1.3 Описание принципиальной схемы системы конденсата

1.3.1 Конденсационная установка

Схема конденсационной установки представлена на рисунке 3.

Основное назначение конденсационной установки:

1. Конденсация пара после его расширения в турбине осуществляется за счет нагрева охлаждающей воды, температура которой ниже температуры насыщения пара

2. Создание и поддержание давления ниже атмосферного за счет циркуляции охлаждающей воды

3. Конденсатор может являться приемником пара в аварийных ситуациях, когда пар через БРОУ направляется в конденсатор.

Температура насыщения в конденсаторе определяется соотношением Т_S = dT+Tох₂ , где dT – температурный напор на выходе воды из конденсатора; Tох₂ –конечная температура охлаждающей воды.

Величина Т_S зависит от кратности охлаждения, т.е. от отношения расхода охлаждающей воды к расходу пара. Давление пара в конденсаторе, соответствующее Т_S, принимается от температуры охлаждающей воды; в ядерных энергетических установках с турбинами на влажном паре оно может быть повышено из-за ограниченной пропускной способности последних ступеней цилиндров низкого давления.

Через трубки конденсатора прокачивается охлаждающая вода. Образовавшийся конденсат стекает в нижнюю часть конденсатора и конденсатным насосом возвращается в цикл. Для создания разряжения в выхлопном патрубке турбины и в конденсаторе в состав конденсационной установки входит пароструйный эжектор.

9 1

7 3

2

10

8

6

4

5

1 – пар из турбины; 2– конденсатор; 3 – подвод охлаждающей воды; 4 – линия подачи конденсата через охладители эжекторов; 5 – конденсатный насос; 6 – охладитель пара эжекторов; 7 – пароструйный эжектор; 8 – линия отсоса парогазовой смеси из конденсатора; 9 – подача рабочего пара на эжектор; 10 – отвод не конденсирующего газа

Рисунок 3 – Схема конденсационной установки

1.3.2 Конденсатные насосы

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

Конденсатные насосы имеют подачу до 1600 м³/ч (445 л/с), напор 20—220 м, допустимую высоту всасывания 1,6—2,8 м. Частота вращения 980—2950 об/мин. Насосы имеют одну или несколько ступеней. Крупные конденсатные насосы имеют вертикальное исполнение с нижним расположением первой ступени.

Возможны одноподъемная и двухподъемная установки конденсатных насосов. Если применена 100%-ная конденсатоочистка, то часто используют двухподъемные конденсатные насосы, т.е. устанавливают поле конденсатора конденсатные насосы первого подъема (КН І), а после конденсатоочистки – второго подъема (КН ІІ). 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 «подвальном» помещении, то величина подпоры ограничена, поэтому сопротивление всасывающей линии от конденсатора до насоса должно быть минимальным.

Установка конденсатных насосов приведена на рисунке 4.

а) б)

1

5

2

3

3

4

1 – конденсатор; 2 – конденсатный насос первого подъема; 3 – конденсатоочистка; 4 – конденсатный насос второго подъема; 5 – конденсатный насос полного подъема (а – двухподъемная; б – одноподъемная)

Рисунок 4 – Установка конденсатных насосов

1.3.3 Регенеративные подогреватели

Подогреватели бывают смешивающего и поверхностного типа . Подогреватель низкого давления представлен на рисунке 5.

Преимущества подогревателей поверхностного типа :

- давление воды по тракту независимо от давлений пара в отборах турбины

- возможность прокачки воды через все подогреватели одним конденсатным насосом.

Требования к конструкции поверхностных регенеративных подогревателей:

1. Обеспечение доступа к поверхности теплообмена для ремонта и осмотра, для чего предусмотрена выемка трубной системы из корпуса.

2. Среда с большим движением (конденсат, питательная вода) направляются внутрь труб малого диаметра; греющий пар – снаружи (в межтрубное пространство), т.е. корпус подогревателя рассчитывается на давление греющего пара, что уменьшает металлоемкость.

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

4. Змеевиковая поверхность теплообмена выполняется наиболее компактно.

5. Трубки отвода не конденсирующихся газов из верхней части корпуса выполняются из аустенитных нержавеющих сталей.

