3.1.5. Главные паропроводы и питательные трубопроводы тэс

Основу полной тепловой схемы (ПТС) составляют главные трубопроводы ТЭС, к которым относятся главные паропроводы и главные питательные трубопроводы, обеспечивающие главные связи между основным оборудованием – котельными и турбинными агрегатами.

Выше уже отмечалось, что следует различать блочные ПТС, в которых отсутствуют поперечные связи между энергоблоками, и неблочные ПТС, характеризующиеся наличием поперечных связей для основных потоков пара и воды.

На рис. 3.11 показана схема главных паропроводов неблочной ТЭС. Такая схема называется секционной схемой с переключательной магистралью. Установленная запорная арматура позволяет вывести в ремонт котел или турбину, отключив их согласно правилам техники безопасности двумя запорными органами. К переключательной линии могут быть подключены резервный котел, а также редукционно-охладительные установки (РОУ) для подачи пара на собственные нужды ТЭС. Схема построена так, чтобы исключить выход из строя всей станции из-за отказа одного запорного органа, и позволяет выделить при необходимости блок “котел-турбина” или отключить переключательную магистраль для ремонта. К главным паропроводам подсоединена паровая растопочная линия, ведущая к растопочной РОУ. По этой линии при растопке котла до его подключения к переключательной магистрали отводится образующий пар (продувка пароперегревателя).

Рис.3.11. Схема главных паропроводов КЭС с поперечными связями.

Неблочная схема с переключательной магистралью сохраняется на большинстве действующих теплоэлектроцентралей (ТЭЦ). Энергоблоки выполняются по схемам моно- и дубль- блоков. По нормам технологического проектирования рекомендуется применять моно-блоки, т. е. блоки с однокорпусными котлами. Дубль-блок—это блок с двухкорпусным котлом, что разрешается для ТЭС, работающих на сланцах и торфе, в энергосистемах небольшой мощности.

К главным питательным трубопроводам относятся трубопроводы питательной воды от напорной стороны питательных насосов до экономайзера котла. На рис. 3.12 приведена схема питательных трубопроводов энергоблока 300 МВт. По­сле питательного насоса вода по питательному трубопроводу поступает к группе ПВД и затем к узлам питания (два узла на две нитки тракта прямоточного котла). Главные питательные задвижки 1 имеют байпасы 2 для регулирования расхода воды при малых нагрузках. Узел питания состоит из задвижки 3, обратного клапана 4, измерительной шайбы 5 и регулирующего питательного клапана (РПК) 6. При отключении группы ПВД в ремонт задвижки 7 и 8 закрываются, а задвижка 9 на обводной линии открывается. При заполнении и промывке котла воду можно подавать от бустерных насосов 10 по обводной линии к узлам питания. При малых нагрузках автоматически включается разгрузочная линия 11 подачи воды из питательных насосов на рециркуляцию.

Рис. 3.12. Схема питательных трубопроводов энергоблока 300 МВт.

6. Системы регенеративного подогрева питательной воды и промежуточного перегрева

Тепловая схема ТЭС является схемой пароводяного тракта, в который входит основное оборудование – паровой котел и паровая турбина, а также система регенеративного подогрева питательной воды вместе с трубопроводами и насосами, осуществляющие прокачку воды через цепочку подогревателей и подающим воду для питания котла при необходимом давлении. На рис. 3.13 показан схема регенеративного подогрева с поверхностными подогревателями и тремя насосами, которые должны работать синхронно (например от общего привода). Первый насос 1 прокачивает основной конденсат из конденсатора 2 через первую группу подогревателей 3 и подает ее во всос второго насоса 4 с необходимым подпором, который обеспечивает работу второго насоса без кавитации. Второй насос прокачивает воду через вторую группу подогревателей 5, в которой осуществляется подогрев температуры питательной воды, и подает во всос третьего насоса 6 с необходимым подпором. Третий насос развивает давление, необходимое для питания парового котла. В каждом насосе в результате перехода механической энергии в теплоту энтальпия воды повышается на

∆h_н^/=(ν_в^ср∆p/ η_н^вн)*10^-3,

где ∆h_н^/ -повышение энтальпии воды, кДж/кг; ∆p – повышение давления в насосе, МПа; ν_в^ср-среднеарифметический удельный объем в изоэнтропном процессе сжатия воды в насосе, м³/кг; η_р^опт- внутренний КПД насоса.

Рис. 3.13. Схема регенеративного подогрева с поверхностными подогревателями.

