Главная   >>   Современная теплоэнергетика

Современная теплоэнергетика

4.3. Устройство сетевого подогревателя

Назначение сетевого подогревателя состоит в нагреве заданного коли­чества сетевой воды до заданной температуры. Принцип его работы ничем не отличается от принципа работы поверхностного конденсатора. Разница состоит, прежде всего, в том, что в конденсаторе холодный теплоноситель (циркуляционная вода) служит для конденсации пара, покидающего турбину, и создания низкого давления на выходе из турбины, а в подогревателе осуществляется нагрев сетевой воды до заданной температуры за счет тепла конденсации пара при давлении, которое обеспечивает необходимую температуру конденсации. Другое существенное отли­чие сетевого подогревателя от конденсатора состоит в условиях работы: параметрах нагреваемой среды и греющего пара. В конденсаторе циркуляционная вода нагревается на 10—15 °С и составляет на выходе из него в самом неблагоприятном случае 40—50 °С. После подогревателей температура составляет 100—110 °С, а после дополнительного нагрева в ПВК — 140—150 °С. Для того чтобы сетевая вода не закипела, ее давление с учетом необходимого запаса должно быть не менее 8 ат (0,8 МПа). Давление циркуляционной воды в конденсаторе существенно ниже и определяется только необходимостью преодолеть гидравлическое сопротивление конденсатора и (при установке градирни) поднять ее до сопел разбрызгивающего устройства градирни и обеспечить ее распыл. Давление поступающего в конденсатор пара не превышает 10—12 кПа, в то время как для обеспечения нагрева сетевой воды требуется температура конденсации, соответствующая давлению 2,5—3 ат (250—300 кПа). Таким образом, по параметрам теплоносителей сетевые подогреватели работают в существенно более сложных условиях, чем конденсаторы. Зато объемные расходы теплоносителей, поступающих в подогреватели, существенно меньше и, как результат, их габариты значительно меньше, чем конденсаторов (хотя в абсолютных цифрах — это громадные аппараты).
Теплофикационная турбина с одним сетевым подогревателем представляет собой как бы две турбины с двумя конденсаторами: конденсационный поток пара проходит всю турбину и поступает в конденсатор, а теплофикационный — только через часть турбины и поступает в сетевой подогреватель, который играет роль конденсатора. Отсюда следует роль сетевого подогревателя: она зависит от соотношения значений конденса­ционного и теплофикационного потоков пара и от работоспособности теплофикационного потока. Поскольку работоспособность теплофикационного потока существенно меньше, чем конденсационного, так как давление за первым больше, то даже небольшое изменение давления в камере отбора турбины приводит к существенному изменению работоспособности пара, мощности и экономичности теплофикационного потока. Особенно велико влияние давления в отборе при работе в чисто теплофикационном режиме, когда теплофикационная турбина работает как турбина с противодавлением.
На турбинах современных ТЭЦ обычно используют ступенчатый подогрев сетевой воды в нескольких сетевых подогревателях, обычно в двух. В такой турбине протекает как бы три потока пара: два теплофикационных и один конденсационный.
Для теплофикационных установок ТЭЦ выпускают сетевые подогреватели двух типов: вертикальные (ПСВ) и горизонтальные (ПСГ).
Вертикальные сетевые подогреватели выпускаются Саратовским заводом энергетического машиностроения, имеют поверхность теплообмена вплоть до 500 м2. Ими комплектуются теплофикационные установки некоторых турбин ЛМЗ.
Для теплофикационных установок мощных турбин используются ПСГ, поверхности теплообмена которых достигают 5000 м2. Они выпускаются турбинными заводами.
Типичная конструкция ПСВ показана на рис. 4.3. Он представляет собой вертикальный цилиндрический сосуд, в котором смонтирована трубная система, омываемая снаружи греющим паром; внутри трубной системы движется сетевая вода. Подогреватель состоит из двух основных элементов: цилиндрического корпуса с днищем и вставляемой в него трубной системы. Трубная система скомпонована из прямых трубок, завальцованных в трубные доски так же, как это делается в конденсаторах. Верхняя трубная доска одновременно является фланцем крепления всей системы к корпусу подогревателя. К трубным доскам шпильками прикреплены водяные камеры: верхняя и нижняя.
Подвод и отвод сетевой воды осуществляется через верхнюю водяную камеру. Нижняя водяная камера является поворотной. Соответствующей установкой перегородок в водяных камерах подогреватель выполняют двух- или четырехходовым по сетевой воде. Нижняя трубная доска имеет диаметр меньший, чем корпус подогревателя, и поэтому вся трубная система вместе с нижней водяной мерой свободно расширяется относительно корпуса подогревателя из-за различных температур и коэффициентов температурного расширения материалов трубок и корпуса.
На трубные доски действует перепад давлений сетевой воды и греющего пара, достигающий 1 МПа. Поэтому с учетом большой площади они подвержены огромным усилиям, для восприятия которых устанавливаются анкерные связи, скрепляющие трубную доску и крышку водяной камеры. Между трубными досками также устанавливают анкерные связи в виде трубок, назначение которых состоит в организации движения пара в межтрубном пространстве пучка. К этим анкерным связям электросваркой крепятся промежуточные трубные доски, представляющие собой сегменты площадью чуть больше половины круга. Промежуточные трубные доски обеспечивают обтекание паром всей поверхности трубок и предотвращают их опасные колебания. К анкерным связям крепят также пароотбойный щиток, расположенный со стороны входа пара. Он препятствует эрозии трубок каплями влаги, поступающей вместе с паром, и способствует равномерной раздаче пара по всему периметру трубного пучка.

