Бродов - КОНДЕНСАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ ПАРОВЫХ ТУРБИН. Энергетика и энергомашиностроение и специальности Турбостроение москва энергоатомиздат 1994 ббк 31. 363 Б
 Скачать 1.86 Mb.
|
|
5.3. Гидравлическая и воздушная плотности конденсатора Гидравлические неплотности, приводящие к попаданию охлаждающей воды в паровое пространство конденсатора и повышению вследствие этого солесодержания конденсата, могут - возникать в соединениях трубок с трубными досками, в трубках конденсатора, в местах разъемных соединений конденсатора. Причинами образования гидравлических неплотностей в конденсаторах могут быть коррозионные и эрозионные повреждения трубок с водяной и паровой сторон механические повреждения трубок дефекты закрепления трубок в трубных досках дефекты приварки основных трубных досок к корпусу конденсатора или сварки между собой частей сборных трубных досок. В условиях эксплуатации о гидравлической плотности судят поданным результатов химических анализов проб конденсата, отбираемых каждую смену, или по показаниям автоматических солемеров. Допустимые нормы жесткости конденсата указаны в §5.1. Техническими условиями на поставку конденсаторов 231 заводами-изготовителями присосы охлаждающей воды ограничиваются ее расхода. Количественную оценку при- сосов на работающем конденсаторе можно провести, воспользовавшись соотношением жесткостей конденсата (Ж к ) и охлаждающей воды (Жв) или содержанием В ней каких-либо примесей, например, хлоридов или кремниевой кислоты. Присос, выраженный в долях от расхода охлаждающей воды, определяется из соотношения где D — сумма расходов конденсата отработавшего пара и поступающих в конденсатор дренажей; С к , Св — содержание примеси-индикатора в конденсате и охлаждающей воде соответственно. Пример 5.2. Определить присосы воды в конденсационной установке 800 КЦС-3, если D=1500 т/ч, G B =90000 м 3 /ч, Ж в =3,6, Ж к =0,4 Анализ нарушений в работе конденсационных установок показывает, что наиболее частой причиной повреждения трубок является коррозия (до 70%), которая может явиться следствием воздействия коррозионно-активных примесей, содержащихся в охлаждающей воде. В латунных трубках коррозионные повреждения проявляются в форме общего обесцинкования, местного (пробочного) обесцинкования коррозионного растрескивания, ударной коррозии и коррозионной усталости. Общее обесцинкование (протекающее при опресненных и слабоминеральных не загрязненных стоками водах) проявляется в образовании с водяной стороны трубок постепенно углубляющегося слоя красной губчатой меди. Замена трубок из-за утонения и уменьшения механической прочности их стенок происходит в этом случае через 15—20 лет эксплуатации и более. При местном обесцинковании на внутренней поверхности трубок образуются язвины (диаметром до 3—5 мм) и пробки 232 губчатой меди, проникающие вглубь стенки и образующие при выпадении пробок сквозные отверстия. При наличии в трубках растягивающих напряжений, большей частью остаточных напряжений, неснятых из-за неудовлетворительного отжига при изготовлении, а также в агрессивной охлаждающей воде происходит коррозионное растрескивание трубок. При побочном обесцинковании и коррозионном растрескивании выход трубок из работы может начаться через три- пять лет эксплуатации. Необходимо проводить проверку трубок на отсутствие остаточных напряжений (с помощью аммиачной пробы) и при наличии напряжений проводить отжиг труб. При высокоминерализованных водах входные участки латунных трубок могут подвергаться ударной коррозии или эрозионно-коррозионному разрушению. Этот вид разрушения обычно проявляется на участке 100—200 мм от входа воды в трубки в виде шероховатости, интенсивнрго уменьшения толщины стенок и сквозных язв. Ударная коррозия латунных трубок обычно наблюдается при скоростях воды в них выше 1,5 мс и усиливается с увеличением скорости. Причиной коррозии служит, по-видимому, срыв защитной пленки с поверхности трубки пЪд действием струй воды, абразивных примесей и пузырьков воздуха, выделяющихся при входе потока в трубки. Для защиты входных участков иногда вставляются втулки из пластмассы длиной 150-200 мм или наносится покрытие на входной участок из синтетического материала. Втулка или покрытие должны иметь плавное очертание на входе исходящую на нет толщину по их длине, так как наличие уступа при переходе к металлу приводит к образованию очага коррозии. В зарубежной практике имеется опыт создания защитного высокотеплопроводного покрытия по всей длине трубы. Покрытие не только защищает трубку от коррозии и уменьшает загрязняемость отложениями, но и способно устранять дефекты стенок и даже разрушения, тем самым предотвращая замену трубок. Срок службы покрытия составляет до 10 лет. Трубки из медно-никелевых сплавов подвержены язвенной коррозии под отложениями, а при кислых водах или содержащих сульфиды — пробочному обезникеливанию. Для предотвращения или замедления коррозии трубок из медных сплавов рекомендуется образование на поверхности защитной 233 пленки путем добавки в охлаждающую воду сульфата железа или других его соединений либо установка в передней водяной камере конденсатора железных анодов. Эрозия трубок с паровой стороны