Буров В.Д. и др. Тепловые электрические станции

Подождите немного. Документ загружается.

6.1.

Элементы

пароводяного

тракта

ТЭС

Таблица

6.1

Основные

характеристики

струйно-барботажных

деаэраторов

ТЭС

Характеристика

Типоразмер

деаэратора

Характеристика

ДП-500

ДП-1000

ДП-2000

ДП-2800

Производительность

колонки, т/ч 500 1000

2000

2800

Давление

пара,

МПа 0,6 0,7 0,7 0,7

Диаметр

колонки, м 2,0

2,4

3,4 3,4

Высота

колонки, м 3,6

4,6

5,07 7,17

Полезная вместимость

100

100; 120 150; 185

185

бака-аккумулятора,

Тип

блока

К-200-130

К-200-130;

К-300-240;

Т-250-240

К-1200-240

К-800-240

Питательные и конденсатные насосы. На электростанциях России получила

распространение одноподъемная схема включения питательных насосов

(рис.

6.15).

Питательные насосы устанавливаются непосредственно после деаэра-

тора и развивают полный напор, необходимый для подачи воды в котел.

Напор насоса, включенного в тепловую схему турбоустановки с барабанным

котлом, определяется из выражения

(Рп ~ Pj'ipg) = (Р

- РдУ(Р£) +

АЯ

(6.4)

где р

, р

вс

— давления в нагревающем и всасывающем патрубках насоса, МПа;

— давления в барабане котла и деаэраторе, МПа; Az — разность между гео-

метрическими отметками уровней воды в барабане котла и деаэраторе, м; АН

-—

потери напора в сети, м; р — плотность потока жидкости, кг/(м

•

с).

Для турбоустановки с прямоточным котлом напор питательного насоса вычис-

ляется по формуле

(Рп ~ PjKpg) = (Р

пе

)/(Р£)

+ Az' + АЯ

, (6.5)

где р

ае

— давление перегретого пара на выходе из котла,

МПа; Az' — разность между геометрическими отметками

условного уровня воды в котле и уровня воды в деаэраторе, м.

Максимальный напор насоса превышает расчетный на

15—20

%, а давление, развиваемое насосом при номиналь-

ном режиме, больше давления свежего пара перед турби-

ной на 30—35 %.

При работе насоса булыиая часть подведенной к нему

энергии передается воде, повышая ее энтальпию на вели-

чину

АА

н =

а.нЧн> (

)

Рис. 6.15.

Одноподъемная схема

включения

питательных

насосов:

/ — котел; 2 —

подогреватель

высокого

давления; 3 — деаэратор; 4 —

питательный

насос

131

Глава 6. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ТЕПЛОВЫХ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

где

10~

ср

(р

-р

вс

) — адиабатическая работа насоса, кДж/кг; т)

(Н

— внутрен-

ний КПД насоса; У

ср

— средний удельный объем воды, м

/кг.

При давлении пара перед турбиной до 17 МПа устанавливаются питательные

насосы с приводом от асинхронного двигателя с частотой вращения 3000 мин

-1

При более высоком давлении, чтобы повысить напор насоса, частоту вращения

увеличивают до 5000—9000 мин

-1

, что достигается за счет применения электро-

привода с редуктором или турбопривода.

Использование электропривода существенно упрощает эксплуатацию и удешев-

ляет питательную установку по сравнению с применением турбинного привода.

Однако при переменных режимах работы питательной установки эффективность

ее снижается за счет неэкономичного регулирования подачи.

При турбинном приводе регулирование подачи насоса производится измене-

нием частоты вращения ротора, что является наиболее экономичным.

Необходимо также иметь в виду, что изготовление двигателей мощностью более

4000 кВт сопряжено с серьезными трудностями, обусловленными в основном пус-

ковыми режимами таких агрегатов. Поэтому для крупных блоков (мощностью

300 МВт и более) применение турбинного привода для питательного насоса можно

считать безальтернативным.

