1 Выбор и обоснование расчетной схемы

Дата: 2025-05-25; Просмотры: 4
Оценка:
0.00 из 5.00 — оценок
Скачиваний: 0

Расчетная тепловая схема приведена в приложении А.

 

1.1 Выбор конструктивной схемы турбины

В каждом конкретном случае конструктивная схема турбины определяется в результате многовариантных оптимизационных расчётов. Определяющим критерием является общая экономичность, учитывающая термодинамические характеристики, экономические показатели турбины, стоимость регенеративных подогревателей и т.д.

В настоящее время общее число отборов на подогреватели (высокого и низкого давления) двухконтурных АЭС большой мощности (440 МВт и более) принимают 5 – 9, одноконтурных – такой же мощности их число может быть несколько меньше (2 – 4), причём из экономических соображений предпочтительнее применение только регенеративных отборов низкого давления. [4, c. 5, 9]

На рисунке 2. представлена конденсационная турбина, работающая на перегретом паре, имеющая: цилиндр высокого давления, цилиндр среднего давления и цилиндр низкого давления.

Параметры пара перед турбиной:

· давление свежего пара 15 МПа;

· температура свежего пара 5350С.

Цилиндры высокого давления турбин, работающих на перегретом паре, выполняются обычно двухкорпусными. Наружный корпус ЦВД имеет входные и выходные патрубки. Ротор ЦВД - дисковый цельнокованый. Цилиндры среднего давления турбин перегретого пара могут выполняться как однопоточными, так и двухпоточными.

Для турбин, работающих на перегретом паре, также как и для любых других турбин, за исключением противодавлением, приходится иметь дело с работой на влажном паре. Для турбин на перегретом паре это отно­сится только к последним ступеням. Влияние влажности пара сказывается на тепловой экономичности установки. Влажность пара отрицательно влияет на работу турбины, вызывая эрозию лопаток.

ПГ – парогенератор; ЦВД–цилиндр высокого давления; ЦСД – цилиндр среднего давления; ЦНД–цилиндр низкого давления; ППП – промпароперегреватель; ЭГ–электрогенератор; К – конденсатор

Рисунок 2 - Схема турбины

1.2 Процесс расширения пара в турбине

Данные для построения i-s диаграммы (приложение В) расширения пара в турбине приведены в таблице 1.

Определение параметров пара перед турбиной:

P0=15 мПа

t0=535˚C

Таблица 1 - Параметры i-s диаграммы

Точка P, МПа˚C t, ˚C i , КДж/кг
а Ра= Р0= 15 tа= t0= 535  
а′ Ра’ = 0,95Ра = =0,95*15 = 14,25 tа ’≈ t0= 535 3440  
а″ Ра ’’ = 0,2Ра ’ = 0,2*14,25 = 2,85 ta = 290 2980    
а″′ Ра ’’’ = 4 ta‘’’ = 330 3050  
b Р b= =Ра’’ = 2,85 tb= 320 3050  
b′ Р b’ = = 0,95Р b =0,95*2,85 = 2,7 tb’= 320 3050  

Продолжение таблицы 1
b″ Р b’’ = = 0,2Р b’ = =0,2*2,7 = 0,54 tb’’= 166 2640 Xb’’=0.986
b″′ Р b’’’ = 0,75 tb’’’ = 175 2701
с Р c=Р b’’ = 0,54 tc≈ tb’’ = 166 2701
d Р d= = 0,95Р c= =0,95*0,54 = 0,51 td=tc - 515 3540  
d′ Р d’ = = 0,95Р d = =0,95*0,51 = 0,49 td’≈ td= 515 3540  
d″ Р d’’= Рк= 0,006 td’’= tsPd’’ = 36 2520 Xd’’=0.98
d″′ Р d’’’ = 0,015 td’’’= tsPd’’’ = 54 2603  
e Р e= Рк= 0,006 te= tsPe = 36 2603  

Энтальпия пара определена по i-s диаграмме

a- а′- потери давления пара на паровпускающих устройствах в ЦВД (потери = 5%)

Энтальпия пара определена по i- S диаграмме (Приложение Б).

Точки указаны на рисунке 2.

Описание i- S диаграммы:

a – a’ – потери давления на паровпускных устройствах в ЦВД;

a’ – a” – располагаемый теплоперепад на ЦВД;

a’ – a’” – действительный теплоперепад на ЦВД;

a’ – b – теплоперепад в ЦВД;

b – b’ – потери давления на паровпускных устройствах в ЦСД;

b’ – b” – располагаемый теплоперепад на ЦCД;

b’ – b’” – действительный теплоперепад на ЦCД;

b’ – c –действительный теплоперепад на ЦCД;

с – d – промежуточный перегрев пара в ППП;;

d - d’ – потери давления на паровпускных устройствах в ЦНД;

d’ – d” – располагаемый теплоперепад на ЦНД;

d’ – d’” – действительный теплоперепад на ЦНД;

d’– e – теплоперепад в ЦНД.

Располагаемый теплоперепад на ЦВД, кДж/кг, определяется выражением (1.1):

,

где - энтальпия пара в точке a’, кДж/кг;

- энтальпия пара в точке a”, кДж/кг.

