Бродов - КОНДЕНСАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ ПАРОВЫХ ТУРБИН. Энергетика и энергомашиностроение и специальности Турбостроение москва энергоатомиздат 1994 ббк 31. 363 Б
 Скачать 1.86 Mb.
|
|
З.б. Корпуса, водяные камеры и патрубки конденсаторов Корпуса и водяные камеры конденсаторов современных паровых турбин выполняются сварными из стальных листов например, из углеродистой стали ВСтЗсп5), что обеспечивает простоту, дешевизну и малую массу конструкции. Форма поперечного сечения корпуса конденсатора определяется принятой компоновкой трубного пучка. При этом необходимо иметь ввиду, что прямоугольна форма конденсаторов позволяет более рационально использовать располагаемый проем фундамента турбины. Корпус конденсатора в условиях эксплуатации подвергается нагрузке, определяемой разностью барометрического давления и давления в конденсаторе. Толщину стенок корпуса обычно определяют исходя из расчета устойчивости его формы, при деформации которой возможно нарушение плотности герметичности) конденсатора. Кроме того, при гидравлическом испытании корпуса конденсатора внутреннее давление обычно составляет 0,15—0,25 МПа, толщина стенок корпусов конденсаторов 10—15 мм. Для обеспечения жесткости и прочности корпус конденсатора усиливается приварными ребрами из листовой или профильной стали (рис. 3.22). Для придания жесткости конденсаторам в целом (особенно конденсаторам прямоугольной формы) к их днищу приваривается рама из основных продольных несущих балок двутаврового сечения и нескольких поперечных (см, например, рис. 3.13). Первая и последняя балки предназначены для размещения подними пружинных опор конденсатора, а вся рама жесткости одновременно выполняет роль монтажной площадки, на которой в условиях электростанции производятся сборка и сварка отдельных транспортабельных блоков конденсатора. С обоих торцов корпуса конденсатора в него ввариваются трубные доски, а внутри корпуса к нему привариваются (в нескольких точках по периметру) промежуточные перегородки, что также ужесточает корпус конденсатора в целом. Несмотря на различные конструктивные мероприятия по уплотнению узла крепления трубок в трубных досках (см. §3.5), присосы охлаждающей воды в паровое пространство конденсатора все же появляются. Оперативному обнаружению этих присосов может служить организация в корпусе конденсатора солевых отсеков. Такие отсеки (обычно их два, вблизи обеих трубных досок) организуются путем установки на расстоянии 100—250 мм от трубных досок дополнительных перегородок, приваренных по всему периметру в нижней части корпуса. Трубки через отверстия в этих перегородках проходят свободно, аналогично остальным промежуточным перегородкам. Конденсат в солевом отсеке не смешивается с основным (несолевым) потоком конденсата. Постоянный химический контроль конденсата из солевого отсека позволяет 153 Рис 3 22 Характерные примеры ребер жесткости на корпусе конденсатора оперативному персоналу электростанции (химическая служба) обнаружить присосы охлаждающей воды. Горловина конденсатора (переходный патрубок) для конденсаторов с подвальным расположением обычно представляет собой коробчатую сварную конструкцию. Для укрепления стенок внутри горловины обычно ввариваются продольные и поперечные распорные стержни в несколько ярусов, которые одновременно являются опорами для паропроводов отборов, проходящих от ЦНД к подогревателям низкого давления. Основные особенности переходных патрубков боковых конденсаторов турбин ХТЗ рассмотрены выше (см. §3.3). Наиболее характерные конструкции корпусов современных конденсаторов паровых турбин различных турбинных заводов рассмотрены в §3.3, там же приведено описание отдельных конструктивных решений ряда элементов корпусов конденсаторов. Форма поперечного сечения водяных камер определяется компоновкой трубного пучка, формой корпуса конденсатора, а также месторасположением патрубков подвода и отвода охлаждающей воды. В современных двухпоточных конденсаторах каждый поток воды имеет свою водяную камеру. Встроенные пучки конденсаторов теплофикационных турбин также имеют отдельные водяные камеры (см. §3.3). В современных конденсаторах паровых турбин обычно применяются цельносварные конструкции, в которых водяные камеры составляют одно целое с корпусом (с вваренными трубными досками, что способствует герметизации конденсатора. Крышки водяных камер чаще всего выполняются съемными для обеспечения доступа в водяные камеры и к трубным доскам, уплотняются резиновым прямоугольным жгутом и большим количеством стягивающих болтов (шпилек) по всему периметру водяной камеры (рис. д. Крышки обычно имеют ряд люков стандартных размеров для возможности ревизии состояния трубок и водяных камер (в каждом ходе воды. В зависимости от числа ходов воды каждая из водяных камер делится глухими перегородками на необходимое количество отсеков. Форма перегородок внутри водяных камер определяется компоновкой трубного пучка конденсатора. Уплотнение перегородок водяных камер осуществляется аналогично уплотнению крышек (рис. 3.23,6). 