наблюдается в первых рядах трубных пучков со стороны входа пара, содержащего капельную влагу, или в зонах повышенных скоростей пара, а также в местах ввода в конденсатор горячих дренажей. Возможно появление аммиачной коррозии трубок в зоне воздухоохладителя, где концентрации газов наиболее высокие. Целесообразно в этих местах трубки выполнять из стойких против эрозии материалов, а также с повышенной толщиной стенки. Механические повреждения трубок, проявляющиеся в образовании усталостных трещин вблизи основных и промежуточных трубных досок, фрикционной коррозии (истирании) трубок в отверстиях промежуточных перегородок, взаимном истирании трубок при соударениях на больших длинах пролетов наиболее опасны сточки зрения ухудшения гидравлической плотности конденсатора. Возможными причинами механических повреждений трубок являются вибрация, приводящая к 20% нарушений, дефекты изготовления, несоблюдение правил транспортировки и хранения трубок, а также попадание в конденсатор из турбины отломившихся кусков бандажа, лопаток, стеллитовых пластинок. При наличии вибрационных разрушений трубок необходимо установить на длинных пролетах дополнительные опоры, где это возможно, предварительно выполнив поверочный расчет на отстройку частоты собственных колебаний от частоты возмущающей силы. Дополнительные опоры могут выполняться в виде деревянных или пластмассовых вставок между трубами, шлангов или демпфирующих поясов, выполненных из пластичной металлической ленты, не образующей коррозионной пары с трубками конденсатора. При замене в условиях эксплуатации трубок конденсатора трубками из другого материала также необходимо проводить расчетную проверку отстройки частоты собственных колебаний трубок пучка от частоты возмущающей силы. Контроль состояния трубок может осуществляться путем визуального или визуально-оптического (с помощью эндоскопов) осмотра внутренней поверхности выемки из конденсатора трубки для определения ее толщины, характера и 234 размеров повреждения а также вихретоковой дефектоскопией и электрохимическим контролем. Регулярный контроль позволяет судить о состоянии трубок, имеющих повреждения, не распространяющиеся на всю толщину их стенок и способные явиться в дальнейшем причиной массового выхода трубок из строя. Контроль позволяет обнаружить повреждения защитной пленки на поверхности (ее растрескивание и отслаивание характер и месторасположение повреждений стенки отверстия, образовавшиеся в результате фрикционной коррозии при истирании стенок в промежуточных перегородках или на середине пролетов трубок между собой в результате значительной амплитуды их колебаний отложения, вызывающие подшламовую коррозию стенок. Мероприятия, выполняемые в конденсаторах для предохранения конденсата от попадания в него охлаждающей воды, описаны в §3.7. Обнаружение мест присоса охлаждающей воды в паровое пространство конденсатора обеспечивает условия для получения максимальной гидравлической плотности конденсата. На работающей турбине отыскание неплотностей может производиться при отключении по охлаждающей воде одной из половин конденсатора к трубной доске прижимается тонкая пластиковая пленка или наносится слой пены, а в противоположной водяной 'камере соответствующий участок чем-либо закрывается. Наличие крупных неплотностей обнаруживается по вдавливанию пленки или засасыванию пены внутрь поврежденных трубок На неработающей турбине неплотность определяется гидравлической опрессовкой или под давлением. Паровое пространство конденсатора заливают конденсатом или химически очищенной водой нам выше уровня соединения горловины конденсатора с выхлопным патрубком турбины. Для разгрузки Опорных пружин перед заполнением конденсатора водой под его корпус устанавливают деревянные брусья. Из водяных камер спускают охлаждающую воду, трубки и трубные доски предварительно осушают сжатым воздухом. Появление капель или течи из вальцовочного соединения показывает крупные места подсоса охлаждающей воды. Для выявления меньших неплотностей над зеркалом воды создается избыточное давление 50—80 кПа с помощью сжатого воздуха, причем для поддержания этого давления закрываются торцы концевых лабиринтовых уплотнений, задвижки на линиях отсрса паровоздушной смеси из конденсатора и закрепляется атмосферный клапан. Может применяться пневматическая опрессовка конденсатора избыточным давлением без заполнения его водой. Места возможных неплотностей обнаруживаются при этом, например, путем покрытия их мыльным раствором, в котором даже при небольших неплот ностях образуются в местах выхода воздуха пузыри. Для поиска малых неплотностей используется люминесцентный метод гидроопрессовки. Вводу, заливаемую в паровое пространство, подмешивают люминофор, обладающий свойством светиться под действием ультрафиолетовых лучей. При облучении трубных досок ультрафиолетовыми лучами проникающая через неплотности вода с люминофором светится ярким желтовато-зеленым светом, что позволяет обнаружить в затемненной водяной камере даже очень мелкие течи. В этом методе также целесообразно создавать в паровом пространстве повышенное давление с помощью сжатого воздуха. Воздух и другие неконденсирующиеся газы попадают в конденсатор с паром (несколько