кДж/кг

Действительный теплоперепад на ЦВД, кДж/кг, определяется выражением (1.2):

,

где – относительный внутренний КПД ЦВД. Принимаем .

кДж/кг.

Располагаемый теплоперепад на ЦCД , кДж/кг, определяется выражением (1.3):

,

где - энтальпия пара в точке b’, кДж/кг;

- энтальпия пара в точке b”, кДж/кг.

кДж/кг.

Действительный теплоперепад на ЦCД , кДж/кг, определяется выражением (1.4):

,

где – относительный внутренний КПД ЦСД. Принимаем .

кДж/кг.

Располагаемый теплоперепад на ЦНД , кДж/кг, определяется выражением (1.5):

,

где - энтальпия пара в точке d’, кДж/кг;

- энтальпия пара в точке d”, кДж/кг.

кДж/кг.

Действительный теплоперепад на ЦНД , кДж/кг, определяется выражением (1.6):

,

где - относительный внутренний КПД ЦНД. Принимаем .

кДж/кг.

 

1.3 Выбор пром перегревательных устройств

Рабочие процессы турбин показывают, что допустимые влажности в последних ступенях турбины требуют применения промежуточного перегрева пара между цилиндрами турбины. Промежуточный перегрев пара, производится только в поверхностных перегревателях (греющая среда – острый пар).

Для выбора раз­делительного давления необходимы технико-экономические расчеты, учитываю­щие затраты на поверхности тепло­обмена промперегревателя, которые будут тем меньше, чем больше дав­ление. Это связано с двумя факто­рами: во-первых, при одинаковых конечных температурах перегрева количество передаваемой теплоты уменьшается с увеличением давле­ния (температуры) пара, поступающего на перегрев; во-вторых, чем выше давление пе­регреваемого пара, тем больше ко­эффициент теплоотдачи от поверх­ности нагрева к пару, входящий в общий коэффициент теплопередачи пароперегревателя.

Но с увеличением давления перегреваемого пара уменьшаются температурный напор на входе в первую ступень перегре­ва и средний температурный напор. В результате увеличиваются пот­ребная поверхность теплообмена и габариты ППП.

Важен выбор конечной температуры перегрева пара, так как от него зависят как тепловая экономичность турбинной установ­ки, так и затраты на поверхность нагрева пароперегревателя. При постоянной температуре греющего пара выбор более высокой конеч­ной температуры промежуточного перегрева хотя и повысит тепловую экономичность, но одновременно приведет и к увеличению потребной поверхности нагрева за счет паде­ния температурного напора на вы­ходе из ППП, что удорожает уста­новку. Минимальный температур­ный напор, т. е. напор на горячей стороне пароперегревателя, выби­рают на основе технико-экономи­ческих соображений. Оптимальное его значение составляет 20—25°С. Этот температурный напор равен разности температуры свежего (острого) пара и конечной температуры перегре­ваемого пара.

Такие параметры дают возможность получить наиболее высокую температуру перегреваемого пара и наибольший выигрыш в тепловой экономичности турбины. [1, c. 219, 227 – 229]

В данной работе в конструктивной схеме паротурбинной установки

промежуточный перегрев пара осуществляется в парогенераторе, где оптимальное значение температурного напора также составляет 20—25°С.

 

1.4 Описание принципиальной схемы системы конденсата

Принципиальная схема системы конденсата приведена на рисунке 3

Замкнутость пароводяного цикла тепловых электростанций предопределяет необходимость конденсации всего расхода пара, проработавшего в турбине. Этот процесс осуществляется в конденсационной установке при постоянном давлении за счет подогрева охлаждающей воды, температура которой ниже температуры насыщения пара. Основная задача конденсационной установки – установление и поддержание разрежения в выхлопном патрубке турбины, а тем самым и внутри конденсатора.

К – главный конденсатор турбины, ОД – охладитель дренажа; КН 1 ,KH2 – конденсатный насос первого и второго подъема; ПНД1-ПНД5 – регенеративные подогреватели низкого давления; ОЭ – эжектор-охладитель отсоса смеси из ГК; БОУ–конденсато-очистная установка; ЭУ – эжектор-охладитель отсоса смеси из уплотнений турбин; СМ – смеситель.

Рисунок 3- Принципиальная схема системы конденсата

 

Конденсация пара в конденсаторе происходит за счет нагрева циркуляционной охлаждающей воды от начальной температуры tох1 до конечной tох2, поэтому температура конденсации не должна превышать tох2 и может лишь приближаться к ней. Температура охлаждающей воды на входе в конденсатор tох1 в зависимости от выбранной системы технического водоснабжения и месторасположения станции меняется от 0 до 15°С в зимнее время и от 15 до 30°С в летнее.

Температура (давление) конденсации в наибольшей степени зависит от начальной температуры охлаждающей воды и, следовательно, от источника и системы водоснабжения, а также от времени года.

В конденсатор поступает не только влажный пар из последних ступеней, но и воздух через неплотности в соединениях корпуса конденсатора с выхлопным патрубком турбины и ряд других мест.