Приводная турбина питательного насоса может использовать пар из отбора тур-

бины или часть пара, направляемого на промежуточный перегрев. При этом сброс

отработавшего пара может производиться в собственный конденсатор, в основной

конденсатор турбоустановки или в один из отборов турбины (рис. 6.16). Использо-

вание приводной турбины с противодавлением (рис. 6.16, б) не снижает тепловой

экономичности турбоустановки. При сбросе отработавшего пара приводной турби-

ны в собственный конденсатор (рис. 6.16, а) наибольшая экономичность достига-

ется при подводе пара к турбоприводу с давлением 0,6—1 МПа.

Расход пара на приводную турбину а

тп

в долях от расхода пара на турбоуста-

новку можно определить из уравнения

«т-Х'"

!™

п.А.

/Лн, (

)

где Я™— адиабатический теплоперепад в приводной турбине; п.™,

Т1

—

внут-

ренний относительный и механический КПД приводной турбины; а

пн

— расход

воды через насос в долях от расхода пара на турбоустановку; п

— КПД насоса.

Из (6.7) следует

^т.п

—

^п.н

Йал/(#а

По', Чм Лн) • (

)

В качестве питательных насосов используются многоступенчатые центробеж-

ные насосы, которые устанавливаются на нулевой отметке машинного зала глав-

ного корпуса электростанции. Пример конструкции питательного насоса представ-

лен на рис. 6.17.

Проточная часть насоса состоит из шести последовательно установленных сту-

пеней, включающих в себя рабочие колеса, закрепленные на валу, и направляющие

аппараты, закрепленные во внутреннем корпусе. Внутренний корпус выполнен

с горизонтальным разъемом и установлен в неразъемном наружном корпусе. Вос-

приятие осевых усилий, возникающих на рабочих колесах насоса и действующих

132

6.1.

Элементы

пароводяного

тракта

ТЭС

в) г)

Рис. 6.16. Схемы включения приводных турбин питательных насосов:

а — с собственным конденсатором; б, в — с противодавлением; г — со сбросом отработавшего пара

в основной конденсатор; 4—6 — соответственно питательный, бустерный и конденсатный насосы;

7 — подогреватель низкого давления; 8 — турбогенератор; 9 — промежуточный пароперегреватель;

10 — приводная турбина; остальные обозначения те же, что на рис. 6.15

в направлении всасывающего патрубка, производится разгрузочным диском (гид-

ропятой). Вал насоса установлен на подшипниках скольжения. В местах выхода

вала наружу имеются щелевые уплотнения, к которым подводится конденсат для

охлаждения. Для исключения возможности возникновения кавитации в проточной

части насоса на всасе его создается необходимый подпор, превышающий мини-

мальное значение кавитационного запаса Н

вс

, м, который определяется по формуле

= 10(»V£c)

\ (6.9)

где п — частота вращения вала насоса, мин

-1

; Q — подача насоса, м

/с; с — коэф-

фициент, зависящий от коэффициента быстроходности насоса n

= 20,5(#

ВС

/Я)

3/4

; (6.10)

здесь Н — напор насоса, м.

133

134

Рис. 6.17. Питательный насос для энергоблока сверхкритического давления:

/ — всасывающий патрубок; 2 — рабочее колесо; 3 — вал; 4 — направляющие аппараты; 5 — внутренний корпус; 6 — наружный корпус;

— разгрузочный диск (гидропята); 8 — уплотнение; 9 — подшипник; 10 — напорный патрубок

6.1. Элементы пароводяного тракта ТЭС

Рис. 6.18.

Схема

питательных

трубопроводов

блока

КЭС:

1 —

деаэратор;

2 —

бустерный

насос; 3 —

пита-

тельный

насос

турбоприводом;

4 —

резервный

питательный

насос

электроприводом;

5,8 —

задвижки;

6 —

линия

холодного

питания;

7 — ПВД;

9 —

главная

питательная

задвижка;

10 —

перепуск-

ная

линия;

// —

линии

подачи

воды

котлу;

р —

рециркуляция

Для насосов с электроприводом этот

подпор достигается за счет установки

на определенной высоте (12 м и более)

деаэратора с баком-аккумулятором. Для

насосов с турбинным приводом, частота

вращения ротора которых существенно

выше, необходимый подпор обеспечи-

вают тихоходные бустерные насосы. Эти

насосы могут иметь отдельный электриче-

ский привод или работать от приводной

турбины питательного насоса через

редуктор.

