Рихтер Л.А. и др. Вспомогательное оборудование ТЭС (распознан)

Подождите немного. Документ загружается.

Л. А. Рихтер

Д. П. Елизаров

В. М.

Лавыгин

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ

ОБОРУДОВАНИЕ

ТЕПЛОВЫХ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

Допущено Министерством высшего

и среднего специального образования СССР

в качестве учебного пособия

для студентов вузов, обучающихся

по специальности «Тепловые электрические

станции»

МОСКВА

ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ 1987

ББК 31.37

Р 55

УДК 621.311.22.002.52(015.8)

Рецензенты: кафедра «Теплоэнергетические установ-

ки электростанций» Всесоюзного заочного политехнического

института, Г. А. Хачян

Рихтер Л. А. и др.

Р55 Вспомогательное оборудование тепловых элек-

тростанций: Учебное пособие для вузов / Л. А. Рих-

тер, Д. П. Елизаров, В. М. Лавыгин. — М.: Энерго-

атомиздат, 1987. — 216 с, ил.

В книге рассмотрен комплекс вопросов, относящихся к вспомога-

тельному оборудованию главного корпуса тепловых электростанций

Приведены материалы по регенеративным и сетевым

подогревателям,

деаэраторам, испарителям, трубопроводам и насосам Описана компо-

новка газовоздушного тракта, освещаются особенности конструкций и

режимов работы тягодутьевых машин, золоуловителей, газовоздухо

проводов, внешних газоходов и дымовых труб

Книга рассчитана на студентов, обучающихся по специальности

«Тепловые электрические станции», и может быть использована экс-

плуатационным персоналом электростанций

2303030000-015

051(01)-87

237

87 ББК 3137

ПРЕДИСЛОВИЕ

В книге рассматриваются вопро-

сы, относящиеся к тепловым элек-

тростанциям на органическом топ-

ливе. При проектировании и экс-

плуатации тепловых электростан-

ций наряду с основным оборудова-

нием — паровыми котлами и турби-

нами — большое внимание уделяется

вспомогательному оборудованию. В

учебнике по курсу «Тепловые элек-

трические станции» о вспомогательном

оборудовании приводятся сведения,

не дающие всестороннего представ-

ления об его расчете, проектировании,

эксплуатации. Между тем от вспомо-

гательного оборудования зависят в

большой степени надежность и эко-

номичность работы

ТЭС.

Тепловую часть электростанции

можно разделить на два тракта: па-

роводяной и газовоздушный. К паро-

водяному тракту относятся кроме

парового котла и турбины с конден-

сатором регенеративные подогрева-

тели высокого и низкого давлений,

деаэраторы, испарители и другие теп-

лообменники, а также водо- и паро-

проводы и насосы. На теплоэлектро-

централях кроме перечисленного обо-

рудования устанавливаются сетевые

подогреватели и пиковые водогрей-

ные котлы различных типов. Если

мощности котлов и турбин доведены

до больших единичных значений в

одном агрегате, то развитие вспомо-

гательного оборудования несколько

отстает — вместо одной нитки на

блок применяются две или три нитки

подогревателей высокого давления, по

нескольку однотипных тягодутьевых

машин, золоуловителей, что услож-

няет их компоновку и эксплуатацию,

приводит к возрастанию стоимости.

Наряду с укрупнением вспо-

могательного оборудования продол-

жаются работы по его совершенст-

вованию. Так, в целях повышения

тепловой экономичности ТЭС полу-

чают применение наряду с поверхност-

ными контактные подогреватели низ-

кого давления, испарительные уста-

новки мгновенного вскипания, но-

вые типы деаэраторов, применяется

турбопривод не только питательных

насосов, но и воздуходувок. Больше

внимания уделяется выбору и рас-

чету пароводяных магистралей, яв-

ляющихся основными связующими

элементами ТЭС.

По элементам пароводяного трак-

та в книге приводятся методики теп-

лового и • гидравлического расчета,

описывается конструкция в целом и

отдельных частей. Приводится общая

методика расчета на прочность всех

элементов пароводяного тракта, без

чего невозможна их конструктивная

разработка.

