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

Вход нагреваемого конденсата

Ввод греющего пара

Выход основного конденсата

В системе ПНД используют каскадный слив. Направляющие перегородки улучшают омывание поверхности змеевиков

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

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 соседнего ПВД

Пар из отбора

Конденсат от ПН

Дренаж в деаэратор

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

4. 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