75 группа 2 вариант / Тепломеханическое и вспомогательное оборудование ТЭС / Часть 1 / 1. Курс лекций ТМиВО ТЭС_для ФЗВО

в большей степени за счет увеличения полезной работы, совершаемой отбор- ным паром в турбине, и в меньшей степени – из-за увеличения температуры питательной воды.

Рис. 2.12. Подключение охладителей пара по схеме Виолен

В целом значения термического КПД установок с включением пароохладителей по схемам Рикара-Никольного и Виолен близки, и при использовании любой из этих схем – выше, чем в схеме с непосредственным включением пароохладителей за со- ответствующими подогревателями. В схеме Виолен, как правило, используются только выносные пароохладители; в двух других схемах они могут быть встроен- ными или выносными.

В. Конструкции регенеративных подогревателей низкого давления

В системах регенерации низкого давления турбоагрегатов на докритические па- раметры свежего пара практически исключительное распространение получили по- догреватели поверхностного типа. В тепловых схемах турбоустановок на сверхкри- тические параметры свежего пара обычно применяются комбинированные системы регенерации низкого давления, включающие один или два смешивающих ПНД и ос- тальные – поверхностного типа.

Поверхностные подогреватели низкого давления – это аппараты камерного типа вертикального исполнения с трубной системой из гладких U-, П-образных или прямых трубок, концы которых развальцованы (или развальцованы и приварены) в

16

трубных досках. Аппараты выполняются с несколькими ходами как по пару, так и по нагреваемому основному конденсату.

В ПНД с U-образными трубками простейшей конструкции (см. рис. 2.13) труб- ная доска закреплена между фланцами водяной камеры и корпуса в его верхней час- ти. К водяной камере приварены патрубки подвода и отвода основного конденсата. Внутри водяной камеры размещены анкерные болты для укрепления трубной доски и передачи части усилий от веса трубной системы на крышку корпуса. Там же уста- навливаются перегородки для разделения потока воды по ходам.

Рис. 2.13. Подогреватель низкого давления ПH-400-26-2-IV: 1 – водяная камера; 2 – ан-

керные связи; 3 – корпус; 4 – каркас трубной системы; 5 – U- образные трубы; 6 – отбой- ный щиток; 7– патрубок отвода паровоздушной смеси; 8 – патрубок отвода конденсата греющего пара; 9 – вход пара; 10, 11 – патрубки подвода и отвода питательной воды; 12 – подвод паровоздушной смеси из вышестоящего подогревателя

Подвод пара осуществляется через паровой патрубок, напротив которого обыч- но устанавливается отбойный щиток. Для улучшения условий передачи теплоты в корпусе имеются перегородки, обеспечивающие поперечное движение пара в не-

17

сколько ходов. Отвод конденсата греющего пара производится из нижней части корпуса. Из зоны несколько выше уровня конденсата греющего пара через перфори- рованную трубу осуществляется отсос неконденсирующихся газов. Для контроля уровня конденсата и его регулирования в корпусе в нижней части аппарата имеются штуцеры присоединения водомерного стекла и импульсных трубок регулятора.

К недостаткам конструкции этого подогревателя следует отнести возможность затопления конденсатом нижних рядов трубок и ввод конденсата греющего пара из вышестоящих подогревателей через перфорированную трубу под уровень конденса- та, что затрудняет удаление из корпуса неконденсирующихся газов и вызывает ко- лебания уровня воды в нем.

Компоновка трубного пучка подогревателя может быть различной. Ходы ос- новного конденсата могут быть организованы с разделением по центральной и пе- риферийной частям корпуса. В подогревателях с площадью поверхности теплооб- мена более 500 м2 преимущественно используют трубки с П-образными гибами. В ряде аппаратов используются прямые трубки с нижней или верхней плавающей водяной камерой.

Перегородки в паровом пространстве для организации ходов движения пара могут быть не только сегментными, но и выполняться в виде перегородок типа «диск– кольцо».

Вход пара в мощных подогревателях обычно выполняются с наружной паро- распределительной камерой. В зоне конденсации таких подогревателей, как и в крупных конденсаторах турбин, устанавливаются дополнительные устройства для сбора и отвода конденсата и ликвидации холостых протечек пара.

Пароохладители и охладители дренажа, при их наличии, в ПНД чаще всего вы- полняются встроенными. Через пароохладитель организуется отдельный ход воды. Роль охладителя дренажа иногда выполняет специально затопленная в нем часть трубного пучка.

