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

На рис. 2.2 показана схема обогрева фланцев ЦВД турбины Т-250/300-240 ТМЗ. В отличие от предыдущей схемы обогрев шпилек здесь производится паром, подаваемым не в обнизку фланца, а в отдельные группы шпилек. Достоинством такой схемы обогрева является возможность раздельной настройки прогрева фланцев и каждой шпильки, однако при этом увеличива- ется количество арматуры, регулирующей расход пара на прогрев.

Рис. 2.2. Схема обогрева фланцевых соединений турбины Т-250/300-240 ТМЗ: 1 – свежий пар; 2 – пар на обогрев шпилек ЦСД; 3 – короба обогрева фланцев; 4 – шпильки ЦВД; 5 – фланцы ЦВД; 6 – сбросной коллектор; 7 – пар на обогрев фланцев ЦСД; 8, 9 – коллекто- ры обогрева шпилек и фланцев; 10 – предохранительный клапан; 11 – сбросной трубопровод в конденсатор

В настоящее время на мощных турбинах внедряется система обогрева фланцев без коробов, в которой греющий пар подается только в обнизку увеличенного размера (рис. 2.3). Пар для обо- грева берется прямо из камеры регулирующей ступени и двумя короткими паропроводами направляется через верхние (или

21

нижние) фланцы прямо в обнизку, суммарная высота которой составляет 10 мм.

Входя в обнизку, пар расходится на два потока, обогревая фланцы и шпильки, и у краев фланца сбрасывается в отбор тур- бины. Трубопроводы подачи пара в обнизку выполняются очень короткими и изолируются вместе с турбиной. На трубопроводах устанавливаются только запорные задвижки, которые открыва- ются при пуске и закрываются при достижении определенной нагрузки турбины. Эффективность этой схемы обогрева обуслов- лена, прежде всего, возможностью увеличить давление в обнизке и обеспечить симметрию прогрева и отсутствие перекосов корпусов подшипников при их расширении по фундаментным рамам.

Рис. 2.3. Схема обогрева фланцев ЦВД мощной турбины: а – попе-

речный разрез корпуса ЦВД по камере регулирующей ступени; б – схема потоков греющего пара; 1 – обнизка; 2 – запорные вентили; 3 – паропровод; 4 – камера регулирующей ступени

22

Отказ от коробов наружного обогрева позволяет:

–снять ограничение на давление греющего пара;

–и сключить из схемы предохранительные клапаны и связан- ные с ними присосы воздуха в вакуумную систему конденсатора;

–повысить эффективность и надежность системы обогрева;

–включат ь систему обогрева фланцев в работу до толчка ро- тора турбины для выравнивания ОРР, когда оно превышает ве- личину +1 мм, что сокращает время пуска турбины из холодного

инеостывшего состояний и приводит к значительной экономии топлива.

Для обогрева фланцевых соединений может использоваться пар из разных источников: из паропроводов свежего пара, из па- ропроводов горячего промежуточного перегрева, из камеры ре- гулирующей ступени, сторонний пар из станционного паропро- вода, от соседнего блока и т.д.

Из рассмотрения приведенных схем видно, что системы обо- грева фланцевых соединений сложны и требуют умелого обра- щения. Кроме запорных вентилей в схеме устанавливаются:

–предохранительные клапаны, необходимые для того, чтобы в случае подачи в короба пара высокого давления (по ошибке обслуживающего персонала или при пропаривании внутреннего уплотнительного пояска) не произошел разрыв коробов;

–дрена жи для прогрева и удаления конденсата;

–контрол ьно-измерительные приборы давления и темпера- туры пара, подаваемого на обогрев фланцев и шпилек, а также температуры металла фланцев и шпилек.

Использование системы обогрева фланцев и шпилек при пус- ках турбины из холодного и горячего состояний возможно толь- ко при условии комплектности и исправности перечисленных выше элементов обвязки.