Воздух отсасывается пароструйным эжектором. Пар пароструйного эжектора подводят из отборов турбин или от испарителей повышенного давления. Можно использовать и выпар деаэраторов повышенного давления, это целесообразно, т.к. ликвидируется лишний элемент – охладитель выпара, а расход пара с выпаром практически равен расходу, требующемуся для работы основных эжекторов.

Для выброса воздуха его давление за эжектором должно быть выше атмосферного. При этом воздух выбрасывается через систему технологической вентиляции.

Пароэжекторные охладители всегда устанавливают непосредственно после конденсатного насоса, т.е. первыми по ходу конденсата в регенеративной системе. Использование теплоты конденсации пара эжекторов в системе регенерации обязательно, т.к. оно не так мало: турбинный конденсат подогревается в этих теплообменниках на 3-5°С для конденсационных станций.

Кроме основного эжектора устанавливают специальный пусковой эжектор, включаемый в процессе пуска для удаления воздуха из конденсатора и корпуса турбины, который при ее холостом ходе также находится под разрежением.

Для уменьшения расхода пара на эжекторы необходимо следить за плотностью конденсатора и за плотностью соединения его корпуса с выхлопным патрубком турбины. В область отсоса газов из конденсатора следует сбрасывать и паровоздушную смесь из ПНД для последующего совместного удаления из системы. Для одноконтурных АЭС следует направлять в область отсоса конденсатора также и охлажденныйвыпар деаэратора.

Конденсатные насосы выбирают всегда с электроприводом, т.к. потребляемая ими мощность существенно меньше, чем питательных (т.к. у КН существенно меньше производительность и потребный напор). Напор конденсатных насосов определяют, исходя из давления в деаэраторе и преодоления сопротивления всей регенеративной системы и всего тракта от конденсатора до деаэратора.

Подогрев питательной воды за счет теплоты расширяющегося пара называют регенеративным подогревом питательной воды.

Пропуск через регенеративные подогреватели полного количества пара с возвратом его в турбину не применяется из-за возникающей высокой влажности пара в последних ступенях турбины и в связи с его частичной конденсацией в подогревателях. Вместо этого направляют в регенеративные подогреватели часть пара из промежуточных ступеней турбины с полной его конденсацией в подогревателях. Подогреватели нумеруют по ходу воды, а отборы пара, поступающего в них – по ходу пара в турбине. Пар, поступающий в подогреватель, называют отборным.

В схеме установлены подогреватели поверхностного типа. Они отличаются от подогревателей смешивающих способом отвода из подогревателей конденсата греющего пара. Конденсат греющего пара (дренаж) самотеком сливается в подогреватель с меньшим давлением, где вскипает. Чтобы уменьшить вскипание дренажа, его предварительно пропускают через охладители, в которых он охлаждается питательной водой. В схеме с дренажными насосами потери от вскипания дренажа вообще отсутствуют.

Количество регенеративных ПНД определяется экономическими расчетами. Средний подогрев в одном ПНД 15-30°С. Оптимальная величина

недогрева до температуры конденсации греющего пара (ts) и тем самым

оптимальная величина минимального температурного напора составляет: для ПНД из углеродистой стали – 1,5°С, для ПНД из нержавеющей стали 3,5-5°С.

В системах дренажа подогревателей обычно применяют схемы с использованием каскадного слива дренажа, т.е. с подачей дренажа каждого подогревателя в предыдущий подогреватель с установкой дренажного насоса, подающего конденсат дренажа через смеситель в линию основного расхода конденсата. Каскадный слив из первых по ходу конденсата ПНД производится через гидрозатвор в конденсатор турбины.

1.4.1 Конденсатные насосы

Назначение конденсатных насосов – преодоление гидравлического сопротивления конденсатного тракта от конденсатора до деаэратора; включая давление деаэратора.

Возможны одноподъемная и двухподъемная установки конденсатных насосов рисунок 4

При наличии в схеме БОУ используется двухподъемная установка. В качествеконденсатныхнасосовприменяютсальниковыецентробежныенасосы с электроприводом. На одну турбинуустанавливается два работающихконденсатных насоса и один резервный, каждыйизкоторых с 50%-нойпроизводительностью. Производительностьконденсатныхнасосоввыбирается по летнемурежимуработы турбоустановки.

 

б)

а)

 

1 – конденсатор; 2 – конденсатный насос первого подъема; 3 – конденсатоочистка; 4 – конденсатный насос второго подъема; 5 – конденсатный насос полного подъема

Рисунок 4 - Схема установки конденсатных насосов: а) двухподъемная; б) одноподъемная

Если применена 100%-наяконденсатоочистка, то часто используют двухподъемные конденсатные насосы, т.е. устанавливают после конденсатора конденсатные насосы первого подъема (КНI), а после конденсатоочистки – второго подъема (КНII).

