Вспомогательное оборудование электростанций

Рис. 51. Подогреватель низкого давленияПH-400-26-2-IV:

1 – водяная камера; 2 – анкерные связи; 3 – корпус; 4 – каркас трубной системы; 5 – U- образные трубы; 6 – отбойный щиток; 7– патрубок отвода паровоздушной смеси; 8 – патрубок отвода конденсата греющего пара; 9 – вход пара; 10, 11 – патрубки подвода и отвода питательной воды; 12 – подвод паровоздушной смеси из вышестоящего подогревателя

Подвод пара осуществляется через паровой патрубок, напротив которого обычно устанавливается отбойный щиток. Для улучшения условий передачи теплоты в корпусе имеются перегородки, обеспечивающие поперечное движение пара в несколько ходов. Отвод конденсата греющего пара производится из нижней части корпуса. Из зоны несколько выше уровня конден-

сата греющего пара через перфорированную трубу осуществляется отсос

141

неконденсирующихся газов. Для контроля уровня конденсата и его регулирования в корпусе в нижней части аппарата имеются штуцеры присоединения водомерного стекла и импульсных трубок регулятора.

К недостаткам конструкции этого подогревателя следует отнести возможность затопления конденсатом нижних рядов трубок и ввод конденсата греющего пара из вышестоящих подогревателей через перфорированную трубу под уровень конденсата, что затрудняет удаление из корпуса неконденсирующихся газов и вызывает колебания уровня воды в нем.

Компоновка трубного пучка подогревателя может быть различной. Ходы основного конденсата могут быть организованы с разделением по центральной и периферийной частям корпуса. В подогревателях с площадью поверхности теплообмена более 500 м2 преимущественно используют трубки с П-образными гибами. В ряде аппаратов используются прямые трубки с нижней или верхней плавающей водяной камерой.

Перегородки в паровом пространстве для организации ходов движения пара могут быть не только сегментными, но и выполняться в виде перегородок типа «диск– кольцо».

Вход пара в мощных подогревателях обычно выполняются с наружной паро-распределительной камерой. В зоне конденсации таких подогревателей, как и в крупных конденсаторах турбин, устанавливаются дополнительные устройства для сбора и отвода конденсата и ликвидации холостых протечек пара.

Пароохладители и охладители дренажа, при их наличии, в ПНД чаще всего выполняются встроенными. Через пароохладитель организуется отдельный ход воды. Роль охладителя дренажа иногда выполняет специально затопленная в нем часть трубного пучка.

На рис. 52 показана конструкция ПНД, оснащенного охладителем пара и охладителем дренажа. Охладитель пара изготовлен в виде отдельного пучка труб, смонтированного в отдельном кожухе, и размещается в боковой части подогревателя. Греющий пар подводится в нижнюю часть охладителя пара, охлаждается в нем и через окна в верхней части кожуха поступает в зону конденсации. В нижней части подогревателя в специальном поддоне размещается охладитель дренажа. Поверхность нагрева охладителя дренажа представляет собой пучок U-образных горизонтальных труб, закрепленных в трубной доске и заключенных в кожух. Конденсат греющего пара проходит в межтрубное пространство через окно в кожухе и отводится через отверстие в поддоне в корпус подогревателя. Уровень конденсата в подогревателе поддерживается на отметке верхней образующей кожуха охладителя дренажа.

142

Рис. 52. Подогреватель низкого давления с охладителем пара и охладителем дренажа

При использовании смешивающих подогревателей особенно важно обеспечить надежную защиту от заброса воды в проточную часть турбины. При сбросе нагрузки турбины давление пара в камере отбора и, соответственно, в подогревателе уменьшается. При этом масса воды в конденсатосборнике оказывается перегретой по отношению к температуре насыщения и мгновенно вскипает. При таком вскипании уровень «набухает» и становится возможным заброс воды в турбину. Для его исключения конденсатосборник обычно отделяется от парового пространства перегород-

143

кой 9. При мгновенном возрастании уровня срабатывают обратные затворы 6 (выполненные либо в виде гидрозатворов, либо имеющие механически подвижные элементы), одновременно за счет перепада давлений закрывается обратный поворотный затвор 4. Если уровень конденсата продолжает увеличиваться, осуществляется сброс воды в конденсатор через устройство 7. Если же уровень повышается выше приемной горловины устройства 7, срабатывает защита, действующая на останов соответствующей группы конденсатных насосов с блокировкой на включение резервных конденсатных насосов по АВР.