процентов общего количества удаляемого из конденсатора воздуха) и через неплотности вакуумной системы турбины (основное количество газов, удаляемых из конденсатора. Воздух проникает также через дефекты сварных соединений, фланцевые соединения и другие узлы, не обладающие достаточной герметичностью, как самого конденсатора, таки всех остальных элементов турбоуста- новки, находящихся под вакуумом регенеративные подогреватели, концевые уплотнения, цилиндры турбин и т. д. На одноконтурных АЭС помимо воздуха в конденсатор попадает гремучий газ, образующийся в результате радиолиза воды в реакторе. Концентрация гремучего газа в паре, поступающем из реактора в турбину, составляет 10—20 мг/кг. Отрицательные последствия от проникновения воздуха в вакуумную систему турбины указывались в §1.1, 1.3, 1.4. Следует обратить внимание, что значительные неплотности могут препятствовать пуску турбины из-за невозможности набрать минимально необходимый для пуска вакуум. При воздушных насосах, характеристики которых (См. §4.1) имеют очень крутые перегрузочные участки, например двух- и трехступенчатые пароструйные эжекторы, присосы воздуха, превышающие производительность воздушных насосов в пределах рабочих участков их характеристик, могут вызвать останов турбины. Присосы воздуха, как правило, увеличиваются приуменьшении мощности турбины (расхода пара, поскольку в этом случае увеличивается площадь оборудования турбины и регенеративной системы, находящаяся под разрежением. Особенно недопустимо проникновение воздуха в зону вакуумной системы, заполненной конденсатом. В этом случае даже минимальные присосы вызывают резкое повышение содержания кислорода в конденсате. Повышенные присосы воздуха наряду с загрязнением конденсатора принадлежат к числу основных причин повышения давления пара в конденсаторе. Необходимо систематически контролировать состояние воздушной плотности вакуумной системы, проводить отыскание и устранение мест присосов воздуха. Абсолютной герметизации вакуумной части достичь практически невозможно, поэтому следует добиваться предельно возможного сокращения присосов воздуха (см. §5.1). При расчетных условиях работы конденсатора и допустимых присосах воздуха номинальное давление в конденсаторе должно поддерживаться при включении одного (из двух-трех) воздушных насосов. При значительных присосах воздуха включение двух или трех насосов может позволить поддерживать давление несколько выше расчетного, но допустимое потех ническим условиям работы турбины, что не исключает необходимости отыскания и скорейшего устранения неплотностей для обеспечения экономичной работы турбоагрегата и уменьшения содержания кислорода в конденсате турбины. Контроль воздушной плотности вакуумной системы осуществляется количественным или качественным способами. Наиболее надежный метод контроля — непосредственное измерение количества удаляемого из конденсатора воздуха с помощью дроссельного воздухомера, устанавливаемого на выхлопном патрубке пароструйного эжектора. В водоструйных эжекторах такой метод неприменим, поскольку воздух вместе с водой сбрасывается в сливной канал. В этом случае количество воздуха определяется по методике, предложенной ВТИ [38, 53, 76]. Качественной оценкой воздушной плотности может служить скорость падения вакуума при отключенном эжекторе. Этим методом рекомендуется пользоваться в случаях, когда прямое измерение количества воздуха, отсасываемого эжектором, по какой-то причине организовать нельзя. Плотность вакуумной системы может считаться хорошей, если скорость падения вакуума составляет 0,13—0,26 кПа/мин, и удовлетворительной при 0,39—0,52 кПа/мин. Определение воздушных неплотностей на неработающей турбине может производиться путем опрессовки ее водой или сжатым воздухом, аналогично описанной выше методике. Опрессовка является трудоемким способом, поскольку из-за большой разветвленности вакуумной системы опрессовывать необходимо ее отдельные участки. К недостаткам этого способа следует отнести также низкую чувствительность и то, что в местах, недоступных для визуального осмотра, не удается обнаружить присосы воздуха. Более чувствительны и допускают применение их на работающей турбине методы обнаружения неплотностей с помощью галогенных течеискателей. 5.4. Загрязнение конденсаторов и способы их очистки Загрязнение конденсаторов При эксплуатации конденсационной установки происходит загрязнение трубок поверхности теплообмена и водяных камер конденсаторов. Загрязнение трубок может происходить как с наружной, таки с внутренней сторон. Загрязнение периферийных трубок в трубном пучке конденсатора с паровой стороны, вызываемое содержанием в паре солей и продуктов коррозии металла, попадание в конденсатор с паром мастики, выжимаемой из разъема ЦНД турбины, как правило, не отражается на его работе, и очистка трубок с наружной стороны не проводится. Используемые для охлаждения конденсаторов природные воды содержат растворенные, коллоидные и грубодисперсные вещества, а также растительные и животные организмы. Основными факторами, способствующими загрязнению внутренних поверхностей трубок конденсатора, являются наличие микро- и макроорганизмов, способных развиваться на поверхностях теплообмена