Производительности этих насосов должны быть одинаковыми. Насос первого подъема преодолевает сопротивление тракта до конденсатоочистки и ее фильтров; насос второго подъема – сопротивление остального тракта до деаэратора, т.е. напор его больше, чем первого подъема. При этом фильтры конденсатоочистки работают под малым давлением. Применяется и одноподъемная схема. Однако при этом фильтры должны быть рассчитаны на полный напор насоса, т.е. на давление около 2,0 МПа.

Для предотвращения кавитации в конденсатных насосах, их устанавливают с определенным подпором по отношению к конденсатору. Если конденсаторы расположены в “подвижном” помещении, то величина подпора ограничена, поэтому сопротивление всасывающей линии от конденсатора до насоса должно быть минимальным.

Конденсатные насосы имеют подачу до 1600 м3/ч (445л/с), напор 20-220 м, допустимую высоту всасывания 1,6 – 2,8 м. Привод насосов стационарных ЯЭУ почти исключительно электрический. Насосы имеют одну или несколько ступеней. Крупные конденсатные насосы имеют вертикальное исполнение с нижним расположением первой ступени. Для улучшения антикавитационных свойств насоса первая ступень выполняется двухпоточной с уширенным входом.На рисунке 5 приведена типичная конструкция вертикального двухкорпусного конденсатного насоса.

Внутренний корпус – литой с разъемом, параллельным оси вала. Полости всасывания и нагнетания разделены диафрагмой. Насос имеет пять последовательно включенных центробежных ступеней. Ступени 2,3, и 4,5 для компенсации осевого усилия включены навстречу друг другу. Уплотнение – сальниковое. Вал опирается на два подшипника: нижний радиальный встроенный подшипник скольжения и верхний осерадиальный выносной шариковый подшипник с масляной смазкой.

1-наружный корпус, 2-внутренний корпус, 3-ротор;

4-нижний подшипник, 5-патрубок всасывания, 6-диафрагма;

7-патрубок нагнетания, 8-верхний подшипник

Рисунок 5 - Вертикальный конденсатный насос

1.4.2 Выбор системы конденсатоочистки

Конденсатоочистка, или блочная очистная установка (БОУ), используется для удаления:

· грубодисперсных примесей (главным образом, нерастворенных продуктов коррозии) – агломератов частиц размером более 100 нм, образующих с водой гетерогенную систему, распределенных в воде механически и практически не способных к диффузии;

· веществ истинно растворенных – частиц размером от 1 до 100 нм, участвующих в броуновском движении, способных к диффузии, равномерно распределенных по объёму воды;

· веществ коллоидной степени дисперсности – ионов, молекул, комплексов из нескольких молекул размером менее 1 нм, образующих с водой гомогенную систему.

Основными элементами оборудования конденсатоочистки являются катионитовые фильтры, анионитовые фильтры и фильтры смешанного действия (ФСД).

Преимущества ФСД по сравнению с фильтрами в Н+ форме и ОН‾‾ форме заключается в том, что в ФСД реализуется полный обмен с таким количеством ступеней, которое никогда не может быть достигнуто в схемах с фильтрами раздельного действия.

Рабочим веществом ФСД является смола (ионит). Ионит состоит из твердой основы, на которую нанесены функциональные группы, способные при помещении ионита в раствор к образованию на поверхности потенциалообразующих ионов, т.е. к возникновению заряда. Вследствие этого вокруг твердой фазы создается диффузионный слой из противоположно заряженных частиц.

Ионы диффузионного слоя обладают повышенным запасом кинетической энергии и могут выходить из диффузионного слоя в раствор, но при этом из раствора в слой переходят ионы того же знака и заряда.

Для конденсатоочистки АЭС применяются смолы высокой (ядерной) чистоты. Соотношение катионита и ионита 1:1 или 2:1, при высоте общего слоя шихты 0,5-1 м. Диаметр фильтра 3 м.

Длительность фильтрации составляет 15-30 суток в зависимости от качества. Переключение цикла на регенерацию определяется увеличением перепада давления за счет уплотнения шихты и загрязнением её продуктами коррозии. Катионит регенерируется в 3-4%-ном растворе азотной кислоты. Анионит регенерируется в 4-5%-ном растворе NaOH.

1.4.3 Регенеративные подогреватели низкого давления

Существуют подогреватели двух основных типов: поверхностного и смешивающего. Смешивающие по­догреватели имеют тот недостаток, что давления воды в каждом из них равны давлениям отборных паров и потому отличаются. Это означает необходимость применения соответствующего числа насосов для пода­чи воды в последующие. В связи с этим для ПНД в основном, а для ПВД как единственное решение, исполь­зуют регенеративные подогреватели поверхностного типа. Для них дав­ление воды по тракту не зависит от давлений пара в отборах турби­ны. При этом достаточно одного на­соса для прокачки воды через не­сколько подогревателей. Поверхностные подогреватели для нагрева воды до той же темпе­ратуры, что и в смешивающих, тре­буют отвода из турбины пара более высокой температуры для создания температурного напора в подогрева­теле.

