75 группа 2 вариант / Режимы роботы и эксплуатации ТЭС / ПТ / Книги / Учебное пособие. Режимы работы и эксплуатация паротурбинных установок ТЭС

ных – вентилятором, а в открытых – естественным движением воздуха (ветром).

В зависимости от конструкции охлаждающего устройства градирни подразделяются на испарительные «влажные» («мок- рые»), «сухие» (радиаторные) и «гибридные».

Процесс охлаждения воды в испарительных градирнях про- исходит за счет частичного испарения воды (выпара) и тепло- обмена с встречным потоком воздуха. Часть испаряемой воды в виде капель захватывается потоком пара и воздуха и выпадает вблизи градирни в виде осадков (капельного уноса). Потеря во- ды в системе циркуляционного водоснабжения восполняется за счет подпитки обычно пресной речной или озёрной водой.

При использовании испарительных градирен температура охлаждённой воды зависит от следующих факторов: от относи- тельной влажности воздуха, температуры и скорости перемеще- ния наружного воздуха, плотности орошения и перепада темпе- ратур воды на входе и выходе из градирни.

Температура воды на выходе из испарительной градирни все- гда выше температуры воздуха, замеренной по смоченному тер- мометру. При этом минимальная разница температур может со- ставлять (8–10) оС.

Температура воды на выходе из «сухих» (радиаторных) гра- дирен всегда выше температуры воздуха замеренной по сухому термометру, а минимальная разница температур составляет 20 оС.

«Гибридные» градирни отличаются от «сухих» (радиатор- ных) тем, что для улучшения теплообмена либо радиаторы оро- шаются водой, либо обеспечивается увлажнение воздуха перед поступлением его в радиаторы.

Испарительные градирни экономически более выгодны, но они оказывают вредное воздействие на окружающую среду за счет су- щественного вклада в составляющие парникового эффекта.

«Сухие» и «гибридные» градирни экологически практически безвредны, но проигрывают испарительным градирням в стои- мости строительства и ряду показателей надежности (последнее относится к градирням, расположенным в северных широтах с суровыми климатическими условиями).

31

3. Система подпитки конденсатора теплофикационной тур-

бины используется для первоначального заполнения конденса- тора на подготовительном этапе пуска турбины и при аварий- ном снижении уровня воды в конденсаторе или деаэраторе пи- тательной воды при эксплуатации турбины в регулировочном диапазоне нагрузок. Обессоленная (очищенная) вода с насосов бака запасного конденсата подаётся в общестанционный кол- лектор и далее через индивидуальные задвижки аварийного до- бавка в конденсатосборники конденсаторов турбин. При экс- плуатации турбоагрегата в регулировочном диапазоне нагрузок подпитка цикла в схемах теплофикационных ТЭС осуществля- ется не в конденсатор, а в линию основного конденсата турбо- установки, в рассечку между подогревателями низкого давления либо непосредственно в деаэратор питательной воды (см. рис. 1.1). Это обусловлено сравнительно большим из-за невозврата конденсата пара, отпускаемого внешним потребите- лям, расходом добавочной воды, требующей предварительной деаэрации. Деаэрация добавочной воды цикла осуществляется в деаэраторах атмосферного давления, реже – в вакуумных деаэра- торах, что исключает ввод этого потока в конденсаторы турбин.

4. Эжекторная установка турбоагрегата неблочной ТЭС включает пароструйные основной и пусковой эжекторы, а также эжектор уплотнений. Рабочий пар на эжекторную установку может подаваться из коллектора собственных нужд давлением (10–13) кгс/см2, или из парового уравнительного паропровода деаэраторов питательной воды с давлением 6 кгс/см2.

Основной пароструйный эжектор обеспечивает заданное давление в конденсаторе турбины за счёт отсоса воздуха и неконденсирующихся газов (растворённого кислорода, свобод- ной угольной кислоты) из выделенной зоны воздухоохладителя конденсатора и конструктивно выполняется двух- или трехсту- пенчатым. Все ступени встроены в так называемый охладитель эжекторов, трубная система которого включена в схему контура циркуляции основного конденсата турбины. Образующийся конденсат эжекторного пара и пара, частично захваченного эжекторами из конденсатора турбины, возвращается в парово-

32

дяной тракт электростанции, а неконденсирующиеся газы и воз- дух, выделенные из паровоздушной смеси, удаляются через специальный патрубок в машинный зал.

