ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

ПЕРЕОХЛАЖДЕНИЕ И КИСЛОРО — ДОСОДЕРЖАНИЕ КОНДЕНСАТА

Переохлаждением конденсата называется разность между темпе­ратурой насыщения пара при дав­лении в горловине конденсатора и температурой конденсата во всасы­вающем патрубке конденсатного на­соса.

Переохлаждение конденсата ухудшает экономичность установки, поскольку увеличивается потеря тепла с охлаждающей водой и воз­никает необходимость в дополни­тельном подогреве питательной во­ды за счет пара из регенеративных отборов. Помимо этого переохлаж­дение конденсата ухудшает деаэра­цию конденсата в конденсаторе, что может явиться причиной значитель­ного заражения питательной воды коррознонно-активными газами.

Величина переохлаждения кон­денсата зависит от конструктивных особенностей конденсатора, его де - аэрационного устройства, если оно есть, а также условий эксплуатации установки.

Особенно, большое переохлаждение конденсата наблюдается в конденсаторах старых конструкций, имеющих тесное рас­положение охлаждающих трубок. Эти кон­денсаторы обычно имеют большое паровое сопротивление трубного пучка,(10— 15 мм рт. ст.), что само по себе является одной из причин переохлаждения. Кроме того, эти конденсаторы выполнялись иере- генеративного типа. Величина переохлаж­дения конденсата у таких конденсаторов сравнительно мало зависит от режимных факторов, и единственным радикальным мероприятием по устранению этого явления будет реконструкция трубного пучка кон­денсатора с целью ликвидации переохлаж­дения конденсата и уменьшения парового сопротивления.

В практике работы электростанций дав­но уже применяется метод реконструкции, заключающийся в удалении части трубок с целью образования широких проходов для пара, позволяющих организовать его равномерное распределение по поверхности охлаждения и догрев конденсата до тем­пературы отработавшего пара. 'В этом слу­чае некоторое уменьшение поверхности ох­лаждения не вызывает перегрузки конден­сатора, поскольку конденсаторы этих типов рассчитаны иа весьма умеренную номиналь­ную удельную паровую нагрузку. В ряде случаев вакуум после реконструкции даже углубляется за счет резкого уменьшения парового сопротивления конденсатора. Уменьшения переохлаждения можно до­биться также рациональным размещением поддонов и лотков для предотвращения по­падания конденсата на нижние трубки с верхних трубиых пучков.

Современные конденсаторы реге­неративного типа, обладающие ми­нимальным паровым сопротивлени­ем и рациональной компоновкой трубного пучка, практически не име­ют переохлаждения конденсата (на расчетном режиме). На величину переохлаждения конденсата могут влиять следующие эксплуатацион­ные факторы:

А) паровая нагрузка конденсато­ра;

Б) величина присоса воздуха в вакуумную систему;

В) температура охлаждающей воды на входе в конденсатор;

Г) расход охлаждающей воды;

Д) уровень конденсата в нижней части конденсатора.

Для того чтобы исключить или по возможности уменьшить переох­лаждение конденсата в зимнее вре­мя при низкой температуре охлаж­дающей воды, следует на этот пе­риод сокращать расход воды в кон­денсатор. Помимо уменьшения пере­охлаждения конденсата, этим дости­гается сокращение расхода электри­ческой энергии на собственные нуж­ды турбинного цеха. При работе циркуляционных насосов на общую
магистраль регулирование расхода воды производится изменением чи­сла работающих насосов или, что менее экономично, прикрытием за­движки на напорной линии циркуля­ционной магистрали.

При блочной компоновке цирку­ляционных насосов, когда каждый насос осевого типа работает на свою половину конденсатора, регулирова­ние производительности осуществля­ется изменением угла поворота ра­бочих лопастей насоса или измене­нием числа оборотов за счет пере­ключения числа пар полюсов элек­тродвигателя:

О влиянии присосов воздуха на переохлаждение конденсата уже го­ворилось ранее. Отметим, что влия­ние прнсосов особенно сказывается в зимнее время при низкой темпера­туре охлаждающей воды, а также при больших присосах воздуха. Это хорошо иллюстрируется рис. 6-20, где приводятся результаты испыта­ния конденсатора блока 300 МВт при значительных присосах воздуха в вакуумную систему.

Большое переохлаждение конден­сата может возникнуть при повы - иении уровня конденсата в нижней части конденсатора, когда часть трубок, расположенных внизу, ока­зывается затопленной. Для предот­вращения этого необходимо посто­янно поддерживать уровень конден­сата ниже нижнего ряда трубок, ре­гулируя производительность конден - сатного насоса при помощи задвиж­ки на напорной стороне насоса. Для этого все современные установки снабжаются регулятором уровня в конденсаторе.