В связи с этим несколько уве­личивается недовыработка электро­энергии турбиной и снижается теп­ловая экономичность станции. Схема движения сред приведена на рисунке 6

В системе ПНД используют каскадный слив. Направляющие перегородки улучшают омывание поверхности змеевиков
Выход основного конденсата
Ввод греющего пара
Вход нагреваемого конденсата

Выход конденсата греющего пара

Рисунок 6 - Схема движения сред в ПНД

Греющие пары поступают в корпусы подогре­вателей. За счет нагрева воды, про­текающей внутри трубок, происхо­дит конденсация этих паров. Обра­зующийся конденсат собирается в нижней части корпусов. Этот кон­денсат, называемый дрена­жом подогревателей, дренажными насосами закачивает­ся в линию основного конденсата и смешивается с потоком нагреваемо­го конденсата.

При каскадном сливе дренажей конденсат греющего пара с более высоким давлением сливается в кор­пус с меньшим давлением. В связи с этим происходит

частичное паро­образование этого конденсата и со­ответствующее уменьшение расхода отборного пара из турбины, что сни­жает экономичность регенеративно­го цикла. Для предотвращения это­го явления в конструкциях регене­ративных подогревателей преду­сматриваются охладители дренажей либо, в дополнение к регенератив­ным подогревателям, применяют ус­тановку вынесенных охладителей дренажей (ОД).

Так как при этом вся схема усложняется и удорожа­ется, то иногда их используют не после каждого ПНД. Вопросы организации слива дре­нажей имеют большое значение, так как в современных паротурбинных установках на регенеративные подо­греватели поступает 20—40% пол­ного расхода пара на турбину, а иногда и более. Независимо от способа слива дренажа из подогревателя должен быть обеспечен отвод только кон­денсата.

При поверхностных ПНД и ПВД продукты коррозии, образую­щиеся в конденсатном тракте, могут отлагаться на поверхностях тепло­обмена в парогенераторах двухконтурных АЭС и реакторах одноконтурных АЭС. При этом возможно ухудшение теплоотвода и снижение тепловой экономичности и надеж­ности работы АЭС. С наибольшей интенсивностью коррозия протекает в области температур, характерных для конденсатного тракта. В связи с этим для теплообменных поверх­ностей ПНД используют материа­лы, обладающие высокой коррозионной стойкостью. К их числу относятся латуни и нержавеющие ста­ли.

Латуни дешевы и обладают вы­сокой теплопроводностью. Однако поступление в воду оксидов меди, составляющих основу латуней, не­допустимо для одноконтурных АЭС.

Поэтому латунные ПНД использу­ют только в турбинных установках двухконтурных АЭС. Нержавеющие аустенитные ста­ли дороги и обладают низкой тепло­проводностью, поэтому их примене­ние для ПНД ограничивается турбинными установками однокон­турных АЭС.

Таким образом, основнымитребованиями к конструкции поверхностных регенеративных подогревателей являются:

1) Обеспечение доступа к поверхности теплообмена для ремонта и осмотра, для чего предусмотрена выемка трубной системы из корпуса. Среда с большим давлением (конденсат, питательная вода) направляется внутрь труб малого диаметра; греющий пар – снаружи (в межтрубное пространство), т.е. корпус подогревателя рассчитывается на давление греющего пара, что уменьшает металлоемкость, а, следовательно, и стоимость подогревателя.

2) Греющий пар в подогревателях направляется сверху вниз, т.к. при этом облегчается вывод воздуха из верхней части корпуса и отвод конденсата из нижней части.

3) Змеевиковая поверхность теплообмена выполняется наиболее компактно.

4) Трубки отвода неконденсирующихся газов из верхней части корпуса выполняются из аустенитных нержавеющих сталей.

5) Движение пара организуется без застойных зон. В противном случае будет скопление газа и снижение коэффициента теплопередачи.

6) За счет большего давления нагреваемой среды над греющей обеспечивается невскипание воды в подогревателях и отсутствие гидравлических ударов.

 

На рисунке 7 представлен ПНД с трубной системой из аустенитной нержавеющей стали.

 

 

 

1 - трубная система; 2 - вход воды; 3 - выход воды; 4 - отсос парогазовой смеси; 5 -водоуказательный прибор; 6 - опорожнение трубной системы; 7 – выход конденсата греющего пара; 8 - впуск конденсата греющего пара соседнего подогревателя; 9 - вход греющего пара

Рисунок 7 - ПНД с трубной системой из аустенитной нержавеющей стали

1.4.4 Подогреватели высокого давления (ПВД)

Целью применения регенеративных ПВД является повышение термического КПД

цикла путем переноса тепла от турбины к питательной воде, возвращая ее в цикл. Отличие подогревателей высокого и низкого давления вызвано сложностью изготовления водяных камер и трубной доски последних. Вместо водяных камер применены коллекторы.

К коллекторам присоединяются горизонтальные змеевики, выполненные в виде

сварных спиралей. Перегородки (секционирование) в вертикальных коллекторах позволяют получить в змеевиках достаточно большие скорости воды (4-5м/с) для обеспечения высокого коэффициента теплопередачи и уменьшения необходимой поверхности нагрева.