Пар,   поступающий  в   подогреватель  через   входной  патрубок  (на рис. 4.3 входной паровой патрубок и патрубки для входа и выхода сете вой воды изображены с транспортными заглушками, которые отрезаются при монтаже на ТЭЦ), движется, конденсируясь, зигзагами по направлению к зоне отсоса паровоздушной смеси. Образующийся конденсат стекает в конденсатосборник, откуда он направляется или в подогреватель с меньшим давлением, или в систему регенерации турбины.
В качестве примера конструкции горизонтального сетевого подогревателя (ПСГ) рассмотрим четырехходовой подогреватель ПСГ-1300-3-8-1 для турбины Т-50-12,8 ТМЗ.
На рис. 4.4 показан ПСГ в условном положении, повернутым относительно горизонтальных опор на 67°30', позволяющем понять конструкцию ПСГ в общих чертах. Он состоит из стального цилиндрического корпуса, к основаниям которого приварены трубные доски, закрытые водяными камерами. Для компенсации взаимных температурных расширений трубок, завальцованных в трубные доски, и корпуса установлен линзовый компенсатор.

Пар в ПСГ поступает через два патрубка (транспортные заглушки, показанные на патрубках на рис. 4.4, при монтаже срезаются и к патрубкам привариваются паропроводы, идущие от турбины). В патрубках установлены специальные концентрические воронки, обеспечивающие равномерную раздачу пара по длине трубного пучка. Для исключения вибрации трубок установлены три промежуточных трубных доски. На рис. 4.4 на видах Б и А штриховыми линиями показаны перегородки в трубных досках, обеспечивающие четырехходовую схему движения сетевой воды.

На рис. 4.5 показаны отдельно перегородки в водяных камерах, позволяющие понять схему движения сетевой воды. Знаком плюс обозначено направление движения от нас, а точкой — к нам. Сетевая вода поступает в сектор abc и совершает I ход, двигаясь к задней водяной камере. Горизонтальная перегородка dbe заставляет воду повернуть на 180° и двумя потоками через секторы трубок abd и cbe совершить II ход. Развернувшись на 180°, сетевая вода двумя потоками совершает III ход по трубкам, расположенным в секторах dbm и nbe. Эти потоки сливаются в задней камере и, совершая IV ход, поступают в сектор mbn. И из нее нагретая сетевая вода направляется или в следующий подогреватель, или в ПВК, или в тепловую сеть.

На рис. 4.6 показан ПСГ в рабочем положении, когда по условию компоновки под турбиной оси пароподводящих патрубков располагают наклонно.

Трубный пучок  имеет радиальную  компоновку.  Поступающий  пар встречает сопротивление в виде трубного пучка и поэтому обтекает его и движется радиально к центру. Затем пар, в котором вследствие конденсации пара увеличивается концентрация воздуха, поступает на трубки так называемого воздухоохладителя, куда, как видно из рис. 4.6, поступает сетевая вода самой низкой температуры. Это способствует более полной конденсации пара из паровоздушной смеси. Пройдя воздухоохладитель, паровоздушная смесь направляется либо в ПСГ с меньшим давлением, либо в специальный охладитель выпара, где утилизируется его тепло конденсации.
Трубный пучок ПСГ радиальными продольными листами разделяется на отдельные секции. Листы, во-первых, направляют пар к центру на вход в пучок воздухоохладителя, во-вторых, перехватывают образовавшиеся капли и струи конденсата и направляют их к конденсатосборнику.
Водяные камеры имеют лазы, закрытые люками. Их число соответствует числу камер, образованных разделительными перегородками. Лазы позволяют определить поврежденные трубки, через которые относительно грязная сетевая вода попадает в пароконденсатный тракт турбоустановки с серьезными последствиями и для надежности, и для экономичности. Поэтому поврежденные трубки заглушают пробками, что уменьшает поверхность конденсации и экономичность работы турбоустановки. При достаточно большом количестве заглушенных трубок их заменяют на новые.
Подогреватель имеет две опоры. Опора, расположенная у передней водяной камере, является неподвижной. Подогреватель расширяется от нее в сторону задней водяной камеры.