На рис. 2.14 показана конструкция ПНД, оснащенного охладителем пара и ох- ладителем дренажа. Охладитель пара изготовлен в виде отдельного пучка труб, смонтированного в отдельном кожухе, и размещается в боковой части подогревате- ля. Греющий пар подводится в нижнюю часть охладителя пара, охлаждается в нем и через окна в верхней части кожуха поступает в зону конденсации. В нижней части подогревателя в специальном поддоне размещается охладитель дренажа. Поверх- ность нагрева охладителя дренажа представляет собой пучок U-образных горизон- тальных труб, закрепленных в трубной доске и заключенных в кожух. Конденсат греющего пара проходит в межтрубное пространство через окно в кожухе и отво- дится через отверстие в поддоне в корпус подогревателя. Уровень конденсата в по- догревателе поддерживается на отметке верхней образующей кожуха охладителя дренажа.

18

Рис. 2.14. Подогреватель низкого давления с охладителем пара и охладителем дрена-

жа:	1 – корпус; 2 – трубный пучок собственно подогревателя (СП);		3 – трубная доска;
4 –	водяная камера СП;	5 – подвод пара; 6 – отвод конденсата; 7 –	трубный пучок ОД;
8 –	трубная доска ОД; 9 –	водяная камера ОД; 10 – патрубок подвода конденсата; 11 – пат-

рубок отвода паровоздушной смеси; 12 – подвод дренажа из вышестоящего подогревателя; 13, 14 – подвод и отвод основного конденсата; 15 – трубный пучок ОП; 16 – подвод паро- воздушной смеси из вышестоящего подогревателя; 17 – отвод основного конденсата

В подогревателях низкого давления смешивающего типа теплообмен между паром и нагреваемой водой происходит при их непосредственном контакте. В таких условиях потенциал греющего пара используется в полной мере (отсутствуют необ- ратимые потери теплового потенциала при передаче тепла через стенку). Кроме то- го, в подогревателях смешивающего типа создаются благоприятные условия для де- аэрации турбинного конденсата.

19

Подогреватели смешивающего типа используются преимущественно в качестве ПНД-1 или ПНД-2. Это обусловлено тем, что давление греющего пара этих подог- ревателей обычно меньше атмосферного, поэтому подогреватели работают с присо- сами воздуха в паровое пространство. В таких условиях температурные напоры по- верхностных ПНД оказываются весьма большими (8-12 оС), что уменьшает эффект от регенерации.

Использование подогревателей смешивающего типа позволяет также умень- шить поступление в цикл паротурбинной установки оксидов меди и железа (из-за отсутствия трубных систем), что уменьшает скорость коррозионного и эрозионного износа конструкционных материалов.

Однако использование смешивающих подогревателей приводит также к ряду негативных эффектов. При установке смешивающего подогревателя требуется уста- новка дополнительной группы конденсатных насосов, обеспечивающих подачу тур- бинного конденсата из данного смешивающего подогревателя в вышестоящий. Как правило, в системах регенерации применяется один или два смешивающих подогре- вателя. При установке двух подогревателей целесообразно применять гравитацион- ную схему их включения. В этом случае подача воды из нижнего по ходу движения турбинного конденсата ПНД осуществляется в вышестоящий ПНД за счет разности гидростатических уровней воды.

Установка смешивающих подогревателей повышает требования к защите тур- бины от заброса в проточную часть воды из системы регенерации. Кроме того, при использовании смешивающих подогревателей усложняется компоновка оборудова- ния.

Конструктивно смешивающие ПНД могут выполняться в виде горизонтальных или вертикальных подогревателей. Поскольку температура воды на входе в подог- реватель значительно (иногда до 60 оС) меньше температуры насыщения греющего пара, в смешивающих ПНД используется распределение (разбрызгивание) воды в паровом пространстве. Барботаж, то есть ввод пара в слой воды, используется толь- ко в выходных ступенях подогревателей, где разность температур теплоносителей невелика. В противном случае возникают гидроудары.

Вертикальный смешивающий ПНД простейшей конструкции (см. рис. 2.15) имеет, как правило, один или два струйных отсека, воздухоохладитель и защитные элементы.

Пар подводится через центральный патрубок 1 и поступает в нижний струйный отсек, затем последовательно омывает струи воды в нижнем и верхнем струйных отсеках. Здесь основная масса пара конденсируется. Неконденсируемые газы с ча- стью пара проходят воздухоохладитель, выполненный в данном случае в виде охла- ждаемой рубашки, и отводятся через патрубок 11. Турбинный конденсат поступает через патрубок 10 в водяную камеру 2, распределяется по кольцевой перфорирован- ной струеобразующей тарелке, откуда струями стекает на нижнюю струеобразую- щую тарелку 3, далее – на перегородку 9 и через обратные затворы 6 – в конденса- тосборник. Подогретая вода удаляется через патрубок 8. Для выравнивания давле- ний между камерой конденсации и конденсатосборником установлены трубы 5.