Схема движения сред в ПВД представлена на рисунке 8

 

Дренаж в деаэратор
Дренаж соседнего ПВД
Пар из отбора
Конденсат от ПН

 

 

Рисунок 8 - Схема движения сред в ПВД

Греющий пар опускается вниз, причем направляющие перегородки обеспечивают

хорошее омывание змеевиков. Конденсат пара отводится через регулятор уровня. Змеевиковая система выполнена из простых углеродистых сталей. Она имеет хорошую температурную компенсацию, что важно, так как ПВД работают в большем интервале температур, чем ПНД. Вся змеевиково-коллекторная система закреплена внизу корпуса.

Преимущество конструкции ПВД - возможность отдельной замены любой

из спиралей. Кроме того, здесь четко организовано противоточное движение греющей и обогреваемой среды, а в нижней части обеспечено охлаждение конденсата.На рисунке 9 представлена конструктивная схема регенеративного ПВД.

 

1 – выход питательной воды; 2 – трубная система; 3 – коллектора трубной системы; 4 –водоуказательный прибор; 5 – вход питательной воды; 6 – вход греющего пара; 7 – выпуск конденсата греющего пара соседнего подогревателя; 8 – отсос газовоздушной смеси; 9 – выход конденсата греющего пара

Рисунок 9 - Конструктивная схема регенеративного ПВД

1.4.5 Схема эжекторной установки для отсоса газовоздушной смеси из конденсатора

Расход пара на эжектора составляет 0.5 – 0.8% расхода пара на турбину. Имеются две группы эжекторов: основные и резервные. Основные эжекторы для уменьшения расхода пара делают многоступенчатыми. Схема эжекторной установки для отсоса газовоздушной смеси из конденсатора приведена на рисунке 10

Во избежание потерь конденсата и для уменьшения тепловых потерь с рабочим паром, конструкция пароструйного эжектора сочетается с холодильниками пара. Эти теплообменники охлаждаются основным потоком конденсата после конденсатора. Поэтому их еще называют подогревателями на сбросном паре эжекторов. Задачу поддержания уровня конденсата в конденсаторе выполняет клапан рециркуляции. [1, с. 113 -115]

 

1 – подвод рабочего пара на эжектора; 2 – отвод неконденсирующих газов; 3 – вторая ступень парового эжектора; 4 – перемычка для возможности работы одной второй ступени при пускетурбины; 5 – первая ступень парового эжектора; 6 – сброс конденсата рабочего пара эжекторов в конденсатор; 7 – пусковой эжектор; 8 – линия отвода парогазовой спеси из конденсатора; 9 – конденсатор; 10 – конденсатный насос; 11 – каскадный сброс конденсата рабочего пара из второй ступени эжектора в первую; 12 – линия рециркуляции конденсата турбины при ее пуске; 13 – ПНД; 14 – клапан рециркуляции для поддержания уровня в конденсаторе.

Рисунок 10 - Схема эжекторной установки для отсоса газовоздушной смеси из конденсатора

1.4.6 Охладители дренажа и дренажные насосы

Для уменьшения потерь от необратимости при теплообмене в схемах с поверхностными подогревателями и каскадным сливом дренажа используются так называемые охладители дренажа – встроенные или выносные теплообменники, в которых конденсат греющего пара охлаждается до температуры, близкой к температуре воды на выходе рядом стоящего подогревателя. Установка охладителя дренажа какого-либо подогревателя приводит к уменьшению количества отбираемого из турбины пара на этот подогреватель. Это несколько увеличивает тепловую экономичность установки. Охладители предназначены также для уменьшения вскипания в трубопроводах за регулирующим клапаном, по которым конденсат из подогревателя более высокого давления перепускается в подогреватель с меньшим давлением.

Охладители чаще всего устанавливаются по ходу обогреваемой воды перед подогревателем. Охладители представляют собой водо-водяные теплообменники вертикального исполнения с U-образными, как правило, стальными трубками 22х2 мм, схема движения теплоносителей - проточная. Обра­зующийся конденсат собирается в нижней части корпусов подогревателей. Этот кон­денсат, иногда называемый дрена­жом подогревателей, дренажными насосами закачивает­ся в линию основного конденсата и смешивается с потоком нагреваемо­го конденсата. Обычно на 2 ПНД устанавливают 1 дренажный насос.

Схема подключения охладителя дренажа и дренажного насоса для данной установки представлена на рисунке 11.

Рисунок11. - Схема подключения охладителя дренажа и дренажного насоса.

1.4.7 Смеситель

Смеситель – теплообменник смешивающего типа контактный. Он предназначен для смешивания дренажа с питательной водой.

В отличие от регенеративных подогревателей, где дренаж, несконденсировавшиеся остатки и сам теплоноситель циркулирует за счет разности давлений (как следствие изменения температуры и плотности) либо действие конденсатного насоса, в смеситель с более высоким давлением дренаж подается насосом. Насос не только создает необходимый напор, но и несколько сжимает жидкость.

Благодаря смешиванию жидкостей с разными энтальпиями смеситель подогревает основной конденсат на (3÷5)К.