Газовоздушный тракт является

важной частью тепловой электро-

станции, влияющей на размеры и ком-

поновку ТЭС. Его сооружение тре-

бует большого количества материалов

и средств, на транспортировку по не-

му воздуха и газов затрачивается

большое количество энергии, а от его

выполнения в большой степени зави-

сит надежность работы электростан-

ции. Потребляя огромное количество

топлива и воздуха, ТЭС выбрасыва-

ют в окружающую среду продукты

сгорания, которые содержат вредные

компоненты. В связи с общей тенден-

цией более широкого использования

твердого топлива увеличивается вы-

брос золы и особое значение приобре-

тают золоуловители, рассматриваемые

в книге достаточно подробно: зна-

чительное внимание уделяется их вы-

бору, расчету и основам эксплуатации.

В книге рассматривается выбор

принципиальной схемы газовоздуш-

ного тракта, включая применение

бездымососных схем под наддувом на

газомазутном топливе. На расход энер-

гии на транспорт воздуха и газа в

большой степени влияет рациональ-

ный выбор тягодутьевых машин и

способов их регулирования, также

рассматриваемых в книге.

Элементами, связывающими обо-

рудование газовоздушного тракта,

являются газовоздухопроводы и внеш-

ние газоходы, дымовая труба, отво-

дящая вредные вещества в высокие

слои атмосферы. Особое внимание

уделяется аэродинамической прора-

ботке этих элементов, предотвраще-

нию

золовых

отложений для ТЭС на

твердых топливах. Приводятся дан-

ные для выбора дымовых труб на

ТЭС, расчеты статических давлений в

газоотводящих

стволах, тепловые и

прочностные расчеты оболочек.

В широком понимании слова к вспо-

могательному оборудованию ТЭС от-

носятся также топливное хозяйство и

золоудаление. Однако в учебном пла-

не специальности «Тепловые электри-

ческие станции» предусмотрен само-

стоятельный курс «Топливное хо-

зяйство и золоудаление», по которому

готовится к выпуску соответствующий

учебник. В данной книге рассмат-

ривается вспомогательное теплотех-

ническое оборудование, наиболее ти-

пичное для главного корпуса ТЭС.

Пылеприготовительное оборудование,

которое является неотделимой частью

парового котла, рассматривается в

соответствующих учебниках по ко-

тельным установкам.

Учебное пособие предназначено

для студентов энергетических и по-

литехнических

вузов,

обучающихся

по специальности «Тепловые электри-

ческие станции», а также может быть

использовано по специальностям «Па-

рогенераторостроение»

и «Турбострое-

ние». Материалы книги распределе-

ны между авторами следующим об-

разом: предисловие и гл.

8—11

напи-

саны Л. А. Рихтером, гл. 2, 3,

5—

7 — Д. П. Елизаровым, гл. 1 и 4 —

В. М. Лавыгиным.

Учитывая, что учебное пособие яв-

ляется первым, в котором комплекс-

но рассматривается вспомогательное

оборудование ТЭС, авторы с бла-

годарностью примут все замечания и

пожелания по содержанию и характе-

ру изложения материала, которые

следует направлять по адресу:

113114,

Москва,

М-114,

Шлюзовая наб., 10,

Энергоатомиздат.

Авторы

Часть

первая

ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПАРОВОДЯНОГО

ТРАКТА

ГЛАВА ПЕРВАЯ

РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ ПОДОГРЕВАТЕЛИ

1.1. ТИПЫ РЕГЕНЕРАТИВНЫХ

ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ

Подогрев питательной воды и кон-

денсата паром, отбираемым из от-

боров турбины, осуществляется в ре-

генеративных

подогре-

вателях.

Эффективность регене-

ративного подогрева зависит от пра-

вильного выбора параметров пара ре-

генеративных отборов, числа регене-

ративных подогревателей, их схемы

включения и типа. По месту в тепло-

вой схеме турбоустановки различают

регенеративные подогреватели вы-

сокого и низкого давления.