Одноступенчатый пароструйный пусковой эжектор, произво- дительность которого больше, чем производительность основ- ных эжекторов, используется в режимах пуска турбоагрегата для быстрого создания начального разрежения в конденсаторе или в аварийных ситуациях, связанных с резким падением ваку- ума в конденсаторе турбины и невыясненными причинами этого падения. Выхлоп паровоздушной смеси с пускового эжектора, как правило, направляется в машинное отделение, что влечёт при длительной его работе значительные потери теплоносителя (пара) из пароводяного тракта электростанции.

Пароструйный эжектор уплотнений осуществляет отсос па- ровоздушной смеси и поддерживает давление около 0,98 кгс/см2 в крайних камерах концевых уплотнений цилиндров турбины и штоков стопорных и регулирующих клапанов, исключая про- скок уплотняющего пара в машинное отделение. В некоторых схемах при отсутствии эжектора уплотнений отсос пара из кон- цевых уплотнений турбины осуществляется основными эжекто- рами. Конструктивно эжектор уплотнений выполняется одно- или двухступенчатым, все ступени встроены в охладитель пара уплотнений турбины, трубная система которого включена в схему контура циркуляции основного конденсата турбины после охладителей основных эжекторов. Образующийся конденсат эжекторного пара возвращается в конденсатор турбины, а воз- дух, выделенный из паровоздушной смеси, удаляется через спе- циальный патрубок в машинный зал.

5. Система контура циркуляции основного конденсата вклю-

чает следующее оборудование (см. рис. 2.4):

–конденсатосборник конденсатора;

–конденсатные насосы;

–охладители пара основных эжекторов (ОЭ);

–охладители пара с крайних камер концевых уплотнений ро- тора турбины (ОУ);

33

–подогреватель сальниковый (подогреватель турбинного конденсата паром от промежуточных камер концевых уплотне- ний турбины) (ПС);

–регулятор уровня воды в конденсаторе турбины (РУК);

– конденсатопровод рециркуляции от регулятора уровня до конденсатора.

Система предназначена для поддержания уровня конденсата в конденсатосборнике с помощью регулятора уровня в конден- саторе (РУК), а также для гарантированного обеспечения расхо- да охлаждающей воды (конденсата) через охладители основных эжекторов, охладитель концевых уплотнений и сальниковый подогреватель. При недостаточном расходе конденсата через указанные охладители нарушается нормальный режим работы пароструйных эжекторов и эксплуатация турбоустановки стано- вится неэффективной (снижение вакуума; пропаривание конце- вых уплотнений) или в целом невозможной. В данных схемах в качестве РУК используются, как правило, двухседельные регу- лирующие клапаны, которые при соответствующей настройке обеспечивают удержание заданного уровня в конденсаторе тур- бины и необходимый расход основного конденсата через охла- дители эжекторов при работе турбоагрегата как в режимах пуска, так и при эксплуатации в регулировочном диапазоне нагрузок.

Сальниковый подогреватель (ПС) служит для использования теплоты пара, поступающего из промежуточной камеры перед- него концевого уплотнения ЦВД турбины, на подогрев основно- го конденсата. В качестве сальникового подогревателя, как пра- вило, применяется подогреватель низкого давления поверхност- ного типа. Конденсат греющего пара, уровень которого в корпу- се сальникового подогревателя контролируется, сливается через гидрозатвор в конденсатор. В некоторых тепловых схемах тур- боагрегатов сальниковый подогреватель, утилизирующий теп- лоту пара, поступающего из промежуточной камеры переднего концевого уплотнения ЦВД турбины, устанавливают после ре- гулятора уровня воды в конденсаторе турбины или же за ПНД-1. Необходимость и место установки ПС в схеме основного кон-

34

денсата определяется, в первую очередь, параметрами протечек пара (температура, расход), удаляемых из концевых уплотнений цилиндров турбины, которые зависят от выбранной схемы уплотнений (с вестовыми трубами или вакуумным отсосом; с самоуплотнением; с нормализованным температурным режи- мом) и типа уплотняющих элементов (гребешки; соты).

6. Система подачи пара и удаления протечек из концевых уплотнений турбины. Работа концевых уплотнений турбины оказывает существенное влияние на надежность, экономичность и маневренность турбины. По данным ряда ТЭС на турбинах различной мощности (от 150 до 1200 МВт) в концевых уплотне- ниях ЦВД и ЦСД в процессе эксплуатации наблюдаются как выбивание пара, так и подсос воздуха в турбину через одни и те же уплотнения, в зависимости от режима работы. Причем в не- которых случаях ни автоматическое, ни ручное регулирование давления в коллекторе подачи пара на уплотнения должного эф- фекта не дает. Это приводит к обводнению масла или снижению экономичности работы турбоустановки из-за ухудшения вакуума.