1.4.8 Выбор числа ПНД и ПВД

Определение количества ПНД

PК = 0,006 МПа; tsPк = 36,18 °C – температура насыщения при давлении в конденсаторе. [3, c. 30, Таблица II-II]

PД = 0,65 МПа; tsPд = 167,8 °C – температура насыщения при давлении в деаэраторе. [3, c. 32, Продолжение табл. II-II]

tпв ≤ 240 °C – температура питательной воды.

Принимаем tпв = 240 °C

Температура среды после всех ПНД определяется выражением (1.6):

tL= tsPд– Δt, (1.6)

где Δt = 15 °C – подогрев воды в деаэраторе.

tL = 167,8 – 15 = 152,8 °C

Средний подогрев в элементах тепловой схемы:

– средний подогрев в КН. Принимаем

- средний подогрев в ОЭ и ЭУ.

- средний подогрев в ОД. Принимаем

Средний подогрев во всех ПНД определяется выражением (1.7):

(1.7)

ΔtПНД =(15÷30) °C–средний подогрев в одном ПНД. Принимаем ΔtПНД = 20 °C

Количество ПНД определяется выражением (1.8):

(1.8).

; примем

Определение количества ПВД

Средний подогрев в элементах тепловой схемы:

– средний подогрев в ПН. Принимаем

Средний подогрев во всех ПНД определяется выражением (1.9):

(1.9)

ΔtПВД = (15÷25) °C–средний подогрев в одном ПВД. Принимаем ΔtПВД = 20 °C

Количество ПВД определяется выражением (1.10):

(1.10)

; принимаем
.

1.5 Описание деаэратора с системой охлаждения выпара

Необходимость иметь в питательной воде меньшее количество примесей и коррозионно-агрессивных газов, требует применения специальных устройств. В настоящее время широко распространена схема поддержания водного режима, основанная на деаэрации конденсата питательной воды в основной деаэрационной-питательной установке.

В ее состав входят: деаэрационная колонка (одна, две, иногда три) и связанные с ней охладитель выпара, деаэраторный бак, питательные насосы.

Деаэрационная колонка является одновременно подогревателем смешивающего типа, в котором происходит подогрев основного потока конденсата за счет отборного пара турбины и его соединение с некоторыми другими потоками.

Основной тепловой процесс в деаэраторе сводится к созданию условий, при которых из воды, прошедшей через деаэратор, практически полностью удаляются растворимые в ней газы. Непрерывно отводимую из деаэратора парогазовую (паровоздушную) смесь называют выпаром деаэратора. С выпаром уходит определенное количество теплоты, потеря которой должна быть уменьшена. Для этого устанавливают охладители выпара.

Деаэратор – один из подогревателей в общей системе регенерации, и искусственное поддержание давления на постоянном уровне искажает распределение подогрева в системе регенерации. Хотя, если подогрев воды в деаэраторе принять небольшим (10-15°С), то постоянное давление не внесет изменения тепловой экономичности.

Основная часть деаэраторной установки – вертикальная деаэрационная колонка, в которой вода и греющий пар движутся встречными потоками: вода – вниз, а пар – вверх. Движение пара вверх обеспечивает наилучшую вентиляцию в деаэраторе и увеличивает время пребывания в нем движущейся в ней воды, что улучшает ее подогрев и деаэрацию.

Вода, подлежащая деаэрации, поступает в верхнюю часть колонки и сливается через последовательно установленные дырчатые щиты-тарелки. Отверстия в тарелках небольшого диаметра (5-6 мм), что обеспечивает достаточно мелкое дробление струй воды. Между тарелками имеется свободное пространство, в котором уменьшается скорость струй, увеличивая время их пребывания в колонке. За время движения вниз вода прогревается до температуры насыщения за счет конденсации греющего пара, поступающего в нижнюю часть колонки. Освобожденная от газов вода сливается в деаэраторный бак. Греющий пар подается через штуцер в несколько большем количестве, чем необходимо для полного прогрева воды за счет его конденсации.

Конденсат греющего пара присоединяется к струям воды, а несконденсированный пар проходит дальше, обеспечивая вентиляцию деаэраторной колонки и прогрев встречных потоков воды. Оставшийся несконденсированный греющий пар вместе с газами, выделившимися из воды, через штуцер отводится из колонки. Деаэраторные колонки устанавливают на деаэраторных баках.

Вода из деаэраторного бака к питательному насосу должна забираться на высоте 100-150 мм от дна бака и из мест, наиболее удаленных от головки (места ввода воды в бак).

Общий вид деаэрационной колонки показан на рисунке 13 Стрелками в корпусе показано движение греющего пара.

 

 

 

1 - подвод основного конденсата; 2 - подвод конденсата регенеративных подогревателей высокого давления; 3 - подвод конденсата испарителя; 4 - отвод выпара; 5 - подача греющего пара; 6 – тарелки

Рисунок 13 - Общий вид деаэрационной колонки

Уровень воды в деаэраторном баке может быть расположен достаточно высоко, однако не должен выходить из пределов бака, чтобы не заполнять деаэраторную колонку, нарушая ее работу. Поэтому деаэраторный бак обязательно снабжают переливным устройством на отметке максимально допустимого уровня воды.