Определенное влияние на вели­чину переохлаждения конденсата оказывает удельная паровая нагруз­ка конденсатора. По результатам опытов ВТИ в конденсаторах с цен­тральным отсосом воздуха величина переохлаждения растет по мере уве­личения паровой нагрузки, а в кон­денсаторах с боковым отсосом воз­духа переохлаждение конденсата с увеличением паровой нагрузки уменьшается. В конденсаторах ста­рой конструкции нерегенеративного типа уменьшение паровой нагрузки неизбежно вызывает увеличение пе­реохлаждения конденсата.

С явлением переохлаждения кон­денсата тесно связано насыщение его коррозионно-активными газами, в частности кислородом. Это объя­сняется тем, что при охлаждении конденсата ниже температуры на­сыщения происходит интенсивное по­глощение газов из парогазовой сме­си, имеющей большую концентра­цию газа на поверхности раздела фаз.

Процесс абсорбции газа в жид­кую фазу начинается непосредствен­но в процессе конденсации пара на конденсатной пленке, покрывающей трубку. Падающие с трубок кап­ли и струйки подвергаются механи­ческому и тепловому воздействию пара, двигающегося в межтрубном пространстве, вследствие чего про­исходит деаэрация жидкости. Таким образом, двигаясь е направлении конденсатосборника, капля, попадая - то на трубку, то в паровой поток, попеременно насыщается и освобож­дается от газов. Окончательное га - зосодержаение капли воды зависит от параметров паровоздушной сме­си, находящейся над зеркалом кон­денсатосборника. При этом если» равновесное давление газа в воде будет больше его парционального давлення над водой, то процесс де­
газации конденсата будет происхо­дить и дальше. Для этого необходи­мо организовать эффективный отвод выделившихся газов с поверхности4 жидкости, а также обеспечить доста­точное время пребывания конденса­та в конденсаторе для возможно полного выделения газа, причем •слой жидкости должен быть по воз­можности минимальным при значи­тельной поверхности соприкоснове­ния конденсата с паром. Весьма эф­фективным мероприятием является разбрызгивание конденсата при сли­ве его в конденсатосборник или слив его в виде отдельных струй.

На рис. 6-21 представлен такой конденсатосборник, разработанный ВТИ [49, 74]. Невысокий порог в месте соединения конденсатосбор - ника с корпусом конденсатора заставляет конденсат, скапли­вающийся внизу, растекаться тон­ким слоем по всему днищу конден­сатора, что облегчает выделение га­зов, находящихся в конденсате в мелкодисперсном состоянии. Пере­ливаясь через порог, конденсат по­падает на дырчатый лист, с которо­го стекает в конденсатосборник в виде струй, омываемых отработав­шим паром. Такое простое устройст­во позволяет обеспечить достаточно качественную деаэрацию конденсата в широком диапазоне паровых на­грузок конденсатора.

Высокие требования, предъявля­емые к качеству конденсата в уста-

Новках высокого и сверхкритнческо - го давлений, привели к разработке дополнительных мероприятий для уменьшения кислородосодержания конденсата с целью защиты от кор­розии тракта «конденсатор — деаэ­ратор» и уменьшения выноса окис­лов железа в поверхности нагрева котла. К числу таких мероприятий относится применение в конденсато­рах крупных блоков деаэрационных устройств, осуществляющих терми­ческую деаэрацию воды в конденеа - тосборниках конденсаторов. Конст­рукция такого устройства, разрабо­танного ЦКТИ, представлена на рис. 6-22.

Деаэрационное устройство конденсато­ра — барботажного типа. Верхний перфо­рированный лист закрытого парового коро­ба имеет щели шириной 3 мм. С помощью порога в конце барботажного листа на нем поддерживается слой конденсата толщиной около МО мм. Конденсат поступает на верхний лист конденсатосборника, а затем сливается на дырчатый лист парового коро­ба деазрациониого устройства, к началу этого листа. Далее конденсат движется по барботажному листу, последовательно пе­ресекая поперечно расположенные щели, и сливается в нижнюю часть конденсатосбор­ника. Под барботажным листом при подаче пара создается паровая подушка, обеспечи­вающая равномерную раздачу пара по пло­щади этого листа. (При перемешивании во­ды и пара над листом образуется динами­ческий пенный слой, в котором осуществля­ются интенсивный подогрев и дегазация конденсата. Выпар отводится в конденсатор навстречу движению конденсата. Пар на деаэрацию подается в нужном количестве из регенеративного отбора турбины.