154 На крышки водяных камер (особенно плоских) действуют большие усилия от давления охлаждающей воды, и, чтобы не делать крышки толстыми, в водяных камерах устанавливаются анкерные связи (рис. в. Для этого на трубных досках выполнены приливы, в которые ввинчены анкерные шпильки (это исключает попадание охлаждающей воды в паровое пространство конденсатора. Плоские стенки водяных камер обычно укрепляют аналогично корпусу конденсатора при помощи различный ребер жесткости (см. выше. Конфигурация водяных камер в перпендикулярном к трубной доске направлении, патрубков для подвода и отвода охлаждающей воды и их расположение оказывают существенное влияние на гидравлическое сопротивление конденсатора При неудачном выборе формы камер и месторасположения патрубков воды в водяных камерах появляется вихреобразо вание и большая неравномерность в распределении охлаждающей воды между трубками (особенно по высоте трубного пучка. Многочисленные модельные и натурные исследования водяных камер конденсаторов показали, что наиболее оптимальны водяные камеры в форме клинового (раздающего собирающего) коллектора с углом наклона фронтальной стенки от 45 ° док горизонту. В табл. 3.4 в качестве примера представлены конкретны значения этих углов для ряда конденсаторов, рассчитанные на основе методики, изложенной в [50]. 155 Рис. 3.23. Уплотнение разъемных соединений конденсатора а — уплотнение крышек водяных камер 6— уплотнение перегородки в водяной камере в — уплотнение анкерного болта водяной камеры крышка водяной камеры 2— стенка водяной камеры 3— уплотнительный резиновый жгут перегородка водяной камеры 5 — уплотнительная подмотка; 6 — анкерная шпилька 7— трубная доска Таблица 3 4 Оптимальное значение угла наклона фронтальной стенки водяной камеры, град Марка конденсатора турбины Т К ТК-450/500-60 К Угол наклона фронтальной стенки водяной камеры, град входной 71 71 52 54 выходной 64 49 50 45 Патрубки подводы охлаждающей воды обычно размещаются в нижней части водяной камеры (в среднем ее сечении, а отводящие — в верхней части (выше верхнего ряда трубок. Последнее связано стем, что из водяных камер необходимо удалять воздух, выделяющийся их воды при ее нагреве, без подключения эжекторов циркуляционной системы. В ряде конденсаторов паровых турбин ХТЗ из-за больших расходов охлаждающей воды и соответственно больших диаметров водоводов установка отводящего водовода в верхней части водяной камеры оказалась невозможна. В связи с этим разработана и применена специальная конструкция крышек передних водяных камеру которых патрубки подвода и слива охлаждающей воды расположены в нижней части конденсатора, обеспечивая при этом отвод охлаждающей воды из верхней части водяной камеры. При этом поводе конденсаторы являются двухходовыми с расположением первого хода в нижней половине конденсатора, а второго — в верхней. Конструктивное оформление таких крышек водяных камер в качестве примера представлено на рис. 3.7 и 3.13. Форма крышек соответствует гидродинамике потоков воды и способствует снижению общего гидравлического сопротивления конденсаторов. Подводящие и отводящие патрубки водяных камер конденсаторов в нижней своей части имеют, как правило, круглое сечение, диаметр которого определяется по уравнению неразрывности при заданных значениях расхода и температуры охлаждающей воды. Значение скорости воды в водоводах обычно принимается 2—3 мс. 156 3.7. Деаэрационные устройства и конденсатосборники Согласно требованиям ПТЭ, в конденсате, поступающем из конденсатора турбины в питательную систему котла (парогенератора, содержание кислорода должно быть не выше 20 мкг/кг, что имеет целью предотвратить вынос в деаэратор при гидразинно-аммиачном водном режиме продуктов коррозии — оксидов железа и меди, образующихся на участке конденсатор деаэратор. Поступая с водой из деаэратора в котел парогенератор, эти продукты коррозии способствуют пережогу его экранных и конвективных труб. Как показали исследования ВТИ, АО Оргрэс и КТЗ, применение в современных конденсаторах трубных пучков регенеративного типа с хорошим доступом отработавшего пара в расположенную под трубным пучком нижнюю часть парового пространства обычно позволяет обеспечить требуемое ПТЭ содержание кислорода в конденсате при работе воздухоудаля- ющего устройства в режиме, не выходящем за пределы рабочего участка его характеристики. Однако при присосах воздуха, превышающих норму, а также малых паровых нагрузках и низких температурах охлаждающей воды возникает