Надлежащее функционирование концевых уплотнений осу- ществляется системой трубопроводов и регулирующей армату- ры, обеспечивающей управление подводом уплотняющего пара, а также способом и утилизацией паровоздушной смеси и пара избыточного давления. Так, общим для современных конструк- ций концевых уплотнений турбины является наличие в каждом уплотнении не менее трех лабиринтовых отсеков, в каждом из которых в зависимости от перепада давлений заключается от нескольких штук до нескольких десятков уплотнительных греб- ней, и соответствующего числа промежуточных камер. Из внешних (первых) камер уплотнения под небольшим разреже- нием производится отсос паровоздушной смеси. В соседние (вторые) камеры под небольшим избыточным давлением подво- дится уплотняющий пар. Уплотняющий пар с давлением (1,2–1,4) кгс/см2 и температурой (130–150) оС во время работы турбины подаётся через соответствующий регулятор давления пара из деаэратора питательной воды, а при пусках турбины – из общестанционного парового коллектора собственных нужд дав-

35

лением (10–13) кгс/см2. Для снижения термодинамических по- терь в концевых уплотнениях цилиндров высокого и среднего давления предусматриваются промежуточные отсосы пара, направляемые в проточную часть турбины или в отборы, а в не- которых схемах на индивидуальные сальниковые подогреватели (ПС), устанавливаемые в схему регенерации низкого давления (см. рис. 2.4). Во всех случаях места утилизации этих отсосов и распределение числа уплотнительных гребней в отсеках уста- навливаются расчетом теплового баланса.

Схему концевых уплотнений можно считать надёжной, если в ней при любом эксплуатационном режиме работы турбины, включая сброс нагрузки, не имеет места ни одно из следующих негативных явлений [6]:

–пропаривание в машинный зал;

–присосы в вакуумную систему воздуха, масла и масляных паров;

–резкие теплосмены в лабиринтных отсеках;

–попадание в лабиринты воды и переувлажнённого пара.

В настоящее время наиболее перспективным классом лаби- ринтовых уплотнений с точки зрения надежности и экономич- ности являются уплотнения сотовой конструкции, допускающие контакт (задевание) уплотняющих поверхностей (уплотняющего гребешка) без ущерба для работоспособности конструкции. Со- товыми называются уплотнения, имеющие на одной из поверх- ностей сотовую «дорожку», т.е. ряды перегородок, образующих по окружности массив односторонне замкнутых ячеек размером 0,9х0,9 мм. Изготавливаются они из жаростойкой хромоникеле- вой фольги толщиной 0,05 мм из материала ХН78Т и припаива- ются к вставкам – сотоблокам, из которых набирается кольцо для последующей установки в диафрагму или обойму.

Замена существующих уплотнений на уплотнения сотовой конструкции позволяет не только уменьшить в несколько раз радиальный зазор (от 1,5 до 0,5 мм) с пропорциональным сни- жением утечек пара, но и довести его до нуля. Допускается даже врезание уплотняющего гребешка в соты, при этом сохраняется как сама форма гребешка, так и острая кромка. Данный факт

36

очень важен, поскольку исследованиями установлено, что за- тупление гребешка снижает эффективность уплотнения на 50 %. Следует добавить также, что внедрение сотовых уплотнений не требует коренного изменения конструкции и может быть произ- ведено доработкой существующих турбин при очередном капи- тальном ремонте.

7. Устройство аварийного срыва вакуума в конденсаторе турбины.

Аварийный останов турбоагрегата может осуществляться двумя способами: с нормальным давлением отработавшего пара в конденсаторе и со срывом вакуума. Выбор способа останова осуществляет оперативный персонал после аварийного отклю- чения турбины от действия автоматической системы защиты или от действия обслуживающего персонала при возникновении аварийной ситуации.

Вакуум срывается открытием задвижки аварийного срыва вакуума, установленной на специальном патрубке, вмонтиро- ванном на трубопроводе отсоса паровоздушной смеси из кон- денсатора турбины, после штатного срабатывания исполнитель- ных органов защиты и отключения ТГ от сети. При этом воздух засасывается в проточную часть турбины, сопротивление вра- щению ротора увеличивается и время выбега снижается при- мерно наполовину.