Возможны три варианта установки насосов. Ставится один только 1 насос, который развивает полное необходимое давление. Повышение энтальпии воды для условий рассмотренного примера составит 39,6 кДж/кг, что означает существенное снижение расхода энергии на перекачку против варианта трех насосов.

Вариант одного насоса означает, что все подогреватели с водяной стороны оказываются под полным давлением, что усложняет и удорожает всю установку.

Вариант установки двух насосов (I и II) означает, что первая группа подогревателей находится с водяной стороны под низким давлением первого насоса; такой насос называется конденсатным, а подогреватели — подогревателями низкого давления (ПНД). Вторая груп­па подогревателей оказывается с водяной стороны под высоким давлением II насоса; этот насос назы­вается питательным, а подогреватели — подогревателями высокого давления (ПВД).

В варианте с тремя насосами ПВД с водяной стороны находятся под промежуточным давлением, создаваемым первой ступенью питательного насоса (II насос), что является преимуществом. Кроме того, в этом варианте повышение энтальпии воды в III насосе не вытесняет отбор на регенеративный подогреватель, что имеет место в варианте двух насосов.

Считается, что варианты двух и трех насосов экономически равноценны.

Приведенная схема с одними поверхностными подогревателями является бездеаэраторной и пригодна при применении нейтрального водного режима с дозированном газообразного кислорода в конденсатный тракт.

Широко распространены установки, в которых в схему регенеративного подогрева включен деаэратор, представляющий собой смешивающий подогреватель. В этом случае питательный насос ставится после деаэратора. Подобная схема представлена на рис. 3.14. Система регенеративного подогрева имеет три ПВД с каскадным сливом дренажей, которые сливаются в деаэратор, и группу ПНД. Первые две по ходу конденсата ПНД питаются паром из вакуумных отборов турбины, что в эксплуатации приводит к повышенным присосам воздуха, нарушающего процесс теплоотдачи от конденсирующегося пара. В результате в этих подогревателях имеют место повышенные недогревы пара и пониженная температура конденсата, что приводит к перегрузке третьего ПНД. Перегрузка третьего ПНД вызывает повышенную вибрацию трубного пучка, приводящую к выходу из строя трубок подогревателя. Поэтому оказалось целесообразным первые два ПНД выполнять смешивающего типа, в которых обеспечивается подогрев до температуры насыщения греющего пара.

Рис. 3.14. Схема регенеративного подогрева с деаэратором, ПВД и ПНД.

Таким образом, элементами водоподогревательной системы являются регенеративные подогреватели низкого и высокого давления, поверхностного и смешивающего типа, а также насосы - конденсатные и питательные. В систему регенеративного подогрева могут быть включены испарители и их конденсаторы, предназначенные для приготовления дистиллята, используемого для подпитки пароводяного тракта.

На рис. 3.15 показаны схемы турбоустановок с регенеративным подогревом питательной воды. В них вода перед поступлением в котел нагревается в поверхностном или смешивающем подогревателе паром, отводимым из турбины.

Рис. 3.15. Регенеративный цикл паротурбинной установки:

а - схема со смешивающим подогревателем; б - схема с поверхностным подогревателем;

в - процесс в h, s- диаграмме; 1- смешивающий регенеративный подогреватель;

2- поверхностный регенеративный подогреватель; 3- конденсатный насос;

4- насос перекачки конденсата отборного пара (сливной насос).

Используемый для этой цели пар называется отборным, а места его вывода из турбины — регенеративными отборами. Как известно из термодинамики, регенеративный подогрев рабочего тела повышает КПД тепловых двигателей. В современных турбоустановках имеется обычно 7- 9 регенеративных подогревателей как поверхностного, так и смешивающего типа (рис. 3.16). Благодаря регенеративному подогреву питательной воды на тепловых электростанциях экономится до 14% топлива.

В схеме рис. 3.16а пар из отбора в количестве D с параметрами р, h смешивается в подогревателе с водой, нагревая ее до параметров насыщения t_s, h_s при давлении отборного пара р: Обозначим через D_o расход питательной воды, равный расходу свежего пара на турбину, а через h'_k—энтальпию воды в конденсатор и составим тепловой баланс подогревателя

из которого получим

,

где α=D/D₀ - доля отборного пара или, что то же самое, количест­во килограммов отборного пара на 1 кг свежего пара; откуда - приращение энтальпии воды в подогревателе при ее нагреве от температуры в конденсаторе t_k до температуры насыщения отборного пара t_s; q=h-h^/_s- теплота, отданная одним килограммом отборного пара. Внутренняя удельная работа турбины складывается из работы потока пара, направляемого в отбор и работы потока пара, поступающего в конденсатор и в сумме на 1 кг свежего пара составляет