков. Верхний конец центральной отводящей трубы диаметром 245 мм приварен к кованой сборной камере. В верхней части трубной системы имеется отверстие, служащее воздушником при ремонте. Отверстие закрывают запорным клапаном с медной прокладкой и пробкой.

Схема с подогревателями смешивающего типа

Достоинства:

1. 

2. ех_п=ех_в

Недостатки:

Наличие большого количества перекачивающих насосов низкая надежность.

Применяются в качестве первой и второй ступени на блоках 500-800 МВт.

С 1-2 ПНД перелив можно осуществлять за счет высокого размещения ПНД, на уровне 3-5 м водяного столба.