Буров В.Д. и др. Тепловые электрические станции

Подождите немного. Документ загружается.

5.2. Способы подготовки

воды

для восполнения потерь

пара

и конденсата на ТЭС

Система подогрева дистиллята состоит из двух подогревателей, в которых в ка-

честве греющей среды используется вторичный пар из первой и четвертой ступе-

ней МИУ. Дистиллят после подогрева до 130—150 °С подается в основной деаэра-

тор турбоустановки.

В настоящее время крупные МИУ эксплуатируются на Саранской ТЭЦ-2,

Казанской ТЭЦ-3, ТЭЦ-7 в Санкт-Петербурге и на некоторых других электростан-

циях России.

При повышенных потерях пара и конденсата у внешних потребителей теплоты

на ТЭЦ используются паропреобразовательные установки. В качестве питательной

воды для ППУ используются некондиционный конденсат с производства и химиче-

ски очищенная вода. Конденсат греющего пара ППУ сохраняется в основном энер-

гетическом цикле ТЭЦ и после ППУ возвращается в цикл ТЭЦ.

Схема паропреобразовательной установки представлена на рис. 5.12. Пар из регу-

лируемого отбора турбины направляется сначала в пароперегреватель вторичного

пара, а затем в греющую секцию паропреобразователя. Питательная вода поступает

в паропреобразователь из деаэратора. Образующийся в паропреобразователе пар через

пароперегреватель подается потребителю. Конденсат греющего пара через охлади-

тель конденсата направляется в деаэратор питательной воды турбоустановки.

При работе по такой схеме при любых потерях пара и конденсата у потребителя

сохраняется весь конденсат пара, отведенного из отбора или выхлопа турбины

в паропреобразователь.

-10

7Ш

Рис. 5.12.

Схема

паропреобразовательной

установки:

1 —

подвод греющего

пара;

2 —

отвод вторичного

пара;

3 —

пароперегреватели;

4 — паропре-

образователи; 5 —

охладитель

конденсата;

6 —

охладитель

продувочной

воды; 7 —

подогрева-

тель

питательной

воды; 8 —

питательный

насос; 9 —

подвод

пара

подогревателю

деаэратору;

10 — деаэратор; 11 —

конденсат

пара;

12 —

химически очищенная

вода;

13 —

продувочная вода

111

Глава 5.

ПОТЕРИ

ПАРА И КОНДЕНСАТА НА ТЭС И СПОСОБЫ ИХ

ВОСПОЛНЕНИЯ

Для поверочных расчетов многоступенчатых испарительных установок необхо-

димо составить систему уравнений теплового баланса и теплопередачи для каждого

из элементов оборудования аналогично тому, как это было сделано для односту-

пенчатой установки.

Решая систему уравнений для выбранных типоразмеров испарителей, конден-

саторов испарителей и подогревателей, можно определить производительность

установки и параметры теплоносителей.

Существенными преимуществами термического способа обессоливания воды

являются высокая степень ее очистки от минеральных и органических примесей,

а также малое влияние состава исходной воды на качество дистиллята и его

стоимость, что позволяет использовать этот способ для обессоливания минерали-

зованных природных и сточных вод.

Глава

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ

ОБОРУДОВАНИЕ

ТЕПЛОВЫХ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

При проектировании и эксплуатации ТЭС принято различать основное обору-

дование — котлы, турбины, электрические генераторы — и вспомогательное обо-

рудование, от которого в большой степени зависят надежность и экономичность

электростанции. К вспомогательному оборудованию ТЭС относят элементы паро-

водяного тракта — регенеративные подогреватели, деаэраторы, испарители и дру-

гие теплообменники, паро- и водопроводы, насосы, а также элементы газовоздуш-

ного и топливного трактов — дымососы, вентиляторы, золоуловители, оборудова-

ние топливного хозяйства и пылеприготовления. На ТЭЦ кроме перечисленного

оборудования имеются сетевые подогреватели, водогрейные котлы и др.

