Теплотехнические схемы конденсаторов. Отсос парогазовой смеси.

П о мере конденсации пара при прохождении его через конденсатор газосодержание в парогазовой смеси возрастает, и максимальное его значение достигается в конце конденсации пара. Это обстоятельство следует учитывать при определении места отсоса несконденсировавшихся газов из конденсатора. На рис. 7.3 показано изменение парциальных давлений пара и газов от пути прохождения пара через конденсатор. Парциальное давление газа в конце кон­денсации будет максимальным, здесь и необходимо выбирать место отсоса газов (место подсоединения эжекторов).

Присутствие газов существенным образом влияет на работу конденсатора. Давление в конденсаторе р_к равно сумме парциальных давлений газов и водяных паров р_к = р_п + р_г . Чем больше пар­циальное давление газов, тем в большей степени р_к отличается от р_п, при котором происходит конденсации пара. Из уравнения (7.3) температура t_к определяет давление р_к в конденсаторе при условии, что р_к = р_п. Если р_п< р_к то конденсация будет идти при температуре t_п' , меньшей t_к', и таким образом будет "переохлаждение" конденсата по отношению к р_к и t_к'. Тепловая экономичность цикла снизится за счет дополнительных потерь теплоты в конденсаторе.

Наличие газов отрицательно сказывается также на коэффициенте теплопередачи. Так, при концентрации газов в газопаровой смеси 1% коэффициент теплопередачи уменьшается в 2 раза, при ρ₀ = 2,5 ÷ 3 % - в 4 раза.

При непрерывном отсосе воздуха давление в конденсаторе и за турбиной устанавливается равным давлению, соответствующему t_нас. В месте отсоса концентрация воздуха может быть существенной. По мере движения к месту отсоса полное давление меняется незначительно (паровое сопротивление конденсатора мало Δp_к), а парциальное давление воздуха возрастает; парциальное давление водяного пара в месте отсоса уменьшается и конденсат, сконденсировавшийся в этой области оказывается переохлажденным по сравнению с остальным конденсатом. Поэтому конструктивное исполнение конденсатора должно обеспечивать догрев этой части конденсата до температуры t_нас., отвечающей давлению p_к.

Вместе с воздухом отсасывается некоторое количество пара, что может вызвать потерю конденсата, для исключения которой ПВС должна охлаждаться в т/обм Так как поверхность т/обм тем больше, чем большее количество пара отсасывается, то отсос целесообразно делать в области завершения конденсации. Место отсоса зависит прежде всего от направления потока пара в конденсаторе.

На рис. 7.4 представлены возможные теплотехнические схемы конденсаторов. Схема рис. 7.4,а является наиболее компактной, од­нако конденсат, стекающий с верхних рядов труб конденсатора, будет переохлаждаться на нижних пучках труб и, таким образом, тепло­вая экономичность такой схемы будет ниже. Схемы рис7.4,б,в и г исключают переохлаждение конденсата, так как стекающий с верхних рядов конденсат подогревается поступающим снизу паром. Такие схе­мы называются регенеративными, и им следует отдавать предпочтение.

Состав газов в конденсаторе зависит от тепловой схемы АЭС. Основную часть этих газов составляет воздух, попадающий в конден­сатор через неплотности. Для одноконтурных АЭС в составе газов будут присутствовать благородные газы, как продукты деления топлива, и радиолитические газы, как продукты радиолиза воды в реакторе. Поэтому из конденсаторов одноконтурных АЭС отсасываемые эжектором газы непосредственно выбрасывать в атмосферу запрещено.

Вначале эти газы направляются на контактный аппарат для сжигания водорода, для исключения образования гремучей смеси. После установки сжигания водорода и дезактивации газы выбрасываются в атмосферу. Газы из конденсатора должны отсасываться постоянно, для чего устанавливают­ся пароструйные эжекторы (рис. 7.6).Расход пара на эжекторы составляет 0,5-0,8% расхода пара на турбину. Рабочим паром эжек­торов может быть отборный пар турбины, пар испарителей (если они имеются в тепловой схеме), выпар деаэраторов, а также редуциорованный свежий пар (во время пуска).

Имеются две группы эжекторов - основные эжекторы (два рабо­тающих и один резервный) и пусковые. Для уменьшения расхода рабо­чего пара на основные эжекторы их делают многоступенчатыми. Пусковые эжекторы работают кратковременно только при пуске для первоначальной откачки воздуха из конденсатора и турбины, поэтому они выполняются одноступенчатыми.

Использование теплоты отработавшего пара эжекторов в тепло­вой схеме АЭС является обязательным. Обычно эжекторы имеют охла­дители пара эжекторов, устанавливаемые на основном потоке конден­саторы сразу после конденсатных насосов за блочной очистной установкой. Конденсат этого пара сбрасывается в конденсатор. В зависимости от тепловой схемы подогрев конденсата в охладителях пара эжекторов составляет 3-5 для конденсационных станций и 7-10ºС для теплофикацинных в связи с уменьшением расхода конденсата, связанного с уменьшением пара в конденсатора.

Чем ниже t конденсата в охладителях, тем полнее будет сконденсирован рабочий пар первой ступени. Это уменьшит отсос ПВС во вторую ступень, что позволит снизить расход пара на него и тем самым общую подачу пара на эжекторы.

Кроме основного, постоянно работающего эжектора предусматривают установку специального пускового эжектора, включаемого в процессе ПУСКА для первоначального удаления воздуха из конденсатора и Т корпуса, который при ее холостом ходе находится под разрежением. В связи с кратковременностью работы пускового эжектора его конструкция проста: одноступенчатый и без охладителя.

Учитывая большое влияние p_к на экономичность ПТУ установки. Основные эжекторы устанавливают с резервом - два работающих и один резервный. Пусковые эжекторы резерва не требуют.

Для поддержания расчетного вакуума нельзя допускать такого повышения уровня конденсата в конденсаторе, при котором из теплообмена будет исключаться часть поверхности охлаждения.

Снижение уровня конденсата и тем более полное опорожнение конденсатора может привести к уменьшению напора воды над насосом и к кавитации при входе в КН. Задачу поддержания уровня конденсата в конденсаторе решает специальный клапан рециркуляции.