2.6. Система подачи пара на переднее концевое уплотнение ЦВД турбины

Для предотвращения укорочения ротора при пуске турбины из горячего состояния к уплотнениям ЦВД, а для турбин с про-

23

межуточным перегревом пара и к уплотнениям ЦСД, может быть предусмотрен временный подвод горячего, например, све- жего пара. Данный способ удержания относительных расшире- ний роторов (ОРР) также может использоваться при резких раз- грузках турбоагрегата и при остановах. Однако этот пар нельзя подать на уплотнения ЦНД, так как чрезмерный прогрев ротора ЦНД может привести к ослаблению посадки дисков и втулок концевых уплотнений и возникновению недопустимой вибра- ции турбины.

2.7. Система охлаждения выхлопного патрубка ЦНД турбины

Для обеспечения надёжной работы паровых турбин завода- ми-изготовителями регламентируются максимальные значения температуры металла выхлопных патрубков цилиндров низкого давления. Для большинства конденсационных турбин эта тем- пература составляет 55 ° С, для теплофикационных турбин – не более 120 ° С.

При работе теплофикационных турбин с малыми расходами пара в часть низкого давления возможен недопустимый разогрев выхлопного патрубка ЦНД, что характерно для режимов пуска, холостого хода, работы с большими теплофикационными нагрузками и работы по тепловому графику нагрузок. Это мо- жет привести: к расцентровке валопровода турбины, ослабле- нию посадки дисков, короблению фланцевых разъёмов, увели- чению температуры металла рабочих лопаток и в итоге к заде- ваниям в проточной части и её повреждению. Для эксплуатации турбин в указанных режимах используется система охлаждения выхлопного патрубка. Данная система включает коллектор, за- креплённый над трубной системой конденсатора, в который устанавливаются специальные разбрызгивающие форсунки. В качестве охлаждающей воды, подаваемой в данную систему, используется турбинный конденсат, отбираемый с напора кон- денсатных насосов.

24

Специальные экспериментальные исследования [4] показа- ли, что наибольший эффект от использования систем охлажде- ния выхлопного патрубка ЦНД турбин достигается при подаче на форсунки перегретого конденсата с температурой порядка 70 ° С.

2.8.Конденсационная установка

2.8.1.Назначение конденсационной установки

Конденсационная установка паровой турбины предназначена:

–для создания вакуума в конденсаторах турбин и повышения термического КПД цикла паротурбинной установки за счет по- нижения конечного давления;

–обеспечения первичной деаэрации турбинного конденсата

ивозврата его в основной цикл паротурбинной установки;

–утилизации низкопотенциальных потоков теплоносителей (дренажи с ПНД-1, ОЭ, ОУ, ПС);

–утилизации теплоносителя (дренажей с паровпуска, цилин-

дров и перепускных труб турбины, сетевых подогревателей, с БРОУ и т.п.) в режимах пуска, останова и некоторых перемен- ных режимах работы оборудования.

2.8.2. Описание технологической схемы конденсационной установки турбоагрегата неблочной ТЭС

Несмотря на некоторые отличия отдельных схем конденса- ционных установок с водяным охлаждением, для турбоагрегатов разных типов можно выделить две схемы, имеющие ряд прин- ципиальных отличий, каждая из которых является типовой.

Первая из них характерна для турбоагрегатов неблочной ТЭС, в которую входит ряд элементов и систем:

–собственно конденсатор;

–система циркуляционного водоснабжения;

–система подпитки конденсатора;

–эжекторная установка ;

–система контура циркуляции основного конденсата;

25

–система подачи пара и удаления протечек из концевых уплотнений турбины;

–устройство аварийного срыва вакуума в конденсаторе тур- бины;

–устройства ( разрывные диафрагмы) защиты выхлопной ча- сти турбины от повышения давления в конденсаторе выше ат- мосферного.

Рассмотрим основные элементы и системы, входящие в кон- денсационную установку (рис. 2.4).