наличие механических примесей ил, песок, шлам, которые могут оседать, особенно в присутствии микроорганизмов, на поверхностях трубок склонность к выделению осадков солей при нагреве воды. Соответственно этому, загрязнения могут быть разбиты натри группы биологические, механические и солевые. Как правило, 238 загрязнения носят комбинированный характер, в котором какой-то конкретный тип имеет преимущественное значение. При загрязнении конденсаторов с водяной стороны ухудшение вакуума происходит как из-за увеличения термического сопротивления за счет загрязнения, таки за счет сокращения расхода воды через конденсатор вследствие повышения его гидравлического сопротивления. Загрязнение конденсаторов приводит к значительным перерасходам топлива, а в ряде случаев — к ограничению мощности турбины. Кроме того, образующиеся в конденсаторах отложения интенсифицируют коррозионные процессы в металле трубок, а содержащиеся вводе абразивные твердые взвеси (песок, зола) вызывают эро- зионно-коррозионный износ трубок. Методы борьбы с загрязнением конденсаторов включают в себя механическую очистку охлаждающей воды, химические и физические методы ее обработки, а также различные способы очистки и профилактики загрязнений конденсаторов, обеспечивающие практически постоянное поддержание чистоты поверхности охлаждения в течение длительного периода эксплуатации. Предотвращение загрязнения конденсаторов осуществляется прежде всего профилактическими мероприятиями в системе технического водоснабжения Для предотвращения механических загрязнений устанавливаются водоочистные сооружения в виде решеток, сеток и фильтров, улавливающих посторонние предметы. Для предотвращения загрязнения взвешенными частицами, не задержанными решетками и сетками, рекомендуется поддерживать скорость воды не ниже 1—1,4 мс, исключающую отложение частиц на стенки трубок. Химические методы обработки воды предусматривают введение в охлаждающую воду различных веществ. При наличии вводе биологических загрязнений применяют периодический ввод в циркуляционную воду веществ-биоцидов, приводящих к уничтожению микроорганизмов и моллюсков. В качестве биоцидов используют хлор и его соединения, атак же медный купорос и другие растворимые соединения меди. Выбор биоцида, требуемая его доза и периодичность подачи зависят от вида моллюска и свойств воды. При этом должны учитываться требования охраны водных бассейнов от химического загрязнения Для предотвращения солевых загрязнений (накипи, возникающих при охлаждении конденсаторов минерализованной водой с высокой карбонатной (временной) жесткостью, применяются следующие мероприятия понижение концентрации солей в системе оборотного водоснабжения путем обновления циркуляционной воды с повышенной жесткостью свежей водой с меньшей жесткостью обогащение воды диоксидом углерода (рекарбонизация циркуляционной воды. При обработке воды дымовыми газами котлов в результате взаимодействия карбонатов с углекислым газом образуются растворимые бикарбонаты, и выпадение накипи на трубах не происходит даже при значительной исходной карбонатной жесткости понижение жесткости подпиточной воды и ограничение водородного показателя рН циркуляционной воды путем добавки серной или соляной кислоты введение игнибиторов накипеобразования — неорганических и фосфорорганических комплексонов, которые, адсорбируясь на зародышах кристаллов накипи, препятствуют их росту, агломерации и отложению на стенках трубок. Обработка воды ингибиторами накипеобразования не только предотвращает выпадение новой накипи, но и способствует удалению ранее отложившейся накипи. В зарубежной практике для предотвращения агломерации содержащихся вводе мелких взвесей используется добавление вводу специальных легкодиссоциирующих веществ — сульфонатов лигнина, производных полиакриламина. Образующиеся при диссоциации анионы адсорбируются на поверхности взвешенных частиц, которые приобретают при этом отрицательный заряди взаимно отталкиваются. Предотвращение агломерации частиц препятствует их осаждению на стенки трубок конденсатора. Следует отметить также физические (безреагентные) методы обработки воды с целью предотвращения накипеобразования на трубках конденсатора — магнитный и ультразвуковой. Отличительной чертой этих методов являются их дешевизна и простота по сравнению с химическими методами подготовки, экологическая чистота, а также малые трудозатраты по эксплуатации оборудования. Широкое внедрение магнитной обработки воды сдерживается отсутствием оборудования, приспособленного для обработки больших расходов воды, необходимых для современных энергоблоков. Устройства для ультразвуковой обработки не всегда эффективны и нуждаются в дополнительных исследованиях. В тех случаях, когда профилактических мер по предотвращению образования отложений оказывается недостаточно, приходится прибегать к периодической очистке трубок конденсатора. Как отмечалось, согласно ПТЭ, чистка трубок конденсатора должна проводиться при ухудшении вакуума по сравнению сего значением по нормативной характеристике на 0,5 кПа. Более обоснованным представляются предлагаемые различные методики определения срока чистки конденсаторов на основе экономических критериев. В [45] предложена методика определения оптимальных сроков чистки и контроля состояния поверхности конденсатора, основанная на определении срока, при котором потери, связанные с проведением чистки, будет окупаться выигрышем от работы при более чистой поверхности конденсатора, те. при работе с более глубоким вакуумом. Затраты, связанные с проведением чистки, складываются из потерь от недовыработки мощности на турбине в периоды чистки, затратна замыкающую электроэнергию в период чистки и собственно затратна чистку трубок конденсатора и составляют где — затраты на чистку, руб р к — нормативное абсолютное давление в конденсаторе, соответствующее мощности тур- боустановки в период чистки, МПа — абсолютное давление при отключении на чистку одной половины или одного из корпусов конденсатора, МПа — поправка к мощности турбины при изменении давления в конденсаторе на 1 • 10 3 МПа, МВт/МПа; — удельный расход топлива на станции (турбоустановке), соответствующий мощности турбоустановки в период чистки, кг/(МВт • ч с — стоимость 1 кг условного топлива, руб./кг; t — продолжительность чистки конденсатора, ч r — стоимость одной чистки конденсатора, руб т — затраты на замыкающую электроэнергию в периоды чистки, руб. Выигрыш от работы при более чистой поверхности конденсатора составит (в рублях) 241 где — изменение давления в конденсаторе за период между чистками, МПа — удельный расход топлива при номинальной нагрузке турбоустановки, кг/(МВ*ч); п — период времени между чистками конденсатора, сут. Изменение давления удобно выразить в относительных единицах через темп изменения давления где — значения давления, соответствующее нормальной работе конденсатора при заданных условиях и той наилучшей чистоте, которая может быть получена в условиях конкретной электростанции, МПа р к , р' к — давления, измеренные в первоначальный момент времени и через некоторый промежуток времени, МПа т — период времени между двумя последовательными измерениями давления, сут (рекомендуется 5—7 сут. Оптимальный срок чистки конденсатора (при принятом условии определяется из уравнения Полученным выражением для определения оптимального срока чистки конденсатора рекомендуется пользоваться в период непрерывной эксплуатации турбоагрегата. В тех случаях, когда представляется возможным (вовремя ремонта либо останова турбоагрегата) провести чистку конденсатора без дополнительных потерь, кроме собственно затратна чистку, оправданы отступления от периодичности, определяемой приведенным выше выражением. 242 Способы очистки трубок конденсаторов Очистка трубок конденсатора может производиться как на отключенном, таки на работающем конденсаторе. В зависимости от характера загрязнения могут применяться различные периодические способы очистки и их сочетание ХИМИЧЕСКАЯ — от минеральных отложений с прочной адгезией к поверхности ТЕРМИЧЕСКАЯ или МЕХАНИЧЕСКАЯ — от органических и наносных отложений. К профилактическим мероприятиям относятся ШАРИКОВАЯ ОЧИСТКА И ОЧИСТКА ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКОЙ СМЕСЬЮ. Рассмотрим особенности реализации различных способов очистки трубок. Для проведения ХИМИЧЕСКИХ ОЧИСТОК трубок конденсаторов создается специальная схема промывки, которая включает в себя насос, промежуточный бак, систему трубопроводов и арматуры. Установка может быть выполнена передвижной, при необходимости транспортируемой к промываемому конденсатору и соединяемой системой штатных трубопроводов с конденсатором и трубопроводами сброса раствора после очистки, подачи технической воды и реагентов. Промывочные растворы после очистки конденсатора сбрасываются в специальную емкость для последующей очистки или сжигания в топке парового котла. На конденсаторе для организации промывки врезаются штуцеры для присоединения трубопроводов подачи и отвода промывочного раствора, а также ввода кислых и щелочных растворов в процессе промывки. В период нормальной эксплуатации конденсатора штуцеры заглушаются. Промывочный раствор циркулирует по замкнутому контуру промежуточный бак — насос — конденсатор — промежуточный бак (рис. 5.5). Водоводы конденсатора на время промывки отключаются заглушками. Подача кислоты или щелочи осуществляется либо в промежуточный бак, либо в водяную камеру после трубок первого хода через специальный распределительный коллектор. Вместимость промежуточного бака зависит от размеров конденсатора и должна составлять 0,2 • 10 -3 м нам поверхности конденсатора. Подача насоса должна обеспечивать скорость движения раствора в конденсаторных трубках не менее 0,1 м/ч. Длительность химической очистки конденсатора зависит от 243 Рис. 5.5. Схема химической очистки конденсатора 1 — конденсатор промежуточный бак насос 4— пробоотборхимконтроля; 5— заглушка 6— линия циркуляции раствора 7— линия отвода газов 8— линия подачи кислоты и щелочи линия рециркуляции промывочного раствора 10— линия подачи технической воды 11 — линия аварийного опорожнения бака дренаж характера и количества загрязнений, состава моющего раствора и составляет от 4 ч до 2 сут. При химических способах очистки большое внимание должно уделяться равномерному растворению отложений и минимальной потере металла трубок. При кислотной промывке растворение накипи сопровождается выделением газообразного диоксида углерода, и для обеспечения равномерного растворения отложений необходимо предотвратить пено- образование добавкой пеногасителей. Для уменьшения коррозии металла при использовании соляной кислоты в раствор добавляют замедлители коррозии — ингибиторы, которые должны защищать как материал трубок, таки стальные поверхности конденсатора. Работы по поиску эффективных и экономически оправданных химических моющих средств, ингибиторов коррозии и пеногасителей проводятся постоянно. В настоящее время наиболее употребительными являются следующие средства. 