Современная теплоэнергетика
Главная   >>   Современная теплоэнергетика

Современная теплоэнергетика

16.3. Конденсационная установка и конструкция конденсатора

В лекции 2 рассмотрен принцип работы конденсатора. Он очень прост: пар из турбины поступает на холодные трубки конденсатора и, так как внутри них постоянно протекает холодная вода, то пар конденсируется, и конденсат стекает вниз. Отсюда образующийся конденсат постоянно удаляется конденсатными насосами. Этот принцип реализован и в конденсаторе турбины Т-170-7,8. Пар из двух потоков ЦНД (рис. 16.5) направляется вниз в двухпоточный конденсатор, расположенный под турбиной и конденсируется в нем. Однако по причинам, изложенным ниже, для работы конденсатора необходима дополнительно сложная система, которую называют конденсационной установкой. Кроме обеспечения конденсации пара при низком давлении, конденсатор выполняет целый ряд дополнительных функций.

Значительная часть объема ЦНД, в частности выходные патрубки, последние ступени и концевые уплотнения работают под разрежением. Это приводит к тому, что, несмотря на все принимаемые меры, внутрь турбины присасывается атмосферный воздух. Главными источниками присосов воздуха являются неплотности фланцев разъемов ЦНД и недостаточная уплотненность концевых уплотнений по всей окружности вала. Сами присосы невелики и находятся на уровне нескольких десятков килограммов в час (заметим для сравнения, что в конденсатор турбины Т-170-7,8 поступает около 500 т пара в час). В отличие от воды, при тех температурах, которые существуют в конденсаторах (20—30 °С), воздух является газом неконденсирующимся. Поэтому, если не принять специальных мер, воздух будет накапливаться в паровом пространстве конденсатора, давление в нем будет расти, и через короткое время работа конденсатора станет невозможной. Поэтому конденсатор снабжают специальной установкой, постоянно отсасывающей тот воздух, который поступает в ЦНД из атмосферы. Для отсоса воздуха из конденсатора турбины Т-170-7,8 используют два водоструйных эжектора 4 (рис. 16.5).

От работы эжекторов, которые в любом случае отсасывают весь воздух, поступающий в турбину с присосами, в значительной степени зависит концентрация воздуха в паровом пространстве конденсатора. При конденсации пара из паровоздушной смеси неконденсирующийся воздух как бы обволакивает трубку, на которой идет конденсация и из-за своей малой теплопроводности создает термический барьер между конденсирующимся паром и металлической поверхностью трубки. В итоге конденсация происходит не при температуре, которую имеет охлаждающая вода, а при большей температуре. А большей температуре конденсации (см. рис. 1.3) соответствует большее давление в конденсаторе и за последней ступенью турбины. Это уменьшает работоспособность пара в турбине и снижает ее мощность. Полезно запомнить, что повышение давления в конденсаторе на 1 кПа снижает мощность паровой турбины примерно на 1 % (для турбины Т-170-7,8 — на 1,5 МВт), а всего энергоблока ПГУ-450Т примерно на 0,3 %, так как мощность паровой турбины составляет примерно 1/3 от мощности энергоблока.

Важным отличием рассматриваемого конденсатора является использо­вание так называемого встроенного пучка 3. Встроенным (имеется в виду в конденсатор) он называется потому, что представляет собой отдельную теплообменную поверхность точно такую же, как и основной пучок, но снабженную отдельными водяными камерами и трубопроводами подвода и отвода охлаждающей воды. В качестве последней используется подпиточная вода теплосети. Здесь необходимо пояснить одну особенность теплоснабжения района, обслуживаемого Северо-Западной ТЭЦ. В лекции 4, рассмотрена так называемая закрытая система теплоснабжения, когда вся подаваемая в городской район сетевая вода после использования ее тепла возвращается на ТЭЦ (точнее, должна возвращаться). В частности, для получения горячей бытовой воды (горячее водоснабжение) используются теплообменники, установленные в тепловых узлах, в которых нагревается обычная водопроводная вода, подаваемая в квартиры. Горячее водо­снабжение жилого района Северо-Западной ТЭЦ выполнено по-иному. Для него используется часть прямой сетевой воды, которая напрямую, без промежуточных теплообменников подается в душевые и кухни квартир. После использования эта вода сливается в канализацию и не возвращается на ТЭЦ. Таким образом, на ТЭЦ необходимо постоянно восполнять эту потерю сетевой воды, а она для одного энергоблока может составлять до 1000 т/ч, т.е. около 10 % всей нагреваемой сетевой воды. По­этому энергоблок снабжается мощной постоянно действующей водоподготовительной установкой, подпитывающей теплосеть. Одна из основных операций при подготовке подпиточной воды — это ее термическая деаэрация. Недеаэрированная сетевая вода быстро разрушает теплотрассы вследствие наличия кислорода и протекания процессов коррозии. Для деаэрации используются вакуумные термические деаэраторы, отличие которых от деаэраторов, используемых для деаэрации основного конденсата, состоит только в том, что она осуществляется при давлении, меньше атмосферного, и поэтому не требует значительного, нагрева деаэрируемой воды.