6.1. Элементы пароводяного

тракта

ТЭС

РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ПОДОГРЕВАТЕЛИ. В гл. 2 было показано, что одним из способов

повышения экономичности ТЭС является применение регенеративного подогрева

питательной воды котлов паром, отбираемым из отборов турбины. Применение

этого способа повышения экономичности связано с использованием в цикле паротур-

бинной установки (блока) регенеративных подогревателей. Эффективность регенера-

тивного подогрева зависит от правильного выбора параметров пара регенеративных

отборов, числа регенеративных подогревателей, их схемы включения и типа. В теп-

ловых схемах ТЭС могут использоваться подогреватели поверхностного и смеши-

вающего типов. Тепловые схемы с подогревателями смешивающего типа с точки

зрения тепловой экономичности более эффективны за счет полного использования

теплоты пара, отбираемого из турбины. Однако при установке таких подогревате-

лей за каждым из них должен размещаться перекачивающий насос либо следует

располагать их таким образом, чтобы переток воды из одного подогревателя в дру-

гой происходил за счет разности гидростатических уровней. Последнее практиче-

ски возможно осуществить только в той части тепловой схемы, где для подогрева

воды используется пар низкого давления и разность между давлениями в отборах

невелика (до 0,2 МПа).

Наиболее распространены тепловые схемы, в которых устанавливаются один

смешивающий подогреватель, предназначенный одновременно для удаления из воды

агрессивных газов (деаэратор), и несколько поверхностных.

На рис. 6.1 приведены схемы включения поверхностных подогревателей в сис-

,тему регенеративного подогрева питательной воды. Наиболее эффективной в тепло-

вом отношении является схема, изображенная на рис. 6.1, а. По этой схеме конденсат

отборного пара смешивается с потоком питательной воды после подогревателя.

113

Глава

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ТЕПЛОВЫХ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

м-

•Лг-

тт

б)

As As

в)

Рис. 6.1.

Схема

включения

поверхностных подогревателей

систему

регенеративного

подогрева:

а — с

дренажными

насосами

каждого

подогревателя;

б — с

каскадным

отводом

дренажа;

в —

со

смешанным

отводом

дренажа;

1—

регенеративный

подогреватель;

2 —

подвод

пара

от

отбора

тур-

бины;

3 —

основной

конденсат;

4, б —

дренажный

конденсатный

насосы;

5 —

конденсатор

При этом температура воды после смешения повышается, что увеличивает эффек-

тивность использования пара регенеративного отбора. По существу такая схема

равноэкономична схеме со смешивающими подогревателями. В ней, как и в схеме

со смешивающими подогревателями, необходимо иметь большое число дренаж-

ных насосов. Установка дополнительных насосов, работающих на горячей воде,

существенно усложняет схему и делает ее менее надежной в эксплуатации.

На рис. 6.1, б показана схема каскадного отвода дренажа от подогревателей

в конденсатор турбины. При использовании такой схемы эффект от применения

регенерации оказывается весьма низким, так как здесь во всех подогревателях,

кроме первого, происходит вытеснение отборного пара паром, образовавшимся

при вскипании части дренажа вышестоящего подогревателя. Можно сказать, что

при такой схеме подогрев воды в подогревателях (кроме первого) частично ведется

паром предыдущего отбора. При этом количество пара, направляемого в подогре-

ватели, снижается и увеличивается поток пара, поступающего в конденсатор. Кас-

кадный слив дренажа в конденсатор приводит к охлаждению его до температуры

холодного источника и к передаче теплоты охлаждающей воде, что еще более

понижает тепловую экономичность рассматриваемой схемы.

Наибольшее распространение получила схема, приведенная на рис. 6.1, в.

Эффективность регенерации при использовании такой схемы ниже, чем при при-

менении схемы, представленной на рис. 6.1, а, но выше, чем при использовании

схемы, изображенной на рис. 6.1, б.

Подогрев воды в поверхностных подогревателях обязательно связан с необра-

тимыми потерями и, как следствие, с недогревом ее до температуры насыщения

греющего пара t

. Значение этого недогрева зависит от площади поверхности на-

грева и условий теплообмена в подогревателе. В регенеративных подогревателях

основной подогрев воды происходит при конденсации греющего пара. Значение

114

6.1.

Элементы пароводяного тракта ТЭС

недогрева

{

определяется из технико-экономического расчета, так как при увели-

чении его может быть принята меньшая площадь поверхности теплообмена,

т.е.

уменьшены затраты на подогреватель. В то же время при одних и тех же зна-

чениях мощности турбоустановки снижается ее внутренний абсолютный КПД,

т.е.

увеличивается расход топлива. Уменьшение A?j приводит к обратному. Обычно

значение этой величины принимается равным 1,5—3 °С.

Для уменьшения температуры дренажа подогревателя и соответственно количе-

ства теплоты, вносимой в подогреватель с греющим паром меньшего давления,

в подогревателях выделяют поверхность охладителя дренажа (ОД). По трубкам ОД

пропускается часть потока воды, поступающего в подогреватель, основной поток

проходит через байпас. При этом разность между температурой дренажа г

др

и тем-

пературой поступающей в подогреватель воды /

вх

принимается At

4-е-10

°С.