1. Водные конденсаты низкомолекулярных органических кислот — муравьиной, уксусной, пропионовой, масляной, являющиеся отходами производства синтетических жирных кислот. Очистка производится 5—7%-ным раствором с ингибитором коррозии ИВ в количестве 0,2—0,5% в приготовленном растворе. 2. Техническая соляная кислота, ингибированная (Вили ПБ-5 2-5%-ная), с добавкой для непогашения конденсата из расчета 0,35 кг (100%-ного) на 1 кг накипи. В качестве дополнительных ингибиторов могут быть использованы тиосульфат натрия в количестве 4—5 г на 1 г-ион железа, меди, 0,3— 0,5%-ный ингибитор ИВ, тиомочевина с гидрокислами- ном по 2 г на 1 г-ион железа и меди. 3. Техническая соляная кислота, ингибированная (ПБ-5 или В, с постоянным поддержанием в растворе не более 2%- ной концентрации. В качестве дополнительных ингибиторов используются те же ингибиторы, что ив п. 2. Сущность ТЕРМИЧЕСКОГО СПОСОБА очистки заключается в том, что при повышении температуры стенок освобожденных отводы конденсаторных трубок органические и илистые отложения высыхают, растрескиваются и отслаиваются от стенок трубок. После подачи с максимально возможной скоростью циркуляционной воды в трубки отложения смываются потоком воды. Очистка производится при поочередном отключении половины конденсатора поводе и одновременном снижении электрической нагрузки турбоагрегата до уровня, при котором температура отработавшего пара не превышает допустимую по техническим условиям завода-изготовителя (как правило, 50—60 С. При этом в зимний период электрическая нагрузка равна или близка к номинальной, летом составляет 75— 80%. Для ускорения процесса сушки и удаления отслоившихся отложений через трубки конденсатора продувается воздух, который обычно подогревают в калорифере до 50 С. Продолжительность очистки половины конденсатора определяется характером и толщиной слоя отложения и составляет 3—8 ч. При очистке без подогрева воздуха длительность высушивания отложений значительно увеличивается. В этом случае процесс может быть ускорен путем создания разрежения в водяном пространстве отключенной половины конденсатора стем, чтобы температура насыщения при давлении в паровом пространстве была бы выше температура насыщения при давлении внутри конденсаторных трубок. Для создания и поддержания в водяном пространстве отключенной половины конденсатора необходимого вакуума используются основные и пусковые эжекторы. Для проведения вакуумной сушки необходимо проверить на прочность и при необходимости провести работы по упрочнению водяных камер, напорных и сливных водоводов, не рассчитанных на восприятие внешнего давления. МЕХАНИЧЕСКАЯ ОЧИСТКА трубок конденсатора относится к наиболее трудоемким способам, требующим затрат ручного труда и значительного времени, и, как правило, проводится при проведении капитальных ремонтов или если обнаружится, то химическая либо термическая очистка не дают необходимых результатов. Механическая очистка производится щетинными ершами, укрепленными на длинных шомполах и приводимыми в действие вручную или при помощи различных устройства также резиновыми цилиндриками или поршеньками, проталкиваемыми через трубку шомполами, водой или воздухом под давлением при помощи пистолетов или других устройств. Твердые накипные отложения могут удаляться с помощью струй воды, вытекающих с большой скоростью из сопл, к которым подводится вода под давлением 29—39 МПа. Установка состоит из насосного агрегата с подачей до 18 м 3 /ч гибкого высокопрочного шланга и аппарата для очистки полого штока со сменной сопловой головкой, которая может вращаться под действием реактивных струй воды и при соответствующем расположении сопл создавать усилие для поступательного движения головки по длине очищаемой трубки. Струя воды разрушает отложения, не повреждая металла трубок. Подачу воды рекомендуется выбирать на очистку по зависимости где Л — подача воды на очистку, м 3 /ч; — предел прочности накипи на одноосное сжатие, МПа р — давление воды, МПа — толщина накипи, мм d — диаметр отверстия сопла, мм. Давление воды рекомендуется Толщина накипи определяется путем непосредственного измерения, а значение предела прочности (среднее значение 246 которого находится в интервале 20—40 МПа) можно определить экспериментально в лаборатории прочности. Перечисленные методы очистки конденсаторов требуют останова или разгружения турбины и большой затраты ручного труда, кроме того, приводят к механическому повреждению трубок ив ряде случаев (при термическом способе очистки) к нарушению плотности вальцовочных соединений. Эффективным профилактическим мероприятием по поддержанию в