ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

ЭКСПЛУАТАЦИЯ КОНДЕНСАЦИОННЫХ УСТАНОВОК

Влияние изменения конечного давления на мощность трубоагре - гата с достаточной полнотой осве­щено в гл. III. Что же касается за­висимости экономических показате­лей турбоустановки от вакуума в конденсаторе, то эта связь имеет более сложный характер, поскольку расход тепла зависит не только от располагаемого теплоперепада тур­бины, но и от ряда других факторов оказывающих влияние на экономич­ность установки.

На рис. 6-І [2] представлен гра­фик, характеризующий изменение. удельного расхода тепла турбоуста - новкой с заданной торцевой пло­щадью выхлопа при увеличении давления отработавшего пара в кон­денсаторе на 0,981 • 10-3 МПа (0,01 кгс/см2) для различных на­чальных параметров пара. Пунктир-

Рис. 6-1. Изменение экономичности турби­ны при увеличении давления отработавше­го пара в конденсаторе на 0,981-10"3 МПа (0,01 кгс/см2) в зависимости от начального давления пара.

Ные линии дают возможную границу изменения величины ДЭ.

Как видно из графика, наиболь­шее влияние изменения конечного давления на экономичность наблю­дается в установках низкого и сред­него давления. Однако и в блочных агрегатах на начальное давление пара 12,75—23,5 МПа (130— 240 кгс/см2) с промперегревом из­менение удельного расхода тепла в зависимости от изменения давления в конденсаторе представляет собой существенную величину, если учиты­вать масштаб расхода топлива на современных электростанциях. Та­ким образом, экономичность паро­турбинного цикла в значительной степени зависит от условий работы и качества эксплуатации конденса­ционной установки.

Вопросы теории теплового про­цесса, конструкции, расчетов на прочность элементов конденсатора, теории переменного режима и т. д. поверхностных конденсаторов ста­ционарных паровых турбин рас­сматриваются в соответствующих специальных курсах [12, 43]. Здесь будут приведены лишь те основные сведения по устройству и конструк­ции конденсаторов паровых турбин и их воздухоудаляющих устройств, которые необходимы при изложении вопросов эксплуатации конденса­ционных установок.

Конденсационная установка пред­назначена для создания по возмож­ности низкого давления пара за по­следней ступенью турбины, а также для получения чистого конденсата, пригодного для питания паровых котлов электростанций. Помимо это­го, в конденсаторах современных мощных турбин предусматривается термическая деаэрация конденсата, а в конденсаторах крупных тепло­фикационных турбин Уральского турбинного завода — подогрев сете­вой или технической воды. В уста­новках блочного типа конденсатор является теплообменным аппаратом для отвода тепла от сбрасываемого в него пара в процессе аварийного и нормального останова блока, во время пуска его, а также для при­ема при необходимости добавочного конденсата или обессоленной воды. Обычно конденсатор является и сборником низкопотенциальных дре­нажей.

Основными элементами конден­сационной установки являются соб­ственно конденсатор, воздухоуда - ляющее устройство и насосная группа, включающая в себя конден- сатные, циркуляционные насосы и насосы рабочей воды водоструйных эжекторов (при использовании по­следних в качестве воздухоудаляю­щих средств). Схема конденсацион­ной установки с пароструйным эжектором представлена на рис. 6-2.

Схема современного конденсатора изоб­ражена иа рис. 6-3. Поверхность охлажде­ния конденсатора образована большим числом латунных трубок, завальцованных с двух сторон в стальных трубных досках, а по своей длине трубки свободно опирают­ся в отверстиях промежуточных опорных перегородок. Корпус конденсатора цельно­сварной, изготовляется из листовой стали. К - днищу конденсатора приваривается ем­кость—коиденсатосборник, откуда конден­сат откачивается коиденсатными насосами. Некоторые конденсаторы имеют в конден- сатосборниках устройство для дополнитель­ной деаэрации конденсата. Конденсатор установлен иа пружинных опорах, а его горловина приварена к выхлопному пат­рубку цилиндра низкого давления турбины. Все конденсаторы блочных турбин снабже­ны специальными распределительными кол­
лекторами (или другого типа устройства­ми) для ввода пара от РОУ или БРОУ при пуске блока или сбросе нагрузки.