1. Конденсатор. Современные паровые турбины работают с низким абсолютным давлением (глубоким разрежением) за по- следней ступенью. Это обусловлено тем, что понижение давле- ния пара за последней ступенью приводит к повышению терми- ческого КПД турбинной установки. Разрежение за турбиной со- здается с помощью конденсатора – специального устройства, присоединённого непосредственно к выхлопному патрубку ци- линдра низкого давления или через переходную вставку, в кото- ром совершается процесс конденсации путем отнятия от отрабо- тавшего в турбине пара теплоты парообразования при постоян- ном давлении. Одновременно в конденсаторе осуществляется первичная деаэрация конденсата и добавочной воды. Конденса- торы в общем случае имеют устройства для приема постоянного добавка обессоленной воды, пароводяной смеси из пускового расширителя дренажей турбины, пара, сбрасываемого из котла через БРОУ, и пара, сбрасываемого из горячих ниток промпере- грева через пароохладители. Для охлаждения сбрасываемого пара из БРОУ в приёмных устройствах конденсатора преду- сматривается подвод конденсата из напорной линии конденсат- ных насосов.

Существуют два основных типа конденсаторов: смешиваю- щие и поверхностные.

26

Рис. 2.4. Принципиальная технологическая схема конденсацион- ной установки турбоагрегата неблочной ТЭС: РДПУ – регулятор давления пара на концевые уплотнения турбины; ЦЭН – циркуляцион- ный электронасос; 1,2 – напорный и сбросной магистральные водово- ды; 3 – воздушник для удаления воздуха из сливной водяной камеры конденсатора; КЭН – конденсатные электронасосы; АСВ – задвижка аварийного срыва вакуума; АД ХОВ – задвижка аварийного добавка химически обессоленной воды; ПЭ – пусковой эжектор; ОЭ – охлади- тель основных эжекторов; ОУ – охладитель пара, поступающего из крайних камер концевых уплотнений турбины; ПС – подогреватель сальниковый; ПВС – паровоздушная смесь; РДТ – расширитель дре- нажей турбины; РУК – регуляторы уровня в конденсаторе; ПНД – ре- генеративный подогреватель низкого давления; БНТ – бак низких то- чек; Рец. в К-р – рециркуляция в конденсатор; КСН – коллектор паро- вых собственных нужд ТЭС

27

Всмешивающих струйных конденсаторах отработавший пар турбины конденсируется на водяных пленках, образующихся при разбрызгивании воды промежуточного контура. Часть воды высокотемпературного контура (равная потоку турбинного кон- денсата) идет в конденсатный тракт ПТУ, в то время как боль- шая ее часть перекачивается по трубопроводу в градирни, где вода охлаждается в водовоздушных теплообменниках. Вслед- ствие прямого контакта охлаждаемой и охлаждающей сред в смешивающем конденсаторе достигается более высокий вакуум, чем в поверхностном при прочих равных условиях. При этом температурный перепад при заданных условиях в градирне между охлаждающей и охлаждаемой водой снижается не менее чем на 3° С. Смешивающий конденсатор по своей конструкции проще и дешевле, чем поверхностный, а затраты на техническое обслуживание значительно меньше.

Вповерхностных конденсаторах пар конденсируется, сопри-

касаясь с поверхностью холодных латунных или нержавеющих трубок, по которым проходит охлаждающая (циркуляционная) вода. Для возможности обслуживания конденсатора (чистка, за- мена или заглушка охлаждающих трубок) при работающей тур- бине трубная система обычно выполняется двухпоточной, т.е. охлаждающая вода подаётся в конденсатор двумя независимы- ми потоками. При этом каждый поток может быть одноходо- вым, двух-, трёх- или четырёхходовым. В настоящее время кон- денсаторы ПТУ выполняются, как правило, двухпоточными од- ноходовыми для турбин АЭС и двухпоточными двухходовыми для турбин ТЭС. В конденсаторах теплофикационных турбин, как правило, устраивают отдельный встроенный пучок, который может использоваться для охлаждения отработавшего в турбине пара (в этом случае он подключается к циркуляционной воде) или для предварительного подогрева сетевой воды или воды, используемой в качестве исходной в схеме добавочной воды цикла ТЭС, или подпиточной воды теплосети. Допускается так- же полное отключение встроенного пучка по воде.