Для исключения возможности возник-

новения помпажа в питательном насосе

на напорном его патрубке устанавлива-

ются обратные затворы, а также преду-

сматривается рециркуляция питательной воды в бак-аккумулятор.

Схема питательных трубопроводов блока с закритическими параметрами пока-

зана на рис. 6.18. Схема предусматривает установку бустерных насосов, рецирку-

ляцию, а также систему защиты подогревателей высокого давления от повышения

уровня воды в них (при разрыве труб). Импульсом для срабатывания системы

защиты является повышение уровня воды в паровом пространстве любого из подо-

гревателей. При срабатывании системы защиты питательная вода перепускается,

минуя все ПВД.

Производительность всей питательной установки принимается на 5 % больше

производительности котлов. На блоках с барабанными котлами возможна уста-

новка одного насоса с электроприводом, который обеспечивает подачу 100 % пол-

ного расхода воды, или двух насосов с подачей по 50 % полного расхода.

При использовании одного насоса с турбинным приводом, обеспечивающего

подачу 100 % полного расхода, дополнительно устанавливается резервный насос

с электроприводом с подачей 30—50 % полного расхода. Возможна также уста-

новка двух насосов с турбинным приводом с подачей по 50 % без применения

дополнительных насосов, но с резервированием подвода пара.

В качестве конденсатных насосов используются также центробежные насосы

с устройствами входа, предотвращающими кавитацию (шнеками). Общий расход

перекачиваемого конденсата при определении подачи насосов принимается для

режимов, в которых он имеет максимальное значение. Конструкция конденсатного

насоса представлена на рис. 6.19.

135

Глава

6. ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ТЕПЛОВЫХ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

6.1.

Элементы пароводяного тракта ТЭС

Напор, развиваемый конденсатными насосами, определяется из выражения

"к.

= <Р

ЛУ(8Р)

+ Az + АЯ

, (6.11)

где £>

, /?

— давления в деаэраторе и в напорном патрубке конденсатного насоса,

МПа; Az — разность геометрических отметок установки деаэратора и конденсатного

насоса, м; АН

— потери напора в сети от конденсатного насоса до деаэратора, м.

Схема включения конденсатных насосов в систему регенерации низкого давле-

ния показана на рис. 6.20. Устанавливаются два или три конденсатных насоса на

турбину. При использовании двух насосов каждый из них должен обеспечивать

полную подачу. При применении трех насосов подача каждого принимается 50 %

полной, т.е. при выходе из строя одного насоса два оставшихся должны обеспечи-

вать полную подачу. Наличие конденсатоочистки (БОУ) вызывает необходимость

установки второй группы конденсатных насосов после БОУ. Если в схеме регене-

ративного подогрева имеются подогреватели смешивающего типа, то после них

также устанавливаются конденсатные насосы.

Дренажные насосы ПНД должны обеспечивать полную подачу без резерва. Они

перекачивают дренаж в линию основного конденсата.

Сетевые подогреватели. На электростанциях с теплофикационными турбинами

сетевые подогреватели устанавливаются без резерва, а число их выбирается мини-

мальным. Площадь поверхности нагрева их определяется из расчета тепловой схемы

при максимальном отпуске теплоты из отборов турбины для самого холодного

Рис.

6.20.

Схема

включения

ПНД,

конденсатных насосов

эжекторной

установки

тепловую

схему:

1,2 — ПНД; 3 — конденсатор; 4 —

конденсатный

насос; 5 —

эжекторная

установка;

6 —

охладитель

пара

уплотнений; 7 —

дренажный

насос

137

Глава

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ

ОБОРУДОВАНИЕ

ТЕПЛОВЫХ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

месяца года. На конденсационных электростанциях для отопления жилого поселка,

зданий и сооружений электростанции сетевые подогреватели устанавливаются

на первых двух блоках по два на турбину.