Одним из важных элементов конденсационной установки являет­ся воздухоудаляющее устройство, обеспечивающее удаление из кон­денсатора воздуха и других некон­денсирующихся газов.

В отечественной энергетике в ка­честве воздухоудаляющих устройств применяются, пароструйные и водо­струйные эжекторы [3, 7і1]. Паро­струйные эжекторы выполняются многоступенчатыми с промежуточ­ным охлаждением паровоздушной смеси (рис. 6-4). Охлаждение про­изводится основным конденсатом, который в необходимом количестве прокачивается через холодильники эжектора.

Работа эжектора определяется его характеристикой. Основная ха­рактеристика пароструйного эжек­тора представляет собой зависи­мость давления всасывания эжекто­ра от расхода воздуха в случае отсасывания сухого воздуха или от
расхода воздуха в паровоздушной смеси при отсасывании паровоздуш­ной смеси при различной ее темпе­ратуре.

Такие характеристики для паро­струйного эжектора представлены на рис. 6-5. Первая пологая ветвь характеристики называется рабочим участком. Здесь объемная произво­дительность эжектора является по­стоянной величиной. При увеличе­нии количества отсасываемого иэ конденсатора воздуха, начиная с не­которого момента, объемная произ­водительность эжектора резко па­дает, что приводит к увеличению крутизны зависимости pa—f(GB). Эта часть характеристики называет­ся «перегрузочным участком».

У пароструйного эжектора сокра­щение длины рабочего участка и преждевременное наступление пе­регрузочного режима могут быть вызваны уменьшением давления ра­бочего пара перед соплами эжекто­ра и ухудшением условий охлажде­ния паровоздушной смеси в про­межуточных холодильниках эжек­тора.

Работа пароструйного эжектора в перегрузочном режиме является ненормальной, поскольку наряду с заметным ухудшением вакуума уменьшается надежность работы конденсационной установки, так как при этом режиме возникновение дополнительного, даже не очень значительного по величине, подсоса воздуха может привести к резкому падению вакуума и аварийному останову турбины.

Помимо пароструйных эжекто­ров, в паротурбинных установках находят применение и эжекторы во­доструйного типа. В практике оте­чественной энергетики водоструйные эжекторы устанавливаются на всех
блочных турбинах ЛМЗ на высокие и сверхкритические начальные пара­метры пара. На крупных турбинах ХТГЗ эти аппараты используются в качестве пусковых эжекторов.

Водоструйный эжектор (рис. 6-6) осуществляет одноступенчатое сжа­тие паровоздушной смеси, причем конденсация пара, содержащегося в ней, происходит на струе рабочей воды [71]. Конденсация пара на по­верхности струи рабочей воды про­исходит до поступления ее в камеру смешения эжектора. Это отражается на условиях работы не только само­го эжектора, но и основного конден­сатора. При достаточно высокой объемной производительности водо­струйного эжектора и умеренных присосах воздуха в вакуумную часть турбины водоструйный эжектор мо­жет создать более низкое давление в своей приемной камере, чем паро­струйный эжектор. Тем самым водо­струйный эжектор может создать и более глубокое разрежение в кон­денсаторе, несмотря на то, что уве­личение сопротивления тракта отсо­са паровоздушной смеси уменьшает этот эффект. Понижение давления в конденсаторе, а соответственно и температуры отработавшего пара обусловливает при прочих неизмен­ных условиях уменьшение разности температур пара и охлаждающей воды, в результате чего зона массо­вой конденсации пара в конденсато­ре увеличивается за счет сокраще­ния зоны охлаждения паровоздуш­ной смеси. Вследствие этого увели­чивается содержание пара в паро­воздушной смеси, отсасываемой эжектором, а также паровое сопро­тивление конденсатора и сопротив­ление линии отвода паровоздушной смеси от конденсатора до эжектора.

