33. Испарители. Назначение, устройство, принцип работы, схемы включения

На многих тепловых электростанциях восполнение потерь конденсата и пара производится дистиллятом, который получают в испарительных установках из химически обработанной (умягченной) воды или воды, прошедшей упрощенную обработку (известкование, содоизвесткование, умягчение подкислением). Имеются также установки, которые работают на сырой воде с затравкой (обычно это мелкокристаллическая взвесь природного мела и строительного гипса) [54]. Такой метод подготовки добавочной воды паровых котлов (ПГ) называют термическим обессоливанием. В зависимости оттого, какая вода подводится к испарителю, применяется тот или иной тип испарителя. В состав испарительной установки входят испаритель, в котором предварительно химически очищенная вода превращается в пар, и охладитель, в котором конденсируется полученный в испарителе пар. Такой охладитель называется конденсатором испарительной установки, или конденсатором испарителя.

На рис. 6.28 (1 - корпус испарителя; 2 - линия отвода первичного греющего пара; 3 –греющая секция; 4 - линия отвода вторичного пара.; 5 - конденсатор; б, 10 - линии отвода конденсата вторичного и греющего пара; 7 — линия подвода питательной воды; 8 – линия продувки; 9 - место слива) приведена схема простейшей испарительной установки. При работе испарителя к нему непрерывно подводится, вода, обработанная одним из указанных методов, или (при другой конструкции испарителя) наряду с необработанной (неумягченной) водой вводится затравка, которая предназначена для того, чтобы осаждение солей жесткости происходило на частицах взвеси, а не на поверхностях теплообмена.

Чтобы поддерживать солесодержание воды в испарителе (концентрата) в определенных пределах, часть концентрата из испарителя непрерывно выдувают. Пар, подаваемый в испаритель, называют первичным паром, а образовавшийся из поступающей в испаритель воды — вторичным,

На электростанциях вторичный пар обычно конденсируется либо в теплообменниках, включенных в систему регенеративного подогрева питательной воды ПГ (паровых котлов), либо в трубном пучке другого испарителя, работающего при более низком давлении. В последнем случае испарительная установка является двухступенчатой или много­ступенчатой.

Вторичный пар первой и второй ступеней является первичным (греющим) паром соответственно для каждой последующей ступени. Конденсатором вторичного пара последней ступени может быть подогреватель, включенный в систему регенеративного подогрева основного конденсата турбины, или любой другой теплообменник электростанции. Питание многоступенчатой испарительной установки может выполняться по схеме, по которой в каждый испаритель поступает вода из одной общей линии (рис. 6.29, а). Такую схему называют схемой параллельного питания. При параллельном питании продувка проводится из каждой ступени. Однако при большом числе ступеней чаще применяется схема последовательного питания. В этом случае всю питательную воду подают в первую ступень установки (рис. 6.29, б). Здесь часть воды испаряется, а остальная вода перетекает в следующую ступень. Такое движение воды существует во всех ступенях, за исключением последней, из которой ведется продувка всей установки. Чтобы уменьшить расход греющего пара, питательная вода до поступления в первую ступень установки подогревается в подогревателях 9 вторичным паром, отбираемым после каждой ступени испарительной установки.

В качестве первичного пара одноступенчатых установок и первой ступени многоступенчатых установок на электростанциях, как правило, используется пар из регенеративных или

регулируемых отборов турбины. Когда испарители включены в систему регенеративного подогрева питательной воды ИГ (паровых котлов), конденсация вторичного пара может проводиться в отдельных конденсаторах либо в тех же подогревателях, в которых осуществляется регенеративный подогрев воды при отсутствии испарителей (рис. 6.30).

а — с собственным конденсатором испарителя КИ (без энергетической потери); 6—при использовании регенеративного подогревателя П2 (КИ) в качестве конденсатора (с энергетической

потерей)

Испарение добавочной воды происходит за счет теплоты, отдаваемой первичным греющим конденсирующимся паром из отборов турбины; конденсация произведенного в испарителе вторичного пара происходит в результате охлаждения пара водой, обычно - конденсатом турбинной установки (рис. 6.2). При такой схеме включения испарителя и его конденсатора теплота пара турбины используется в конечном счете для подогреве основного конденсата и возвращается с питательной водой в котлы. Таким образом, испарительная установка включается по регенеративному принципу, и ее можно рассматривать как элемент регенеративной схемы турбоустановки. При этом, однако, возникает энергетическая потеря, обусловливаемая наличием температурного напора в испарителе и, следовательно, увеличенным недогревом в такой регенеративной ступени 0 = t_ИН --t_КИ °С, где t_ИН —- температура насыщения пара из отбора турбины._, t_КИ — температура подогрева воды в конденсаторе испарителя. Показанная на рис. 6.2 схема характеризует одноступенчатую испарительную установку с одной ступенью испарения воды.