необходимость в дополнительной деаэрации конденсата в конденсаторе. Кроме того, в конденсатор поступают и другие различные потоки воды (дренажи ПНД и холодильников пароструйных эжекторов, добавочная химочищенная вода и др, которые требуют дегазации. В связи с этим большинство современных конденсаторов оборудуются специальными деа- эрационными устройствами, которые размещаются под трубными пучками или в конденсатосборниках. Процесс деаэрации в деаэрационных устройствах конденсаторов, также как ив термических деаэраторах, осуществляется благодаря доведению воды до кипения. При этом над жидкостью образуется слой водяного пара с давлением, соответствующим температуре насыщения воды, а парциальное давление удаляемых газов над поверхностью жидкости становится равным нулю. Поскольку в соответствии с законом Генри растворимость газа пропорциональна их парциальному давлению, происходит десорбция газов. Степень и скорость удаления газов из воды зависят от теплофизических свойств воды и удаляемых газов, условий контакта и взаимодействия фаз. 157 В зависимости от системы организации потоков деаэраци- онные устройства подразделяются на пленочные, насадочные, струйные (при движении воды в паре) и барботажные (при движении пара вводе. Наиболее эффективными сточки зрения деаэрационной способности являются два последних типа [75]. Рассмотрим ряд типовых конструктивных решений деаэра- ционных устройств, применяемых в конденсаторах различных турбинных заводов. На рис представлена схема барботажного деаэра- ционного конденсатосборника конденсаторов турбин К ЛМЗ. Главным элементом устройства является барботажный перфорированный лист 2 с порогом (перегородкой 6. Конденсат на него сливается через зубчатый порог (распределительный водослив 10 с листа 11, на который он поступает из конденсатора через отверстие 3. Пар, барботируемый через воду, Рис 3 24 Деаэрационный конденсатосборник конденсатора турбины К-300-240ЛМЗ 1 — конденсатор 2— барботажный лист 3 — подвод конденсата и отвод выпара, 4— корпус конденсатосборника, 5— лаз (люк 6— перегородки (порог, 7— отвод конденсата к насосам 8— паровая камера 9— паровой коллектор 10— зубчатый порог распределительный водослив 11 — лист 12— пояса жесткости 158 поступает в камеру 8 из коллектора 9. Равномерно по всей длине коллектора 9 размещены сопла, рассчитанные на критический расход пара при давлении 1,2 • 10 5 Па. Перфорация барботажного листа выполнена в виде щелей шириной 3 мм. Пар в виде пузырей барботируется через слой конденсата, что препятствует попаданию конденсата через щелевые отверстия в барботажном листе 2 под него. Часть пара конденсируется, остальной пар проходит через слой конденсата, обогащается газами и отводится в конденсатор через слой стекающего конденсата, подогревая его на распределительном водосливе 10. Выше на рис. 3.14 представлена конструктивная схема струйного деаэрационного конденсатосборника, применяемого в ряде конденсаторов турбин К, К, К ХТЗ и др. Конденсат, стекающий через край конденсатосборника, поступает на перфорированный лист 10. Струи стекающего конденсата под листом 10 омываются поперечным потоком отработавшего пара, поступающего в конденсатосборник из выхлопного патрубка ЦНД за счет перепада давлений на основной части трубного пучка. Для эффективной поверхностной деаэрации конденсата конденсатосборники ввариваются в корпус конденсатора 8 таким образом, чтобы кромки стенок возвышались над днищем на 15—20 мм. Конденсат, разлитый по днищу конденсатора тонким слоем, до поступления в конденсатосборник омывается поступающим в нижнюю часть трубного пучка паром и, таким образом, дополнительно деаэрируется Такой принцип работы конденсатосборника является наиболее экономичным, так как осуществляется без затрат с использованием теплоты отработавшего пара. При делении поверхности охлаждения на модули деаэраци- онные устройства располагаются в подвальных конденсаторах под пучком каждого модуля (см. рис. 3 7) В боковых двухпоточных конденсаторах турбин ХТЗ, имеющих компоновку трубных пучков типа показанного на рис. 3 4, деаэрационные устройства устанавливаются на двух уровнях под верхними нижним модулями в каждом из корпусов см. рис 3.16). Это позволяет обеспечить деаэрацию конденсата и при переходе на работу конденсатора с одним (верхним или нижним) потоком охлаждающей воды. В этих конденсаторах применено деаэрационное устройство струйного типа с деаэрирующими стержнями, в котором используется только отработавший пар турбины (рис. 3.25). Под охлаждающими трубками 1 в каждом отсеке между опорными перегородками установлены водораспределительные тарелки 3, на которых собирается образующийся конденсат и из тарелок сливается через отверстия диаметром 8 мм на расположенные строго подними неохлаждаемые