Другая особенность подпитки теплосети в условиях Северо-Западной ТЭЦ состоит в том, что для этого используется водопроводная вода, имеющая очень низкую температуру (примерно +5 °С). Именно эту холодную подпиточную воду и удается нагреть во встроенном пучке «бросовой» теплотой конденсации пара, поступающей в конденсатор. При этом при нагреве подпиточной воды на 5—10 °С удается сэкономить 5—10 МВт тепловой энергии и соответственно сократить расход топлива в камеру сгорания ПТУ. В дальнейшем, нагретая до 10—15 °С подпиточная вода нагревается дополнительно в специальных теплообменниках, включенных в линию рециркуляции ГПК, догревается сетевой водой в вакуумном деаэраторе до насыщения и насосами подпитки подается в напорную линию сетевых насосов первого подъема.

Из числа дополнительных функций, выполняемых конденсатором, укажем на прием пара из БРОУ при неработающей турбине (но работающей конденсационной установке), прием сепарата из сепараторов, установленных в ресиверных трубах, и прием добавка воды в основной энергетический цикл.

Представление о конструкции конденсатора турбины К-170-7,8 дает рис. 16.6, на котором показан внешний вид конденсатора, если смотреть на него вдоль оси турбины. Конденсатор состоит из двух одинаковых корпусов. В поперечном сечении каждый корпус представляет собой прямоугольник с малой шириной основания, как показано на рис. 16.5. Оба корпуса соединены патрубком для выравнивания давления в корпусах. Оси охлаждающих трубок расположены поперек оси турбины.

Передняя водяная камера каждого корпуса имеет отдельные зоны для подвода и отвода охлаждающей воды и подпиточнои воды теплосети. Охлаждающая вода подводится в верхнюю часть передней водяной камеры 7. Из нее она поступает в конденсаторные трубки 5 первого хода, расположенные в верхней части парового пространства конденсатора. Из трубок первого хода вода поступает в заднюю водяную камеру 3, разворачивается в ней на 180° и проходит через охлаждающие трубки второго хода, расположенные в нижней части парового пространства. Из них вода возвращается в переднюю водяную камеру и из нее в градирню.

Аналогичным образом выполнен подвод и отвод подпиточной воды теплосети через переднюю водяную камеру 8 теплофикационного пучка.

Конденсаторные трубки в паровом пространстве установлены с наклоном для увеличения интенсивности передачи теплоты от конденсирующегося пара к охлаждающей воде.

Корпус 9 выполнен из листовой стали. По краям корпуса установлены трубные доски, в отверстиях которых завальцованы конденсаторные трубки, выполненные из медно-никелевого сплава (мельхиора) с содержанием никеля 5%. В трубном пучке одного корпуса содержится 5765 трубок длиной 10м. Для того чтобы трубки не провисали и не разрушались от вибрации, в паровом пространстве установлены промежуточные трубные доски 12, через отверстия в которых они заводятся при монтаже конденсатора.

К корпусам 9 приварена горловина 2 (переходной патрубок), укрепленная изнутри горизонтальными стяжками и ребрами, которые не допускают чрезмерной деформации корпусов под действием атмосферного давления. В переходном патрубке размещают пускосбросное устройство 10, принимающее после охлаждения свежий пар при пусковых операциях и авариях с остановкой турбины.

К верхней части горловины также сваркой крепится выходной патрубок 1 турбины, из которого пар поступает в горловину и на конденсаторные трубки. Конденсируясь на них, пар превращается в воду и собирается на дне конденсатора, откуда откачивается конденсатным насосом.

Другие технические данные конденсатора приведены ниже:

Суммарная поверхность теплообмена, м2 10000
Поверхность встроенных пучков, м2 1000
Количество трубок, шт. 11530
Длина трубок, м 10
Размер трубок, мм 28х1
Температура охлаждающей воды, °С 27
Давление в конденсаторе, кПа 8,2
Расход охлаждающей воды, т/ч 19000
Масса охлаждающей воды в конденсаторе, т 100
Масса конденсата, т 25
Масса воды в паровом пространстве при гидроиспытаниях, т 195