Впроцессе работы трубная система поверхностного конден- сатора загрязняется биологическими и минеральными отложе-

28

ниями, что ухудшает экономичность работы турбин. Периоди- чески в зависимости от степени загрязнения и солевого состава воды производится очистка трубок конденсаторов механиче- скими, физическими или химическими методами. Большинство современных конструкций конденсаторов позволяет произво- дить механическую очистку части трубок без перерыва работы с отключением некоторых пучков. Широко применяются также системы очистки конденсаторов эластичными шариками из пе- нопласта (иногда с корундовым покрытием), которые проталки- ваются по трубкам напором циркуляционной воды.

Абсолютное давление в конденсаторах современных паровых турбин поддерживается на уровне от 0,03 до 0,05 кгс/см2. Глу- бина вакуума (разрежения) в конденсаторе является одним из важнейших показателей качества работы конденсационной установки, так как ухудшение вакуума только на 1 % при номи- нальной нагрузке турбины вызывает перерасход топлива на 1,2–2%. Кроме того, недостаточный вакуум ведет к ограни- чению располагаемой мощности турбины. Поэтому поддержа- нию вакуума в конденсаторе уделяется большое внимание.

К настоящему времени, несмотря на отмеченные выше пре- имущества смешивающих конденсаторов, в паротурбинных установках используются преимущественно конденсаторы по- верхностного типа с водяным охлаждением.

2. Система циркуляционного водоснабжения предназначена для подачи в конденсатор охлаждающей воды в регламентируе- мом диапазоне температур. Принимая во внимание то, что вода в систему технического водоснабжения ПТУ подаётся из систе- мы циркуляционного водоснабжения, и исходя из условий обес- печения температурного режима работы, в первую очередь, си- стем масло- и газоохлаждения турбоагрегата, максимальная температура циркуляционной воды на входе в конденсатор не должна превышать 33оС. Минимальная температура циркуляци- онной воды по условиям обеспечения надёжной работы прямо- точных систем циркуляционного водоснабжения (исключения образования шуги и обмерзания входных окон водоприёмных устройств береговых насосных станций в зимнее время года)

29

должна быть не ниже значения, которое обычно составляет от 3 до 5 оС [5].

Системы циркуляционного водоснабжения подразделяют на оборотные, прямоточные и комбинированные. При этом систе- мы могут компоноваться по блочной схеме или с магистраль- ными водоводами. В общем случае выбор источника и системы водоснабжения зависит от количества воды, потребляемой в различное время года, минимального расхода воды в реке в тот же период времени и её температуры.

Оборотные системы циркуляционного водоснабжения чаще всего используются для турбоагрегатов теплоэлектроцентралей в силу технических или экономических причин (дефицит воды в источнике водоснабжения; большое расстояние подачи воды или большая высота подъёма от источника водоснабжения). Данные системы включают напорные и сбросные индивидуаль- ные (обеспечивающие непосредственное подключение конден- саторов турбин и охладительных систем к магистральным водо- водам) и магистральные водоводы, охладительные системы (градирни, брызгальные бассейны, пруды-охладители), а также циркуляционные насосы, устанавливаемые на центральных насосных станциях и подающие воду в общий для всех турбо- агрегатов напорный магистральный циркуляционный водовод. Из этого водовода охлаждающая вода распределяется по кон- денсаторам отдельных турбоагрегатов, откуда поступает в сбросной магистральный водовод и далее в соответствующие охладительные системы.

Преимущественное использование градирен на ТЭЦ заклю- чается в их компактности и отсутствии необходимости распо- ложения вблизи электростанции источника водоснабжения. В то же время следует отметить, что в сравнении с другими охлади- тельными системами градирни являются сложными и дорого- стоящими сооружениями.

По способу перемещения воздуха градирни разделяются на башенные, вентиляторные и открытые. В башенных градирнях движение воздуха создаётся вытяжной башней, в вентилятор-

30