В подогревателях, греющим паром которых является перегретый пар, выделя-

ется дополнительно поверхность охладителя пара (ОП). Через эту поверхность, как

и через ОД, пропускается часть потока воды, а остаточный перегрев пара Д/

при-

нимается равным 8—15 °С. Схемы поверхностных регенеративных подогревателей

и изменение температур в них показаны на рис. 6.2.

О Q О Q0 Q

г) д) е)

Рис. 6.2.

Схемы

поверхностных

регенеративных

подогревателей

(а — в) и /,

g-диаграммы

для

этих

схем

(г — е):

а —

простейший

подогреватель;

б —

подогреватель

охладителем

дренажа;

в —

подогреватель

охла-

дителем

дренажа

охладителем

пара;

/ —

основной

подогреватель;

2 —

охладитель

дренажа;

3 —

охладитель

перегретого

пара

115

Глава

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ТЕПЛОВЫХ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Вход

пара

Вход

пара

б)

Дренаж

Рис. 6.3.

Схемы

подогрева

питательной

воды

подогревателях:

а —

прямоточная

схема включения

ОП

и ОД; б —

включение

ОП по

схеме

Виолен;

в —

включение

ОП по

схеме

Никольного

—

Рикара;

1 —

деаэратор;

2 —

подогреватель

с ОП и ОД; 3 —

охладитель

пара;

4 —

подогреватель

с ОД

Расположение ОП регенеративных подогревателей может осуществляться в соот-

ветствии со схемами, приведенными на рис. 6.3. В соответствии со схемой, изобра-

женной на рис. 6.3, в, поток воды, подогретый в ОП регенеративного подогревателя,

смешивается с основным потоком питательной воды на входе в экономайзер котла

(схема Никольного—Рикара). При этом теплота перегрева отборного пара исполь-

зуется для повышения температуры питательной воды, что увеличивает эффектив-

ность регенеративного подогрева. По схеме, представленной на рис. 6.3, б, через

ОП проходит часть питательной воды, направляемой в котел (схема Виолен), что

приводит к аналогичному эффекту

Поверхности нагрева ОП и ОД обычно располагаются в одном корпусе с основной

(конвективной) поверхностью (КП) подогревателя. В ряде случаев используются

выделенные поверхности ОД. Дренаж, вытекающий из ОД, смешивается с основным

потоком воды.

К регенеративным подогревателям предъявляются высокие требования по надеж-

ности и обеспечению заданных параметров подогрева воды. Для предотвращения

вскипания нагреваемой среды и гидравлических ударов в зоне поверхностей нагре-

ва давление греющего пара должно быть ниже давления воды. Конструкция подо-

гревателей должна компенсировать возникающие за счет воздействия температуры

изменения всех элементов и обеспечивать максимальную скорость их прогрева.

116

6.1. Элементы пароводяного тракта ТЭС

На ТЭС получили распространение два типа поверхностных регенеративных

подогревателей: с трубной доской и коллекторами. Подогреватели с коллекторной

системой используются в качестве подогревателей высокого давления, в которых

вода в трубной системе, образующей поверхность нагрева, находится под давлени-

ем,

создаваемым питательными насосами. Для подогревателей низкого давления

характерно применение трубной доски, к которой крепится поверхность нагрева

в виде прямых или U-образных вертикальных труб.

На рис. 6.4 показана конструкция подогревателя низкого давления блока К-300-240

с площадью поверхности нагрева 400 м

. Нагреваемая вода (основной конденсат

турбины) поступает во входную часть водяной камеры подогревателя, проходит

внутри U-образных труб и попадает в другую часть водяной камеры (поворотную

Рис. 6.4. Подогреватель низкого давления ПН-400-26-2-1У:

1 — водяная камера; 2 — анкерные связи; 3 — корпус; 4 — каркас трубной системы; 5 — U-образные

трубы; б— отбойный щиток; 7 — патрубок отвода паровоздушной смеси; 8 — патрубок отвода кон-

денсата греющего пара; 9 — вход пара; 10, 11 — патрубки подвода и отвода питательной воды; 12 —

подвод паровоздушной смеси из вышестоящего подогревателя

Глава 6.