20

Рис. 2.15. Конструктивная схема смеши- вающего вертикального подогревателя низкого давления энергоблока 500 МВт:

1 –	подвод греющего пара; 2 –			водяная ка-
мера; 3 –			кольцевая перфорированная тарел-
ка;	4	–	обратный поворотный затвор;
5 –	уравнительные трубы; 6 –			обратный за-
твор; 7 –			аварийный сброс воды в конденса-
тор;	8	–	отвод воды; 9 –	перегородка;
10 –	подвод воды; 11 – отвод паровоздуш-

ной смеси

При использовании смешивающих подогревателей особенно важно обеспечить надежную защиту от заброса воды в проточную часть турбины. При сбросе нагрузки турбины давление пара в камере отбора и, соответственно, в подогревателе умень- шается. При этом масса воды в конденсатосборнике оказывается перегретой по от- ношению к температуре насыщения и мгновенно вскипает. При таком вскипании уровень «набухает» и становится возможным заброс воды в турбину. Для его ис- ключения конденсатосборник обычно отделяется от парового пространства перего- родкой 9. При мгновенном возрастании уровня срабатывают обратные затворы 6 (выполненные либо в виде гидрозатворов, либо имеющие механически подвижные элементы), одновременно за счет перепада давлений закрывается обратный пово- ротный затвор 4. Если уровень конденсата продолжает увеличиваться, осуществля- ется сброс воды в конденсатор через устройство 7. Если же уровень повышается выше приемной горловины устройства 7, срабатывает защита, действующая на ос- танов соответствующей группы конденсатных насосов с блокировкой на включение резервных конденсатных насосов по АВР.

Указанные защитные элементы применены также и в вертикальных смеши- вающих ПНД с напорным водораспределением (см. рис. 2.16). Отличие этой конст- рукции состоит в том, что здесь применен воздухоохладитель контактно- поверхностного типа. Паровоздушная смесь охлаждается при контакте с холодными стенками водонапорного коллектора, а также на специально организованном в воз-

21

духоохладителе струйном потоке воды. Теплообмен в зоне массовой конденсации осуществляется по принципу прямотока, а в зоне воздухоохладителя – по принципу противотока. Напорное водораспределение позволяет улучшить условия теплообме- на и деаэрации.

Рис. 2.16. Вертикальные смешивающие подогреватели блока 300 МВт Кармановской ГРЭС: а – ПНД-1, б – ПНД-2; 1 – подвод пара из отбора турбины, 2 – отвод паровоздуш- ной смеси, 3 – подвод основного конденсата, 4 – напорный коллектор, 5 – перегородка, 6 – водяной обратный клапан, 7 – аварийный перелив в конденсатор, 8 – отвод конденсата, 9 – подвод воды из обратного клапана, 10 – подвод пара из уплотнений турбины, 11 – паро- вой обратный клапан, 12 – слив из уплотнений питательных насосов

22

При использовании гравитационной схемы включения двух последовательно расположенных по основному конденсату смешивающих ПНД подогреватели вы- полняются обычно горизонтальными (см. рис. 2.17 и 2.18). Внутри подогревателей располагаются струеобразующие тарелки, организующие движение нагреваемой во- ды. Пар омывает струи, частично конденсируется, а частично вместе с неконденси- руемыми газами отводится из подогревателя. В этих подогревателях обратных кла- панов на паропроводах нет. ПНД-1 не имеет выделенного конденсатосборника, так уровень конденсата колеблется в сливной трубе. Благодаря этому достигается бы- строе изменение уровня, компенсирующее изменение давления в подогревателях. Заброс воды в турбину предотвращается разделением парового пространства и кон- денсатосборника перегородкой и установкой устройств аварийного сброса воды. Воздухоохладители этих подогревателей выполнены контактными.

23

Рис. 2.17. Конструктивные схемы смешивающих подогревателей низкого давления блока 300 МВт: а – конструктивная схема ПНД-1; б – конструктивная схема ПНД-2; в – конструкция ПНД-2; 1 – подвод пара; 2 – отвод паровоздушной смеси; 3 – подвод конден- сата; 4 – отвод конденсата; 5 – аварийный слив конденсата; 6 – аварийный отвод конден- сата на всас конденсатного насоса; 7 – подвод конденсата из подогревателя более высокого давления

24

Рис. 2.18. Гравитационная схема установки подогревателей низкого давления смеши- вающего типа блока мощностью 300 МВт: П-1, П-2 – первый и второй подогреватели;

КН-2 – конденсатный насос второго подъема; 1 – обратный затвор; 2 – гидрозатвор; 3 – аварийный слив; 4 – клапан; 5 – аварийный слив из П-1; 6 – подвод конденсата к П-2; 7, 10

– отвод паровоздушной смеси; 8 – бак; 9 – слив конденсата в обвод П-2; 11 – подвод кон- денсата

25