Как показали испытания деаэра­ционных конденсатосборников, эф­фективность работы этих устройств в значительной мере зависит от рас­хода пара на деаэрацию. На рис. 6-23 представлен график зависимо­сти остаточного содержания кисло­рода в конденсате от удельного рас­хода пара на деаэрацию в конден­саторах турбин К-300-240 ЛМЗ. Как видно из графика, допустимая нор­ма кислородосодержания для уста­новок этого типа (не выше 20 мкг/кг) поддерживается при рас­ходах пара на барботаж в преде­лах 7—8 кг на тонну подогреваемо­го конденсата. При возникновении значительного переохлаждения кон­денсата этот расход, естественно, увеличивается. Следует отметить, что при эксплуатации такого типа деаэрационного устройства встрети-

Лись трудности, потребовавшие ре­конструкции их.

Применение для деаэрации кон­денсата высокопотенциального пара из отборов ухудшает экономичность всего агрегата, поэтому необходимо бороться за улучшение деаэрацион - ной способности самого конденсато­ра с тем, чтобы при нормальных ре­жимах работы обходиться без пода­чи пара в конденсатосборник. В этом случае деаэрационная при­ставка может быть включена только при значительных отклонениях от номинальных режимов работы (низ­кая температура воды, малые на­грузки, большие присосы воздуха), а также в начальный период эксплу­атации, когда нормальная работа блока еще не налажена. Более на­дежно работают деаэрационные устройства струйного или пленочно­го типа, (как, например, показан­ные на рис. 6-21), использующие для своей работы отработавший пар турбины.

Испытания деаэрирующей спо­собности конденсаторов показали, что основной причиной насыщения кислородом конденсата в конденса­торах регенеративного типа являет­ся механический захват воздуха струями стекающего конденсата. В связи с этим определяющее зна­чение в конденсаторах такого типа имеет рациональное распределение потоков отработавшего пара и кон­денсата в паровом пространстве кон­денсатора. Кроме того, весьма важ­ную роль играют также и чисто экс­плуатационные факторы, такие, как расход пара в конденсатор, присосы воздуха в вакуумную систему и т. д.

Опытами показано, что если при нормальной величине присосов воз­духа и исправно работающих воз - духоудаляющих устройствах замет­ного заражения конденсата кисло­родом не происходит, то при боль­ших присосах наблюдается заметное повышение кислородосодержания конденсата. Особенно недопустимо проникновение воздуха через не­плотности в зону вакуумной систе­мы, заполненной конденсатом. В этом случае даже минимальные присосы, намного меньшие норми­рованной величины, вызывают рез­кое повышение кислородосодержа­ния конденсата. В связи с этим при нахождении мест неплотностей в ва­куумной системе установки особо тщательно следует производить ис­следование участков, находящихся под уровнем конденсата. Источни­ками заражения конденсата кисло­родом могут быть неплотности в сварных соединениях конденсато - сборника, во фланцевых соединени­ях конденсатопроводов, в сальнико­вых уплотнениях насосов и вакуум­ных задвижек, корпусах насосов, на­ходящихся под разрежением.

Применение обычной водозапор - ной арматуры на конденсатных ли­ниях, находящихся под вакуумом, не должно допускаться. На всех этих участках должны устанавливаться бессальниковые вентили и задвижки с гидравлическим уплотнением што-

Ка (рис. 6-24). Вода для уплотнения в этом случае подводится от кондеи - сатного насоса. Для задвижек с вер­тикальным расположением штока допускается установка ванн, охва­тывающих узел уплотнения штока, с постоянным подводом воды, обес­печивающим неизменный уровень конденсата в ванне.

«Заражение» основного конден­сата кислородом может происходить при подводе в конденсатосборник под уровень конденсата различных потоков, содержащих растворенный кислород (дренаж греющего пара ПНД, дренаж из холодильников эжекторов, добавочная химически очищенная вода, конденсат от уплот­нений питательных насосов, конден­сат от системы охлаждения электро­двигателя питательного насоса и др-)- Для лучшей деаэрации этих потоков и предотвращения попадания кисло­рода непосредственно в основной конденсат все эти линии должны быть перенесены в паровое прост­ранство конденсатора выше макси­мального эксплуатационного уровня конденсата. Ввод должен быть осу­ществлен в то место корпуса конден­сатора, где имеется достаточное рас­стояние до крайних рядов трубок. Это предохранит охлаждающие трубки конденсатора от эрозии. Для этой же цели подводящая тру­ба снабжается дефлектором для исключения непосредственного по­падания струи конденсата на труб­ки с одновременным разбрызгива­нием конденсата для лучшей его деаэрации.

Следует также избегать подачи в конденсатор холодных потоков воды даже при малом их кислородо - содержании. Если температура до­бавочного конденсата значительно ниже температуры основного кон­денсата (например, в летнее вре­мя), то эту воду следует подогреть.

Обеспечение всех этих мероприя­тий позволяет существенно увели­чить деаэрирующую способность собственно конденсатора.