чистоте охлаждающей поверхности конденсаторов может служить очистка трубок эластичными шариками или водовоздушной смесью. Использование этих способов при работе турбины под нагрузкой позволяет длительное время поддержать в чистом состоянии конденсатор и препятствует отложению в трубках загрязнений. Метод ШАРИКОВОЙ очистки трубок конденсатора заключается в циркуляции через трубную систему определенного количества эластичных шариков из пористой резины, которые, касаясь внутренних стенок конденсаторных трубок, счищают приставшие к поверхности загрязнения. Системы шариковой очистки устанавливаются на каждом конденсаторе (половине конденсатора) и являются автономными (рис. 5.6). Резиновые шарики, первоначально помещенные в загрузочную камеру 5, вводятся струйным насосом 3 в напорную линию конденсатора. Плотность шариков соизмерима с плотностью рабочей среды. Увлекаемые потоком воды, шарики попадают в трубки и счищают отложения, не имеющие Прочного сцепления со стенкой трубки. Частицы отложений уносятся потоком, а шарики улавливаются на выходе решеткой или сеткой и с помощью насоса возвращаются в цикл. Для удаления изношенных шариков и восполнения их количества предусмотрены устройства ввода и вывода шариков. Для защиты контура циркуляции шариков от механических загрязнений на напорном циркуляционном водоводе устанавливается фильтр предварительной очистки циркуляционной воды 6. Внутри фильтра расположено смывное устройство, позволяющее проводить отмывку фильтра без выключения из работы. Вода для отмывки фильтра 6 очищается в фильтре 4. Для повышения эффективности очистки шарики выполняются из губчатой резины с различной степенью жесткости и диаметром, на 1—2 мм больше внутреннего диаметра трубок. 247 Рис. 5.6. Система шариковой очистки конденсатора конденсатор 2— шарикоулашшвающее устройство водоструйный эжектор 4 — фильтр очистки отмывочной воды 5 — загрузочная камера 6 — фильтр предварительной очистки циркуляционной воды А — отвод воды Б — подвод воды Под действием разности давлений на входе и выходе из трубки шарики продавливаются, касаясь стенок всем периметром. Эффективность очистки увеличивается, но растет опасность застревания шариков в трубках. Накопленный опыт очистки конденсаторов с помощью резиновых монолитных шариков, диаметр которых на 1—2 мм меньше внутреннего диаметра конденсаторных трубок, показал эффективность их применения только для предотвращения образования мягких отложений. При прохождении шарика, диаметр которого меньше внутреннего диаметра трубки, имеет место явление утрамбовки отложений, создающее в дальнейшем трудности при удалении плотного слоя отложений. Для удаления твердых карбонатных отложений используются шарики с абразивным включениями (поясками. Необходимо отметить, что после очистки трубки из медного сплава корундовыми шариками нарушается защитная оксидная пленка, что может привести к разрушению трубок. Кроме шариков со сверхтвердым корундовым абразивом применяются шарики, покрытые пластмассовым гранулятором, занимающие промежуточное положение по воздействию на очищенную поверхность между корундовыми и губчатыми без абразива. Опасность интенсификации коррозии при разрушении защитной пленки возникает ив случае применения обычных губчатых шариков, особенно при их повышенной твердости, сильно минерализованной охлаждающей воде и при наличии в ней абразивных примесей. Для обеспечения эффективности работы системы шариковой очистки необходимо выполнение ряда условий. Так, для обеспечения нормальной циркуляции шариков по замкнутому контуру и увеличения срока их службы необходимо устранение застойных (вихревых) зон и воздушных мешков в водяных камерах конденсатора и сливного циркуляционного водовода, отсутствие деформации входных участков трубок, заусениц и острых кромок. Для обеспечения равномерного распределения шариков по трубкам оптимальным является направление потока охлаждающей воды во входной камере вертикально вверх — параллельно поверхности трубной доски. Если же ось входного патрубка водовода направлена перпендикулярно к трубной доске, то это может быть причиной не только неравномерного распределения шариков по трубкам, но и эрозионного разрушения их концов. В этом случае необходимо устанавливать отбойный щит. Для исключения скопления шариков и их задержки рекомендуется расстояние от нижней плоскости водяной камеры до нижнего ряда конденсаторных трубок выполнять не более 50 мм. При отгораживании листами застойных зон водяных камер не должно быть зазоров между стенками камер и листами. Дренажные отверстия следует защитить со стороны набегающего потока выпуклыми перфорированными листами для предотвращения утечки шариков. На входе в шарикоулавливающие устройства необходимо обеспечить равномерную эпюру скоростей (например, с помощью направляющих пластин. Местное увеличение скорости может служить причиной задержки шариков на решетке и даже их продавливания через щели решетки. Подвод шариков может осуществляться тремя способами непрерывно, периодически и залпами. При непрерывной очистке система работает вместе с конденсатором, а шарики заменяются по мере их износа. Количество циркулирующих шариков составляться обычно 10—15% количества трубок. Шарик