2.8.3. Описание технологической схемы конденсационной установки турбоагрегата блочной КЭС

Схема конденсационной установки конденсационного энер- гоблока, работающего при сверхкритических параметрах свеже- го пара, в целом аналогична рассмотренной выше, но имеет ряд принципиальных отличий (рис. 2.5).

37

ляющие работать как в прямоточном, так и в оборотном режиме водоснабжения. Прямоточная система водоснабжения применя- ется только в том случае, если минимальный расход воды в реке не меньше потребности в воде ТЭС. При этом для исключения значительного повышения температуры речной воды в месте сопряжения сбросного канала с рекой (водоёмом-охладителем), а также для стабилизации теплового режима работы системы циркуляционного водоснабжения ТЭС при маловодье на откры- тых отводящих каналах могут устанавливаться брызгальные установки [53] (такая схема применена, например, на Кириш- ской ГРЭС). Речная вода проходит через конденсатор один раз и после этого сбрасывается в реку. Сброс производится ниже по течению, чтобы исключить подмешивание сбросной воды к свежей. Расстояние между забором и сбросом определяется уклоном русла, скоростью течения реки, силой и направлением ветров в районе сброса и забора воды. В ряде случаев прямоточ- ная схема требует создания искусственного подпора (плотины). В состав прямоточной системы циркуляционного водоснабже- ния, как правило, входят следующие сооружения и оборудова- ние: водозаборный ковш, открытый подводящий канал, берего- вая насосная станция, напорные и сливные водоводы, закрытый отводящий канал, открытый отводящий канал, закрытый канал теплой воды. При прямоточной системе нужно учитывать сани- тарные требования, требования рыбоохраны, наличие площадок для строительства ТЭС и возможность их использования. Пре- имуществами прямоточной системы водоснабжения являются низкая температура воды, обеспечивающая глубокий вакуум, сравнительно недорогие гидротехнические сооружения.

Прямоточные системы при незначительном удалении берего- вой насосной от главного корпуса электростанции компонуют- ся, как правило, по блочной схеме [7]. При блочной схеме на один энергоблок обычно устанавливаются два циркуляционных насоса, как правило, осевого или диагонального типа. При этом каждый циркуляционный насос подключен непосредственно к напорному трубопроводу половины конденсатора, одного из конденсаторов своего энергоблока. Задвижка на сливном трубо-

39

проводе конденсатора является единственной арматурой на тру- бопроводе от циркуляционного насоса до станционного закры- того (открытого) отводящего канала. Питание масло - и газо- охладителей, а также отвод воды на собственные нужды элек- тростанции предусматриваются из обоих напорных водоводов блока. Слив воды из конденсаторов производится в открытые или закрытые сливные водоводы с использованием принципа сифона. При этом для создания сифона в сливном водоводе ис- пользуется специальный эжектор циркуляционной системы (ЭЦ) или так называемый хозяйственный эжектор.

Прямоточные системы с магистральными водоводами при- меняются в случае отдаленного расположения береговой насос- ной от главного корпуса электростанции; эта схема позволяет регулировать подачу воды на конденсаторы не только за счет изменения угла установки лопастей и частоты вращения насоса, но и за счет количества включенных в работу насосов. Недо- статком схемы является параллельная работа двух и более насо- сов на один водовод, что при использовании осевых насосов не всегда допустимо по причине возможного перехода осевого насоса в режим помпажа. В таких схемах на напорном патрубке каждого насоса устанавливаются обратный клапан и запорная задвижка, которые располагаются в камере переключения.

2. В эжекторной установке турбоагрегатов блочных КЭС, как правило, используются водоструйные эжекторы, рабочей средой которых является вода, подаваемая подъемными насосами эжек- торов (ПНЭ). Эжекторная установка включает:

–два водоструйных основных эжектора (ЭО), предназначен- ных для эвакуации из парового пространства конденсатора неконденсирующихся газов;

–эжектор циркуляционной системы (ЭЦ), который обеспе- чивает создание разрежения в сливных водоводах для выполне- ния технологических условий пуска циркуляционных насосов и облегчения достижения требуемого расхода воды через конден- сатор;

–эжектор уплотнений (ЭУ), необходимый для создания раз- режения в крайних камерах концевых уплотнений турбоагрегата.

40