Расширение зоны массовой кон­денсации пара приводит также к бо­лее равномерному распределению тепловых нагрузок в конденсаторе и увеличению вследствие этого сред­него коэффициента теплопередачи по сравнению с его значением при работе пароструйного эжектора [4, 5, 6, 29]. Однако это связано с оп­ределенной потерей конденсата, так как при малых присосах воздуха в вакуумную систему турбины количе­ство пара, отсасываемого водоструй­ным эжектором, в 10—20 раз пре­восходит количество пара, отсасы­ваемого пароструйным эжектором при тех же условиях [29].

На рис. €-7 представлены характеристи­ки водоструйного эжектора, снятые на су­хом воздухе p3=f(GB), и зависимость дав­ления в конденсаторе от расхода воздуха pK = f(GB) при данном типе воздухоудаля - ющего устройства [28]. Из графика видно, что в области малых присосов воздуха

Давление в конденсаторе практически не зависит от расхода воздуха, а в области значительных присосов давление в конден­саторе будет определяться работой эжекто­ра и зависимость pK = f(GB) практически совпадает с характеристикой эжектора при отсасывании сухого воздуха. Это объясня­ется тем, что с увеличением расхода воз­духа, проникающего в вакуумную систему, расход отсасываемого из конденсатора па­ра и объемный расход смеси уменьшаются, что влечет за собой также уменьшение па­рового сопротивления конденсатора и трак­та отсоса паровоздушной смеси. При боль­ших расходах воздуха эти сопротивления уменьшаются до минимума и обе характе­ристики p3 = f(GB) и pK=f(GB) практиче­ски накладываются одна на другую. При малых присосах воздуха из-за увеличенного количества отсасываемого пара паровое со­противление конденсатора и в особенности тракта отсоса паровоздушной смеси на­столько увеличивается, что давление в кон­денсаторе в этих условиях остается посто­янным, несмотря на пониж'ение с уменьше­нием присоса воздуха давления в прием­ной камере эжектора.

Следует отметить, что при значитель­ных присосах воздуха в вакуумную систе­му водоструйные эжекторы более надежны, чем пароструйные, поскольку в этих усло­виях водоструйный эжектор работает с по­стоянной объемной производительностью и имеет более пологую зависимость p3=f(Gа) в этой области, чем пароструйный эжектор. Последний же в области .перегрузочных ре­жимов резко уменьшает свою объемную производительность, что сопровождается значительным увеличением давления всасы­вания при больших присосах воздуха. При хорошей воздушной плотности вакуумной системы оба типа эжекторов следует срав­нивать с учетом того факта, что при ис­пользовании водоструйного эжектора резко увеличиваются потери конденсата вследст­вие конденсации большого количества пара, отсасываемого из конденсатора [30, 31].

Характеристики водоструйного эжекто­ра, представленные на рис. 6-7, даны для различной температуры рабочей воды. По­вышение температуры рабочей воды вызы­вает при прочих равных условиях повыше­ние давления всасывания на величину, со­ответствующую повышению давления на­сыщенного пара при новой температуре ра­бочей воды. Давление в приемной камере водоструйного эжектора зависит и от дав­ления рабочей воды. На рис. 6-8 дана характеристика эжектора ЭВ-4-1400 (блок с турбиной К-300-240 ЛМЗ), снятая на су­хом воздухе при различном давлении ра­бочей воды. На рис. 6-9 в качестве примера представлена схема установки водоструйных эжекторов на турбине ЛМЗ типа К-300-240. Установка состоит из двух основных эжек­торов, каждый из которых в состоянии обеспечить работу агрегата при нормальной воздушной плотности вакуумной системы. Вода в эжекторы подается специальным насосом, имеющим 100%-ный резерв. От этих же насосов снабжаются водой вспомо­гательные эжекторы циркуляционной систе­мы и отсоса пара из концевых уплотнений турбины. Основные эжекторы расположены на некоторой высоте от нулевой отметки. Это позволяет уменьшить противодавление у водоструйного эжектора. ,В качестве за­щитных средств против заброса в конден­сатор сырой воды при внезапном останове насосов рабочей воды эжектора предусмот­рены гидрозатворы типа «труба в трубе» высотой 3,3 м. В последнее время завод заменяет их на обратные клапаны с прину­дительным закрытием.