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ

ОБОРУДОВАНИЕ

ТЕПЛОВЫХ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

камеру), отделенную перегородкой от входной и выходной частей. В поворотной

камере вода меняет направление движения на 180° и, пройдя по трубам, выходит

в выходную часть водяной камеры. Таким образом, установка двух перегородок

в водяной камере обеспечивает четырехходовое движение нагреваемой воды. Концы

U-образных труб (1452 шт.) закреплены в отверстиях трубной доски, установлен-

ной между фланцами корпуса и водяной камеры. Внутри водяной камеры кроме

перегородок установлены анкерные болты для крепления трубной доски и пере-

дачи части массы трубной системы на корпус подогревателя.

Подвод греющего пара осуществляется через патрубок, напротив которого разме-

щен отбойный щит, связанный с каркасом трубного пучка. Для улучшения условий

теплообмена в корпусе установлены перегородки, обеспечивающие трехходовое

поперечное движение пара. Отвод конденсата греющего пара производится

из нижней части корпуса. Из зоны над уровнем конденсата греющего пара через

полукольцевую перфорированную трубу осуществляется отвод неконденсирую-

щихся газов и воздуха.

Для блоков большой мощности на закритические параметры применение латун-

ных труб в ПНД приводит к попаданию в питательную воду оксидов меди и после-

дующему их отложению в проточной части турбины. В связи с этим ПНД крупных

блоков выполняются с трубами из нержавеющей стали (как правило, диаметром

16x1 мм). Трубный пучок таких подогревателей изготавливается из П-образных

труб, а трубная доска вваривается в корпус.

На рис. 6.5 показана конструкция ПНД, использующего греющий пар высокого

потенциала (перегретый) и оснащенного охладителем пара и охладителем дрена-

жа. Трубы трубного пучка выполнены из нержавеющей стали. Охладитель пара

изготовлен в виде отдельного пучка труб, смонтированного в отдельном кожухе,

и размещается в боковой части подогревателя.

Греющий пар подводится в нижнюю часть охладителя пара, омывает трубы

и через окна в верхней части кожуха поступает в зону конденсации КП. В нижней

части подогревателя в специальном поддоне размещается охладитель дренажа.

Поверхность нагрева ОД представляет собой пучок U-образных труб, закреплен-

ных в трубной доске и заключенных в кожух. Конденсат греющего пара проходит

в межтрубное пространство через окно в кожухе и отводится через отверстие

в поддоне в корпус подогревателя. Уровень конденсата в подогревателе поддержи-

вается на отметке верхней образующей кожуха ОД.

Применение трубных досок в подогревателях высокого давления не получило

распространения, так как толщина трубной доски в них по условиям прочности

должна достигать значительных размеров (до 0,5 м). Поэтому все ПВД изготовля-

ются коллекторного типа с поверхностью нагрева в виде спиральных змеевиков

из стальных труб.

Подогреватель высокого давления с коллекторной системой показан на рис. 6.6.

В корпусе подогревателя расположено шесть пучков спиральных змеевиков, к ко-

торым подсоединены по три коллектора для подвода и отвода воды. В нижней час-

ти корпуса коллекторы объединены в подводящий и отводящий патрубки. Подо-

греватель имеет отдельно выделенные ОП и ОД. Змеевики ОП и ОД помещены

в кожухи. Греющий пар поступает по центральному коллектору к кожухам ОП,

которые соединены между собой и создают направленное движение потока пара,

обтекающего трубки.

118

6.1.

Элементы пароводяного тракта ТЭС

Рис.

6.5. Подогреватель низкого давления с охладителем пара и охладителем дренажа:

1 — корпус; 2 — трубный пучок собственно подогревателя (СП); 3 — трубная доска; 4 — водяная

камера СП; 5 — подвод пара; 6 — отвод конденсата; 7 — трубный пучок ОД; 8 — трубная доска ОД;

9 — водяная камера ОД; 10 — патрубок подвода конденсата; 11 — патрубок отвода паровоздушной

смеси; 12 — подвод дренажа из вышестоящего подогревателя; 13, 14 — подвод и отвод основного

конденсата; 15 — трубный пучок

ОП;

16 — подвод паровоздушной смеси из вышестоящего подогре-

вателя; 17 — отвод основного конденсата

119

Глава

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ТЕПЛОВЫХ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

А-А

а)

Рис.

6.6 (начало). Конструкция и расположение греющих элементов подогревателя высокого

давления:

— корпус подогревателя с греющими элементами и коллекторной системой; б — спиральный одно-

рядный змеевик; 1 — охладитель дренажа; 2 — зона конденсации; 3 — охладитель пара; К — кожух

змеевиков ОП и ОД; П — перегородка; Кор — перепускной короб

120