Подогреватели высокого давления

(ПВД) располагаются между котель-

ным агрегатом и питательным насосом,

используют теплоту пара, отбирае-

мого из части высокого и среднего

давления турбины. Давление пита-

тельной воды в них определяется на-

пором, развиваемым питательным на-

сосом. Высокое давление воды в ПВД

предъявляет серьезные требования к

их конструкции и прочностным свой-

ствам применяемых материалов.

Для более полного использования

теплоты подводимого пара предусмат-

риваются специальные поверхности

нагрева для охлаждения пара до

параметров, близких к состоянию на-

сыщения (охладители перегрева), и

для охлаждения конденсата пара (ох-

ладители конденсата).

Подогреватели низкого давления

(ПНД) располагаются между конден-

сатором турбины и питательным насо-

сом. Движение воды в них происходит

под давлением конденсатного насоса.

К регенеративным подогревателям

электростанций предъявляются вы-

сокие требования по надежности и

обеспечению заданных параметров по-

догрева воды — они должны быть гер-

метичны и должна быть обеспечена

возможность доступа к отдельным их

узлам и очистка поверхностей нагре-

ва от отложений. Для предотвраще-

ния вскипания нагреваемой среды и

гидравлических ударов в поверхно-

стях нагрева давление греющего пара

должно быть ниже давления воды.

Конструкция подогревателей долж-

на обеспечивать компенсацию тем-

пературных изменений всех элемен-

тов и максимальную скорость их про-

грева. Должны быть обеспечены так-

же возможность дренирования всех

полостей подогревателя и условия

максимального использования тепло-

ты греющего пара.

По принципу организации исполь-

зования теплоты регенеративные подо-

греватели делятся на поверхностные и

смешивающие (контактные). Послед-

ние используются на электростанци-

ях только в качестве подогревателей

низкого давления.

Подогреватели смешивающего

типа позволяют более полно исполь-

зовать теплоту греющего пара, что

повышает тепловую экономичность

турбоустановки. Однако применение

такого типа подогревателей вносит ряд

существенных усложнений в систе-

му регенеративного подогрева пита-

тельной воды (увеличивается коли-

чество насосов для перекачки кон-

денсата, повышаются требования к

защите от заброса воды в проточную

часть турбины, усложняется компо-

новка подогревателей). Эти обстоя-

тельства сдерживают широкое рас-

пространение регенеративных подо-

гревателей смешивающего типа. В

настоящее время они применяются в

турбоустановках

большой мощности,

где повышение эффективности исполь-

зования теплоты отборного пара осо-

бенно существенно. Эти подогрева-

тели устанавливаются для использо-

вания теплоты последних отборов.

В этом случае за счет применения вер-

тикальной компоновки удается избе-

жать установки дополнительных

насосов, при всех режимах работы

турбоустановки слив конденсата из

одного подогревателя в другой про-

исходит самотеком.

Заводы-изготовители в соответ-

ствии с требованиями ОСТ

108.271.17-76 используют для мар-

кировки регенеративных подогре-

вателей буквенные и цифро-

вые обозначения:

ПН-400-26-7-1;

ПН-800-29-7-1А;

ПНС-800-1,0-2

или

ПВ-1600-380,

где первые буквы обо-

значают место подогревателя и его

тип (низкого давления — ПН, низ-

кого давления смешивающего типа —

ПНС или высокого давления — ПВ),

первое число — поверхность тепло-

обмена, м

, второе и третье число —

давление нагреваемой среды и грею-

щего пара соответственно, послед-

няя, римская цифра указывает моди-

фикацию, а буква А — применимость

для атомных электростанций.