Конструктивно сетевые подогреватели выполняются горизонтальными и верти-

кальными. На крупных ТЭЦ применяют исключительно горизонтальные сетевые

подогреватели, которые хорошо размещаются под камерами теплофикационных

отборов турбины.

На рис. 6.21 показан горизонтальный сетевой подогреватель типа

ПСГ-5000-3,5-8,

устанавливаемый на ТЭЦ с турбинами Т-250-240.

Поверхность трубного пучка подогревателя образована прямыми латунными

трубками, концы которых развальцованы в трубных досках. Патрубки подвода

и отвода воды подсоединяются к передней камере. В этой же камере устанавли-

ваются перегородки для образования ходов воды. Патрубки подвода и отвода рас-

полагаются под углом к вертикальной оси подогревателя для удобства компоновки

подводящих и отводящих труб диаметром 1000—1200 мм. Задняя (поворотная)

водяная камера также имеет внутренние перегородки для образования ходов воды.

Для компенсации температурных удлинений трубок на корпусе подогревателя

со стороны поворотной камеры установлен двойной линзовый компенсатор. Крышка

задней камеры, как и передней, имеет лазы (обычно два) для осмотра и очистки

внутренних поверхностей трубок.

Паропроводы присоединяются к корпусу через специальные диффузоры, внутри

которых установлены концентрические рассекатели. Рассредоточение подвода

пара по длине в сочетании с входными устройствами позволяет обеспечить равно-

мерное распределение греющего пара по длине поверхности теплообмена.

В первом ряду трубного пучка (по периферии) со стороны входа пара устанав-

ливаются отбойники из стальных трубок для уменьшения эрозии поверхностей

нагрева. По длине подогревателя в его паровом пространстве размещаются проме-

жуточные перегородки, являющиеся дополнительными опорами для трубок. Пере-

городки устанавливаются на определенном расстоянии друг от друга, чтобы

исключить опасные с точки зрения повреждения труб формы колебаний при

их вибрации.

Трубный пучок в корпусе подогревателя располагается эксцентрично, что

позволяет создать внутри подогревателя в зоне, прилегающей к месту ввода пара,

симметричный клиновой раздающий коллектор, охватывающий пучок. Это обеспе-

чивает улучшение распределения парового потока по наружному контуру трубного

пучка и одновременно облегчает доступ пара в глубину пучка через имеющиеся

в нем специальные проходы, связанные с коллектором.

Паровоздушная смесь отводится из подогревателя через воздухоохладитель

(специально выделенный трубный пучок). Конденсат греющего пара с поверхности

труб сливается в нижнюю часть корпуса, а оттуда — в конденсатосборник. Конден-

сатосборник соединен с подогревателем трубами, в которых установлены специ-

ально спрофилированные сопла (воронки), имеющие высокий коэффициент расхода

при стекании конденсата в конденсатосборник и низкий коэффициент расхода при

его движении в обратную сторону. Этим ограничивается поступление в корпус

подогревателя и в отбор турбины вторичного пара, образующегося в конденса-

тосборнике от вскипания находящегося в нем конденсата при сбросах нагрузки

турбины.

138

6.1.

Элементы

пароводяного

тракта

ТЭС

Рис.

6.21. Горизонтальный сетевой подогреватель:

А,

Б — подвод и отвод сетевой воды; В, Г— подвод пара и отвод паровоздушной смеси; Д — отвод конденсата

139

Глава

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

ТЕПЛОВЫХ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Вертикальные

сетевые подогреватели с площадью поверхности нагрева 90—

500

выполняются двух- или четырехходовыми с прямыми трубками из латуни

диаметром

19 мм. Основными узлами этих аппаратов (рис. 6.22) являются: корпус,

трубная

система, верхняя и нижняя (плавающая) водяные камеры.

1350 1350

Рис.

6.22. Вертикальный сетевой подогреватель:

1 — корпус; 2 — водяная камера; 3 — греющая секция; 4 — патрубок для повода пара; 5,6 — пат-

рубки для подвода сетевой воды и отвода ее; 7 — указатель уровня; 8 — штуцер для отвода конден-

сата; 9 — труба для опорожнения греющей секции; 10 — патрубок для отвода паровоздушной смеси

140