Испаритель - теплообменник поверхностного типа, в котором греющий (первичный) пар, отдавая теплоту, конденсируется при постоянной температуре насыщения t_ИН а нагреваемая вода, испаряясь, превращается при постоянной температуре парообразования (насыщения) t_И1^Н в пар (вторичный). Для передачи теплоты от греющего пара к испаряемой воде должно быть t_ИН > t_И1^Н и, соответственно, давление греющего пара выше давления вторичного пара: р_И>р_И1. Чем больше температурный напор в испарителе, тем дешевле испаритель, так как меньше требуемая площадь поверхности нагрева испарителя, м²,

Конденсатор испарителя представляет собой пароводяной поверхностный теплообменник. Здесь вторичный пар конденсируется при температуре насыщения t_И1^Н, нагревая воду (конденсат) до температуры t_КИ < t_И1^Н . С увеличением температурного напора ∆t_И в испарителе и понижением температуры насыщения вторичного пара t_И1^Н уменьшается площадь поверхности нагрева испарителя, но уменьшается и температурный напор на выходе волы из конденсатора испарителя - недогрев воды 9к.и= ^Ги1 —i». При этом площадь поверхности нагрева конденсатора испарителя,

Следовательно, с понижением температуры вторичного пара t_И1^Н уменьшаются недогрев и температурный напор, возрастает площадь поверхности нагрева конденсатора испарителя, Таким образом, сокращение поверхности нагрева и стоимости испарителя сопровождается увеличением площади поверхности нагрева и стоимости конденсатора испарителя. Оптимальный (экономический) температурный напор в испарителе определяется в рассматриваемом случае минимумом суммарной стоимости поверхностей нагрева испарителя и его конденсатора. Обычно он составляет ∆t_И =12-15°С, что соответствует разности давлений греющего и вторичного пара около 0,10—0,20 МПа.

Одноступенчатые испарительные установки применяются на конденсационных электростанциях, где потери пара и конденсата в нормальных условиях не превышают 3 % общего расхода пара на турбину. При этом испарительные установки., включенные но схеме,

34. Газотурбинные установки (ГТУ) обладают невысокой экономичностью, потребляют, как правило, высококачественное топливо (жидкое или газообразное). При малых капитальных затратах на сооружение они характеризуются высокой маневренностью, поэтому в некоторых странах, например в США, их используют в качестве пиковых энергоустановок. ГТУ имеют по сравнению с паровыми турбинами повышенные шумовые характеристики, требующие дополнительной звукоизоляции машинного отделения и воздухозаборных устройств. Воздушный компрессор потребляет значительную долю (50 -60%) внутренней мощности газовой турбины. Вследствие специфического соотношения мощностей компрессора и газовой турбины диапазон изменения электрической нагрузки ГТУ невелик.

Единичная мощность установленных газовых турбин не превышает 100-150 МВт, что значительно меньше требуемой единичной мощности крупных энергоблоков.

Большинство современных ГТУ работает по схеме непрерывного сгорания топлива и выполняется по открытому (разомкнутому) или закрытому (замкнутому) циклу в зависимости

от вида сжигаемого топлива.

В ГТУ открытого цикла в качестве топлива используется жидкое малосериистое газо­турбинное топливо или природный газ, которые подаются в камеру сгорания (рис. 20.1)

(рис. 20.1)

(Принципиальная тепловая схема ГТУ открытого цикла:К - воздушный компрессор; П - газовая турбина; Г - электрогенератор; пу- пусковое устройство; Ф-воздушный фильтр; КС - камера сгорания топлива) .

Необходимый для сгорания топлива воздух очищается в комплексном воздухоочистительном устройстве (фильтре) и сжимается в компрессоре до давления ркк=0,6-2 МПа. Для получения заданной температуры газов перед газовой турбиной t_нт=750-1200°С в камере сгорания поддерживается нужный избыток воздуха (2,5-­5,0) с учетом теоретической температуры горения топлива, вида топлива, способа его сжигания и др. Горячие газы являются рабочим телом в газовой турбине, где они расширяются, а затем

при температуре t_кт=450-550 С выбрасываются в дымовую трубу.