1.2. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ

ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

ПОВЕРХНОСТНОГО ТИПА

Конструктивная схема подогрева-

теля должна обеспечить наиболее пол-

ное использование теплоты греющего

пара, который может быть перегретым

или насыщенным. В зависимости от

этого можно выделить две или три

зоны передачи теплоты. При охлажде-

нии перегретого пара в подогревателе

можно выделить участок поверхности,

где температура стенки выше темпе-

ратуры насыщения греющего пара, —

охладитель перегрева

(ОП). Конструктивно охладитель пе-

регрева может располагаться как

внутри подогревателя, так и выде-

ляться в отдельный теплообменник.

Основное количество теплоты грею-

щего пара передается в зоне конденса-

ции (СП — собственно подогрева-

тель). В ряде случаев для более пол-

ного использования теплоты выделя-

ется зона охлаждения конденсата

греющего пара — охладитель

конденсата

(ОК),

который мо-

жет находиться в одном корпусе с

поверхностью зоны конденсации или

выделяться в отдельный теплообмен-

ник. Во всех регенеративных подогре-

вателях поверхностного типа приме-

няются гладкие трубы из латуни или

нержавеющей стали. Движение нагре-

ваемой воды происходит внутри труб,

а греющего пара — в межтрубном

пространстве.

На рис. 1.1 показана конструкция

подогревателя

ПН-400-26-2-1У,

ра-

ботающего в системе регенерации

блока К-300-240.

Поверхность нагрева этого подогре-

вателя включает 1452 U-образные трубки,

концы которых закреплены в трубной дос-

ке, установленной между фланцами водя-

ной камеры и корпуса. Внутри водяной

камеры размещены анкерные болты для

укрепления трубной доски и передачи

части веса трубной системы на крышку кор-

пуса. Там же устанавливаются перегород-

ки для разделения потока воды на несколь-

ко ходов (рассматриваемый подогреватель

имеет четыре хода воды).

Подвод греющего пара осуществляет-

ся через паровой патрубок, против которо-

го установлен отбойный щит, связанный

с каркасом трубного пучка. Для улучшения

условий передачи теплоты в корпусе ус-

тановлены перегородки, обеспечивающие

трехходовое поперечное движение пара.

Отвод конденсата греющего пара произво-

дится из нижней части корпуса. Из зоны

над уровнем конденсата греющего пара че-

рез перфорированную полукольцевую тру-

бу осуществляется отвод неконденсирую-

щихся газов и воздуха. Для контроля за

уровнем конденсата и его регулирования

в корпусе в нижней части его имеются шту-

цера присоединения водомерного стекла

и импульсных трубок регулятора. Обычно

уровень конденсата в корпусе ПНД не

превышает 1000 мм.

Для блоков большой мощности на

закритические параметры пара при-

менение латунных трубок в ПНД

приводит к попаданию в питательную

воду окислов меди и последующему

отложению их в проточной части тур-

бин. В связи с этим начали выпускать-

ся ПНД с трубками из нержавеющей

Рис. 1.1. Подогреватель низкого давления

ПН-400-26-2-1У.

/ — водяная камера; 2 — анкерная связь; 3 — корпус;

4 — каркас трубной системы; 5 — трубки; 6 — отбойный

щиток; 7 — патрубок откоса паровоздушной смеси; 8 —

патрубок отвода конденсата греющего пара; 9 — вход

пара; 10, 11 — патрубки подвода и отвода питательной

воды; 12 — подвод воздуха из вышестоящих подогре-

вателей

стали

(1Х18Н10Т)

диаметром 16 X

X 1 мм. Основные узлы этих подогре-

вателей унифицированы. В отличие

от рассмотренных выше трубная дос-

ка таких ПНД вваривается в корпус

ниже разъема присоединения водя-

ной камеры. Патрубки подвода и от-

вода воды присоединены к корпусу

ниже фланцевого разъема присоеди-

нения водяной камеры, что существен-

но улучшает удобства обслуживания

и ремонта. Внутри водяной камеры

имеются специальные устройства для

установки анкерных связей. Трубный

пучок в подогревателях имеет П-об-

разные гибы и выполнен из двух сим-

метричных частей для уменьшения

полных длин труб.