Указанные защитные элементы применены также и в вертикальных смешивающих ПНД с напорным водораспределением(см. рис. 56). Отличие этой конструкции состоит в том, что здесь применен воздухоохладитель контактно- поверхностного типа. Паровоздушная смесь охлаждается при контакте с холодными стенками водонапорного коллектора, а также на специально организованном в воздухоохладителе струйном потоке воды. Теплообмен в зоне массовой конденсации осуществляется по принципу прямотока, а в зоне воздухоохладителя– по принципу противотока. Напорное водораспределение позволяет улучшить условия теплообмена и деаэрации.

144

Рис. 53. Вертикальные смешивающие подогреватели блока 300 МВт Кармановской ГРЭС:

а– ПНД-1, б– ПНД-2; 1 – подвод пара из отбора турбины, 2 – отвод паровоздуш- ной смеси, 3 – подвод основного конденсата, 4 – напорный коллектор, 5

– перегородка, 6 – водяной обратный клапан, 7 – аварийный перелив в конденсатор, 8 – отвод конденсата, 9 – подвод воды из обратного клапана, 10 – подвод пара из уплотнений турбины, 11 – паровой обратный клапан, 12 – слив из уплотнений питательных насосов

При использовании гравитационной схемы включения двух последовательно расположенных по основному конденсату смешивающих ПНД подогреватели выполняются обычно горизонтальными (см. рис. 54).

145

Конденсат поступает через патрубок 4 и глухим щитом 2 направляется на верхний перфорированный щит 1. Пройдя через него, он струйками стекает на два расположенных ниже таких же перфорированных щита. Конденсат отводится через штуцер 5, а выделившиеся газы вместе с некоторым количеством пара отводятся через штуцер 9. Греющий пар поступает по линии 8 и направляется под перфорированные щиты. В двух нижних перфорированных щитах в центральной части на большой длине сделаны прорези для прохода пара под выше расположенный щит. Эти прорези снабжены бортиками 3 для того, чтобы вода не поступала в них и не мешала свободному проходу пара. Отсос паровоздушной смеси производится через патрубок 6; для аварийного сброса конденсата предусмотрен патрубок 7.

Несмотря на простоту и дешевизну смешивающих подогревателей и обеспечиваемую ими несколько более высокую тепловую экономичность, основным типом подогревателей в регенеративной системе принят все же поверхностный.

Рис. 54. Конструктивная схема смешивающего регенеративного

подогревателя

Важным преимуществом смешивающих подогревателей является возможное отсутствие теплообменной поверхности, коррозия которой могла бы вызвать загрязнение конденсата. Именно в связи с этим в некоторых проектах одноконтурной АЭС предполагалось первый и второй или только второй

ПНД выполнять смешивающими, а остальные — поверхностными. Следует иметь в виду, что один смешивающий подогреватель пока всегда присутствует в регенеративных системах паротурбинных установок — это деаэратор, устанавливаемый в конце конденсатного тракта.

146

147

3.1.4. Схемы подключения ПНД

Поверхностные подогреватели для нагрева воды до той же температуры, что и в смешивающих, требуют отвода оттурбины пара более высокой температуры для создания температурного напора в подогревателе.

В связи с этим несколько увеличивается недовыработка электроэнергии турбиной и снижается тепловая экономичность станции. Выбор температурного напора — важная задача, решаемая комплексно, так как чем больше напор в подогревателе, тем больше недовыработка электроэнергии, но тем меньше требуемая поверхность теплообмена и соответственно ее стоимость. Если теплообменная поверхность выполнена из более дорогих конструкционных материалов, то оптимальный температурный напор несколько больше.