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

7. За счет большего давления нагреваемой среды над греющей обеспечивается не вскипание воды в подогревателях и отсутствие гидравлических ударов.

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

Рисунок 5 – ПНД с трубной системой из аустенитной нержавеющей стали

Схема движения конденсата и греющего пара в ПНД представлена на рисунке 6.

вход нагреваемого выход основного

конденсата конденсата

ввод греющего

пара

выход конденсата греющего пара

Рисунок 6 – Схема движения конденсата и греющего пара в ПНД

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

1.3.4 Система конденсатоочистки

Конденсатоочистка используется для удаления грубодисперсных примесей (главным образом нерастворенных продуктов коррозии), удаление веществ истинно растворенных и коллоидной степени дисперсности.

Основным элементом оборудования конденсатоочистки являются фильтры смешанного действия. 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.

1.3.5 Системы дренажных насосов и охладителей дренажей

Греющие пары с отборов турбины поступают в корпусы подогревателей: низкого давления. За счет нагрева воды, протекающей внутри трубок, происходит конденсация этих паров. Образующийся конденсат собирается в нижней части корпусов. Этот конденсат, иногда называемый дренажом подогревателей,

дренажными насосами закачивается в линию основного конденсата и смешивается с потоком основного нагреваемого конденсата.

Для ПНД используют комбинации каскадного слива с дренажными насосами.

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 предусматривается охладители дренажей (рисунок 7) либо, в дополнение к регенеративным подогревателям, применяют установку вынесенных охладителей дренажей (ОД). Т.к. при этом вся схема усложняется и удорожается, то иногда их используют не после каждого ПНД.

Можно сократить и число дренажных насосов за счет использования каскадного слива дренажей из корпусов подогревателей, находящихся под большим давлением, в корпусы с меньшим давлением и закачкой суммарного дренажа в тракт конденсата одним насосом.

Рисунок 7 – Вынесенный охладитель дренажа

1.3.6 Эжекторная установка

Расход пара на эжектора составляет 0.5 – 0.8% расхода пара на турбину.

Имеются две группы эжекторов: основные и резервные. Основные эжектора для уменьшения расхода пара делают многоступенчатыми.

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.

Схема эжекторной установки представлена на рисунке 8.

1

2 7

8

4

13 3 5

6 9

10

14 11

12

1 – подвод рабочего пара

2 – выпуск газов

3 – вторая ступень парового эжектора

4 – перемычка для возможности работы одной второй ступени при пуске турбины

5 – первая ступень парового эжектора

6 – сброс конденсата в паровой объема конденсатора

7 – пусковой эжектор

8 – линия отсосов газов из конденсатора

9 – конденсатор

10 – конденсатный насос

11 – каскадный сброс конденсата из второй ступени эжектора в первую

12 – трубопровод для рециркуляции конденсата турбины при ее пуске

13 – ПНД

14 – клапан рециркуляции и поддержания уровня в конденсатор

Рисунок 8 – Схема эжекторной установки для отсоса газовоздушной смеси из конденсатора

1.3.7 Определение числа ПНД

Средний подогрев в одном ПНД составляет 15 – 30° С,

Р_к=0,007 МПа,

t_s^Pk= 39°С [6],

P_д=0,9 МПа,

t_s^Pд=175,36°С [6].

Δ t_{всех ПНД} = t_д– Δt_д – Δt_к – Δt_кн – Δt_БОУ – Δt_оэ+эу,

где t_д = 175,36°С – температура в деаэраторе;

Δt_д = 15°С – подогрев деаэратора;

Δt_к = 39°С – температура конденсатора;

Δt_кн = 2°С – подогрев конденсатного насоса;

Δt_БОУ = 4°С – подогрев воды в очистных установках;

Δt_оэ+эу = 5°С – подогрев основного эжектора и эжектора уплотнения;

Δ t_{всех ПНД} = 175,36 – 15 – 39 – 2 – 4 – 5= 110,34°С

Примем подогрев в одном ПНД 23°С, тогда:

n_пнд=110,34/23 = 4,8. Принимаем количество ПНД n_пнд = 5,

∆t_ПНД=110,34/5=22,1