Схема включения деаэратора и системы охлаждения выпара приведена на рисунке 14


1 - поток конденсата после ПНД; 2 - удаление неконденсирующихся газов; 3 - охладитель выпара; 4 - отвод выпара; 5 – деаэратор; 6 - питательный насос; 7 - ПВД; 8 - отборный пар на ПВД; 9 - пар от постороннего источника

Рисунок 14 - Схема включения деаэратора и системы охлаждения выпара

 

1.6 Питательная система

1.6.1 Питательные устройства

Задача питательной установки состоит в непрерывномвосполненииубыливоды в парогенерирующейустановке, связаннойпреждевсего с расходом пара на турбину, а также с расходом пара прочимипотребителями, утечками и т.д. Конечноедавление за питательнойустановкойдолжнопревышатьдавление в парогенерирующейустановке на значениесопротивлениявсегопитательноготракта от деаэратора до нее.

Возможны три схемы включения питательной установки – одноподъемная, одноподъемная с бустерным насосом и двухподъемная.

При одноподъемнойсхемепитательный насос создаетполноедавление, необходимое для подачиводы в парообразующую установку. Подэтимдавлениемнаходитсятрубная система всех ПВД. При двухподъемнойсхемеустанавливают два питательных насоса с последовательнымихвключением. Надежностьработы ПН требуетпредотвращениевскипанияводы в насосе. Вода в деаэраторномбакенаходится при температурекипения, поэтому при уменьшениедавления в ПН за счетвходногосопротивленияона могла бывыкипеть, нарушивработу насоса. Для предотвращенияэтогоявлениядеаэраторный бак поднимают над отметкой установки ПН. В качествепитательныхнасосовобычноиспользуютцентробежныемногоступенчатыенасосы с сальниковымуплотнением вала. В качестве привода насосовиспользуютсяэлектродвигатели и паровыетурбины.

Схемы включения питательных насосов представлены на рисунке 15

1 – ПВД; 2 – деаэраторный бак; 3 – одноподъёмный ПН; 4 – бустерный насос; 5 – основной ПН; 6,7 – питателные насосы первого и второго контура

Рисунок 15 - Схема включения ПН при высоких давлениях парообразующей установки: а) одноподъёмная; б) одноподъёмная с бустерным насосом; в) двухподъёмная

Питательная система состоитиздеаэрационной колонки, деаэраторного бака и питательного насоса. Питательная система обеспечиваетнадежностьработы и бесперебойностьотпускаэлектроэнергии. Ее задача – непрерывноевосполнениеубыливоды в парообразующейустановке, связаннойпреждевсего с расходом пара на турбину, а также с удалениемпродувочнойводы, расходом острого пара прочимипотребителями и т.д. На рисунке 16 представлена конструктивная схема питательного насоса.

 

1 – подшипники скольжения; 2 – входная крышка; 3 – направляющий аппарат; 4 – рабочее колесо; 5 – наружный корпус; 6 – вал; 7 – кожух; 8 – внутренний корпус; 9 – напорная крышка; 10 – концевое уплотнение; 11 – разгрузочный диск; 12 – подушка пяты; 13 – уплотнение рабочих колёс

Рисунок 16 - Конструктивная схема питательного насоса

1.6.2 Редукционные и редукционно-охладительные установки

Редукционные установки (РУ) снижают давление пара, Редукционно-охладительные установки (РОУ) – давление и температуру пара.

Быстровключающиеся – БРОУ, БРУ открываются в два раза быстрее, чем обычные. Скорость включения РУ и РОУ составляет 30 сек.; а БРОУ и БРУ – 4-15 сек.

Схема РОУ показана на рисунке 17

1 – дроссельный, 2 – форсунки, 3 – пароохладитель;

4 – предохранительный клапан, 5 – запорный вентиль;

6–дроссельное устройство, 7 – регулирующий клапан;

8 – импульсное устройство, 9 – дроссельные решетки;

Рисунок 17 – Схема редукционно-охладительной установки

Обычно РОУ – установки периодического действия. Операции по снижению давления и температуры пара проводятся последовательно: сначала снижается давление в дроссельном клапане 1 с электроприводом, затем ступенчато в дроссельных решетках 9 пароохладителя 3. далее в пар через форсунки 2 пароохладителя впрыскивается вода для охлаждения пара до необходимой температуры. Окончательно параметры пара устанавливаются на расстоянии 8-10м от пароохладителя и импульс для воздействия на дроссельный клапан 1 и на клапан 7, регулирующий подачу воды на впрыск, берется в точке 8. в связи с большим перепадом давления между водой и паром в РОУ принята следующая схема подачи воды на впрыск.

Через дроссельное устройство 6 проходит одно и то же количество воды при всех нагрузках; благодаря этому перепад давления постоянен и перед клапаном 7 поддерживается одно и то же давление. Внутри клапана поток разветвляется – большая часть воды поступает на впрыск, а остальная сливается в деаэратор. Чтобы давление в трубопроводе среднего давления не превышало принятого, за пароохладителем после места отбора импульса устанавливают предохранительный клапан 4.