Конденсационные установки Назначение и состав конденсационной установки.

Высокая чистота рабочего тела пароводяного цикла предопределяет его замкнутость. Поэтому после расширения пара в турбине необходима его конденсация. Полезно используемый в турбине теплоперепад, как показано в гл.3, определяется начальными и ко­нечными параметрами. При постоянном давлении пара перед турбиной сработанный в турбине теплоперепад тем больше, чем ниже давление в конденсаторе. Свойства пара таковы, что в зависимости от на­чальных параметров пара уменьшение давления в конденсаторе ниже атмосферного можно на 20-40% увеличить сработанный теплоперепад в турбине. Поэтому основное назначение конденсационной установ­ки - конденсация пара после расширения его в турбине, создание и поддержание давления ниже атмосферного за счет циркуляции через конденсатор охлаждающей воды. Конденсатор выполняет и другие функции - он является приемником пара в аварийных ситуациях, ког­да пар, минуя турбину, направляется в конденсатор через редукционно-охладительную установку.

Конденсатор является также элементом тепловой схемы, откуда удаляются несконденсированные газы с помощью системы эжекторов.

Для создания разрежения в выхлопном патрубке турбины и в конденсаторе необходим пароструйный эжектор 7.

С учетом сказанного схема конденсационной установки представлена на рис. 7.1. Пар после турбины 1 направляется в конден­сатор 2 на конденсацию за счет технической воды 3. Несконденсированные газы по линии 8 отсасываются эжектором 7 и затем по ли­нии 10 выбрасываются в атмосферу (для двух- и трехконтурных АЭС). Газы предварительно проходят через установку дожигания водорода и систему дезактивации (для одноконтурных АЭС) . Полученный конденсат с помощью конденсатных насосов 5 направляется в систему регенерации. Отсасываемый вместе с несконденсированными газами часть водяного пара и рабочий пар эжекторов 9 конденсируются в охладителе пара эжекторов 6. По линии 4 конденсат этого пара направляется в конденсатор для повторного использования в цикле.

Рис. 7.1 Схема конденсационной установки

1 – пар из турбины;

2 – конденсатор;

3 – подача технической воды;

4 – конденсат охладителей эжекторов;

5 – конденсатный насос;

6 – охладитель пара эжекторов;

7 – пароструйный эжектор;

8 – отсос парогазовой смеси из конденсатора;

9 – подача рабочего пара на эжектор;

10 – отвод неконденсирующихся газов.

Определение давления в конденсаторе.

Напишем уравнение теплового баланса для конденсатора (см. рис. 7.1):

где - расход пара в конденсаторе, кг/ч; и - энтальпия пара на входе в конденсатор и энтальпия конденсата после конденсатора, соответственно;

- расход технической воды, кг/ч;

- теплоемкость технической воды, кДж/(кг·К); и - энтальпия технической воды после и до конденсатора, кДж/кг; - коэффициент полезного действия конденсатора. Учитывая, что потеря теплоты в окружающую среду мала, ею можно пренебречь.

Отношение называется кратностью охлаждения, m , кг/кг. Из уравнения (7.1)

(7.2)

Отсюда

(7.3)

Температура охлаждающей воды t_{о х 1} в зависимости от района расположения АЭС меняется зимой от 0 до 15°С и от 15 до 33°С летом.

Т ехническая вода в конденсаторе нагревается приблизительно на 10°С, следовательно, t_{о х 2} достигает 25-43°С.Давление в конденсаторе при этой температуре составляет 0,00330,006 МПа

Поскольку теплообмен в конденсаторе происходит через поверхность, то между температурой охлаждающей и подогреваемой среды существует разница t. В зависимости от материала конденсаторных труб t выбирается в пределах 3-10°С. С учетом этого и уравнение (7.3) можно записать:

(7.4)

Значение будет зависеть от температуры охлаждающей воды t_{о х 1} на входе в конденсатор, кратности охлаждения m и перепада температуры t .

На рис. 7.2 показано влияние m на изменение давления в кон­денсаторе при t= 3°С и трех значений t_{о х 1} : 10, 15 и 20°С.

Значение для давлений в конденсаторе от 0,0033 - 0,006 МПа можно принять равным 2430 кДж/кг, а в указанных пределах температур 4 кДж/(кг.К).

Из рис. 7.2 видно, что практически можно ограничиться кратностью охлаждения на уровне 40-60 кг/кг (при m 80 вакуум меняется в малой степени).

При выборе конечного давления в конденсаторе необходимо учитывать совместную работу конденсатора и турбины. Чем ниже давление в конденсаторе, т.е. чем глубже вакуум, тем больше сработанный в турбине теплоперепад, тем выше тепловая экономичность тур­бины, меньше расход пара на турбину и расход его в конденсаторе, меньше поверхность нагрева конденсатора и капитальные затраты на его сооружение. Уменьшаются также расходы электроэнергии на конденсатные насосы и циркуляционные насосы технической воды. В то же время увеличение глубины вакуума приводит к увеличению потерь энергии в турбине с выходной скоростью пара и повышению влажнос­ти выходного пара. Это приводит к эрозионному износу лопаток выхлопных ступеней турбины, увеличивает число выхлопов и коли­чество цилиндров низкого давления турбины. Поэтому давление в конденсаторе должно выбираться путем технико-экономических сопостав­лений конденсационной и турбинной установок.