Рис. 55. Регенеративные схемы со смешивающими ПНД:

а — только с перекачивающими насосами; б — с перекачивающими насосами и частичным самотечным движением воды;

1 — деаэратор; 2 — цилиндр низкого давления турбины; 3 — конденса-

148

тор; 4 — конденсатный насос; 5 — ПНД смешивающего типа; 6 — перекачивающий насос

Рис. 56. Регенеративные схемы с поверхностными ПНД:

1 — деаэратор; 2 — ЦНД турбины; 3 — конденсатор; 4 — конденсатный насос; 5 — ПНД поверхностного типа; 6 — дренажный насос

Схемы с поверхностными подогревателями для ПНД показаны на рис. 56. Греющие пары поступают в корпусы подогревателей; за счет нагрева воды, протекающей внутри трубок, происходит конденсация этих паров; образующийся конденсат собирается в нижней части корпусов. Этот конденсат, иногда называемый дренажом подогревателей, дренажными насосами (рис. 56 a) закачивается в линию основного конденсата и смешивается с потоком нагреваемого конденсата. Из рис. 56 (б) видно, что можно сократить число дренажных насосов за счет использования каскадного слива дренажей из корпусов подогревателей, находящихся под большим давлением, в корпусы с меньшим давлением и закачкой суммарного дренажа в тракт конденсата одним насосом. На случай аварийного выхода из строя дренажного насоса предусматривается возможность его байпасирования и каскадного слива дренажей в конденсатор. В этом случае вообще отпадает необходимость в дренажном насосе. Однако в нормальной эксплуатации полный каскадный слив в конденсатор применять не следует, так как при этом теплота суммарных дренажей, отвечающая температуре после первого ПНД, не возвращается в цикл, а увеличивает отвод теплоты в конденсаторе, то есть снижается тепловая экономичность.

149

Всвязи с различием в давлениях трактов ПНД и ПВД схемы возврата

вцикл дренажей греющих паров отличаются. Для ПНД используют комбинации каскадного слива с дренажными насосами, а для ПВД только каскадный слив — в деаэратор. Последнее объясняется трудностями создания дренажных насосов относительно небольшой производительности для среды с высокой температурой. В условиях низких температуры и давления, то есть для ПНД, создание дренажных насосов и обеспечение их надежной работы

затруднений не вызывает. Схема закачки дренажей ПНД по рис. 56

(a) наиболее экономична и близка к схемам со смешивающими подогревателями, но требует нескольких насосов.

При каскадном сливе дренажей конденсат греющего пара с более высоким давлением сливается в корпус с меньшим давлением. В связи с этим происходит частичное парообразование этого конденсата и соответствующее уменьшение расхода отборного пара из турбины, что снижает экономичность регенеративного цикла. Для предотвращения этого явления в конструкциях регенеративных подогревателей предусматривают охладители дренажей, либо в дополнение к регенеративным подогревателям применяют установку вынесенных охладителей дренажей (ОД). Так как при этом вся схема усложняется и удорожается, то иногда их используют не после каждого ПНД.

Вопросы организации слива дренажей имеют большое значение, так как в современных паротурбинных установках на регенеративные подогреватели поступает 20 — 40% полного расхода пара на турбину, а иногда и более.

Независимо от способа слива дренажа из подогревателя должен быть обеспечен отвод только конденсата. Проскок вместе с конденсатом некоторой части пара снижает тепловую экономичность установки, так как это равносильно увеличению недовыработки электроэнергии в турбине. Для предотвращения проскока пара у подогревателей устанавливают специальные регулирующие клапаны, которые имеют привод от датчика уровня конденсата в корпусе подогревателя и предотвращают его чрезмерное понижение.

Конденсация греющего пара в подогревателе способствует выделению в его корпусе над уровнем конденсата неконденсирующихся газов. Для вакуумных ПНД дополнительным источником этих газов является подсос воздуха.

Парогазовая смесь из всех подогревателей сбрасывается каскадно в конденсатор, откуда удаляется. Вынос с парогазовой смесью также и конден-

150