стержни 4. Стекающий конденсат разбивается на стержнях на мелкие капли и пленки, что способствует образованию большой поверхности контакта между водой и паром. Пар для деаэрации просасывается между стержнями 4 непосредственно к воздухоохладителю 2 через специальные отверстия в водораспределительных тарелках. Сечение этих отверстий рассчитано на пропуск строго заданного количества пара. Деаэрированный конденсат попадает на сборную тарелку 6ис нее отводится в конденсатосборник. Аналогичная схема деаэрационного устройства принята в подвальных конденсаторах турбин К (см. рис. 3.7). Ранее, в гл. 1, показан ряд преимуществ и особенностей в Рис. 3.25. Деаэрационное устройство конденсатора К ХТЗ: трубный пучок 2— воздухоохладитель; 3 — водораспределительная тарелка 4 — неохлаждаемые стержни 5 — отверстие отвода паровоздушной смеси 6 — сборная тарелка 160 секционировании конденсаторов подавлению. В частности, показано, что при секционировании конденсаторов целесообразен каскадный перепуск конденсата в сторону секции с более высоким давлением, что обеспечивает выигрыш в экономичности турбоустановки. Реализация схемы каскадного перепуска конденсата может иметь различное конструктивное оформление. На рис. 3.26 приведена схема подогрева конденсата в двухсекционном конденсаторе. Конденсат отработавшего пара секции с меньшим давлением I собирается на днище этой секции. В нескольких отсеках смонтированы устройства для слива конденсата в нижнее паровое пространство в виде струй. При этом слив конденсата происходит через гидрозатвор и систему отверстий за счет разности его уровней в смежных секциях с разными давлениями. Для организации направленного движения пара из секции II в секцию I в днище секции / (слева) выполнены отверстия, через которое некоторое количество пара из секции II проса сывается в секцию I, подогревая стекающий в виде струй конденсат. Этот конденсат собирается на дне конденсатора и движется в сторону секции II. Такое противоточное движение по отношению к потоку вентиляционного пара создает благоприятные условия для выделения пузырьков газа из объема воды и ее деаэрации. Рис. 3.26. Схема подогрева и деаэрации конденсата при двухступенчатой конденсации пара в конденсаторах турбин ЛМЗ: А — пар Б — охлаждающая вода В — конденсат 161 Известно, что наиболее тяжелые условия для поддержания низкого кислородсодержания конденсата возникают в конденсаторах теплофикационных турбин типов Т и ПТ, особенно в течение отопительного периода, когда малые паровые нагрузки конденсата сочетаются с низкой температурой охлаждающей воды. Кроме того, теплофикационные турбины имеют более развитую вакуумную систему, включающую в себя помимо конденсационной установки и сетевые подогреватели. Это повышает вероятность возрастания присосов воздуха при работе турбины по тепловому графику. Для конденсаторов турбин типа ПТ положение усугубляется и тем, что для восполнения значительных потерь в цикле в конденсаторы в большом количестве подается насыщенная газами химически обессоленная вода. С учетом всех этих соображений ТМЗ и УралВТИ разработан деаэрационный конденсатосбор- ник, применяемый в конденсаторах ряда турбин ТМЗ рис. 3.27). В данном конденсатосборнике установлено двухступенчатое струйно-барботажное устройство, работающее по проти- воточно-перекрестной схеме движения воды и пара. Конденсат с днища конденсатора 1 через гидрозатвор 2 поступает на барботажный лист 3, через отверстия которого Рис .3.27. Конденсатосборник турбины Т 130 ТМЗ (обозначения см. в тексте) 162 снизу подается пар, образующийся при вскипании горячих дренажей, поступающих в камеру 4 из коллектора 5. Затем конденсат попадает на перфорированный водораспределитель 6, с которого сливается струями на разделительную перегородку, движется по барботажному листу 8 и отводится через канал 9 из конденсатосборника 10 в трубопровод 11. Под лист 8 через патрубок 12 подается конденсат рециркуляции. Пар, образующийся при его вскипании, проходит через отверстия в барботажном листе, а вода по каналу 13 вытесняется на начальный участок барботажного листа. Парогазовая смесь из конденсатосборника отводится через окно, образованное плоскостью перфорированного листа 14 и уровнем конденсата на поддоне 15. Назначение такого гидравлического пароперепускного клапана, который подпитывается через патрубки 16, заключается в поддержании оптимального перепада давлений между конденсатосборником и конденсатором. С другими конструктивными решениями деаэрационных устройств и конденсатосборников можно дополнительно ознакомиться в [41, 44, 53, 75]. В настоящее время, в связи с разработкой и внедрением бездеаэраторных схем, требования к деаэрационным устройствам конденсаторов возрастают, что потребует их дальнейшего совершенствования. |