На рис. 1.2 показана конструк-

ция ПНД

(ПН-1500-32-6-1

Пнж) для

блока

К-800-240.

Как видно из рисунка, греющий пар

в корпус подогревателя подводится по

двум симметрично расположенным патруб-

кам. Направленное движение потока пара

через трубный пучок обеспечивается уста-

новкой промежуточных перегородок. Для

сбора стекающего по поверхности трубок

конденсата на концах этих перегородок

имеются бортики, а отвод его осуществля-

ется по трубам каркаса трубного пучка.

С этой целью в трубах каркаса имеются

специальные окна на уровне прохода их

через промежуточные перегородки. От-

вод конденсата греющего пара

осуществ^-

ляется через патрубок, расположенный

в нижней части корпуса. Для отвода воз-

духа из подогревателя над уровнем кон-

денсата установлена кольцевая перфориро-

А-А

а)

Рис.

1.2. Подогреватель низкого давления ПН-1500-32-6-Шнж:

— общий вид; б — схема движения воды и пара; / — крышка водяной камеры; 2 — отсеки водя-

ной камеры;

3—

вварная трубная доска;

4—

трубная система;

— корпус;

— трубы каркаса

трубной системы; 7 — гидрозатвор; 8 — кольцевое воздухоотсасывающее устройство; 9 — опорные

лапы;

10—

воздушник; // — рымы транспортировочные;

12—

вход греющего пара; 13.

— вход и

выход основного конденсата; 15 — выход конденсата греющего пара; 16 — отвод воздуха; 17 —

указатель уровня; 18 — коллектор для присоединения импульсов регулятора уровня

ванная труба. Чтобы исключить возмож-

ность отвода вместе с воздухом пара, над

трубой отвода воздуха установлен кольце-

вой гидрозатвор, заполненный конден-

сатом.

На рис.

1.3

показана конструкция

еще более крупного подогревателя

ПН-2300-25-7-1У,

который исполь-

зован в регенеративной системе блока

К-1200-240.

В конструкции этого подогревате-

ля использованы все технические до-

стижения, примененные в ранее вы-

пускаемых подогревателях, и сделан

ряд дополнений. Так, на входе пара в

трубный пучок организована паро-

распределительная камера, которая

позволяет равномерно распределить

пар по высоте поверхности нагрева.

Движение пара происходит десятью

параллельными потоками. Это позво-

ляет снизить потери давления пара,

уменьшить длину свободных пролетов

труб и повысить их вибрационную

надежность. Для повышения эффек-

тивности отвода воздуха и неконденси-

рующихся газов в нижней части подо-

гревателя установлены гидрозатвор и

смешивающий воздухоохладитель.

Подогреватели низкого давления,

использующие пар высокого потенциа-

ла (перегретый), оснащаются охлади-

телем перегрева и охладителем кон-

денсата. Пароохладитель выполняет-

ся в виде отдельного пучка труб, смон-

тированного в специальном кожухе,

и размещается в центральной или

боковой части подогревателя (пос-

леднее более целесообразно, так как

существенно облегчает проведение

осмотров и ремонтных работ).

Греющий пар

(рис.

1.4) подводит-

ся в нижнюю часть пароохладителя.

Рис.

1.3. Подогреватель низкого давления

ПН-2300-25-7-1У:

а — общий вид; б — схема движения воды и пара; / — водяная камера; 2 — мембранное уплотне-

ние фланцевого разъема; 3 — рымы транспортировочные; 4 — корпус; 5 — трубная система; б —

гидрозатвор;

— лоток (поддон); 8 — трубы каркаса трубной системы; 9 — отжимной болт; 10 —

опоры;

11,

12 — вход и выход основного конденсата; 13 — подвод пара; 14 — подвод паровоздуш-

ной смеси;

— отвод конденсата греющего пара;

— подвод конденсата из подогревателя с бо-

лее высоким давлением; 17,

— отвод паровоздушной смеси; Ушах,

Kmin,

Кном

— максимальный,

минимальный и номинальный уровни конденсата греющего пара