обегает контур за 30—40 с, попадая в среднем в каждую трубку через 5 мин. При скорости 2 мс, общей длине двух конденсаторных трубок 18 м зач непрерывной циркуляции шарик проходит путь 20 км. Периодически (разв неделю) происходит сбор, измерение степени износа и замена шариков. Степень износа шариков зависит от материала, из которого они выполнены, и характера загрязнений. Особенно интенсивный износ наблюдается впервые часы работы, затем он стабилизируется и составляет от 0,005 до 0,02 мм/ч. Периодичность замены шариков составляет порядка 400—900 ч непрерывной циркуляции. При периодической очистке шарики циркулируют по контуру в течение определенного периода времени (например, 2 ч в сутки. При залповой системе шарики проходят через трубную систему один раз, после чего они все собираются в загрузочную камеру, до следующего залпа. Загрузка шариков требуется враз большая, чем при непрерывной очистке, для обеспечения такой же частоты прохождения шариков по трубкам. Равномерность распределения шариков по трубкам практически не зависит от способа подачи, а определяется в основном равномерностью скорости потока воды в водяной камере, соответствием плотности шариков плотности охлаждающей воды и конструкцией узла ввода шариков в циркуляционный водовод. Метод очистки ВОДОВОЗДУШНОЙ СМЕСЬЮ заключается в периодической подаче в охлаждающую воду работающего конденсатора воздуха, который обеспечивает удаление слабос- цепленных со стенкой трубки рыхлых илистых и органических отложений. Эффект очистки реализуется за счет возникновения дополнительных тангенциальных напряжений в при стенной области ив самих отложениях, флотации воздушными пузырьками дисперсных частиц примесей, уменьшения толщины или возмущения пристенного ламинарного подслоя При осуществлении водовоздушной очистки конденсатор, необходимо организовать равномерное распределение водовоздушной смеси по всему трубному пучку конденсатора, определить оптимальные и максимально допустимые расходы воздуха при различных расходах охлаждающей воды. Равномерность распределения водовоздушной смеси по всем трубкам пучка достигается установкой специальных коллекторов различной конструкции во входной водяной камере или напорном водоводе конденсатора. Равномерность раздачи смеси по пучку зависит от скорости воды в водяной камере. С увеличением скорости воды равномерность распределения смеси повышается. Поданным сотрудников Политехнического института г. Нижний Новгород, оптимальное газосодержание составляет от начального расхода циркуляционной воды. С увеличением газосодержания средний размер пузырей и частота их следования увеличиваются, при этом наблюдается группировка пузырей, приводящая при газосодержании, большем, к волновому движению в трубе. При увеличении расходов воздуха выше допустимых может происходить скопление воздуха в верхней части сливной водяной камеры и прекращение циркуляции охлаждающей воды через конденсатор. На конденсаторе турбины Т подача воздуха от станционной магистрали с давлением 0,6 МПа осуществлялись через специальный короб из перфорированных листов сот верстиями 5 мм, установленный у трубной доски [26]. Подача воздуха в течение 40—60 мин позволяла уменьшить недогрев в конденсаторе на 1,9 С. Основной эффект очистки зафиксирован при расходе воздуха примерно 8,3% начального расхода циркуляционной воды (расход воздуха 0,14 м 3 /ч, расход воды 1,67 м 3 /ч). В настоящее время ведутся исследования по обработке эффективных устройств для раздачи воздуха, а также режимов проведения водовоздушной очистки. В зарубежной практике применяется также гидравлический способ очистки конденсатора на работающей турбине. Трубки поочередно промываются струей воды, вытекающей из сопла, которое с помощью программируемого устройства автоматически перемещается внутри водяной камеры конденсатора. Оптимальный режим работы конденсационной установки При эксплуатации паротурбинной установки следует поддерживать давление в конденсаторе, при котором удельный расход теплоты на установку минимален. При заданных электрической и тепловой нагрузках турбоустановки (которые определяют паровую нагрузку конденсатора) и температуре охлаждающей воды, зависящей от метеорологических условий и состояния источника водоснабжения, давление в конденсаторе можно регулировать изменением подачи охлаждающей воды, воздействуя на скорость вращения циркуляционных насосов и разворот их лопастей. Изменение расхода воды дросселированием не экономично, так как практически не приводит к уменьшению затрат электроэнергии на привод циркуляционных насосов. Предположим, что при мощности турбины N и количестве охлаждающей воды в конденсатор G B достигается давление р к , и удельный расход теплоты составляет q=Q/N. При увеличении расхода воды установится более низкое давление р' к . При этом мощность турбины возрастает, но и повышаются затраты электроэнергии на привод циркуляционных насосов. Снижение давления в конденсаторе сопровождается снижением температуры конденсата, на подогрев которого потребуется дополнительное количество теплоты. Увеличение затрат энергии на привод насосов может вызывает увеличение расхода пара на турбоустановку и связанный с ним дополнительный расход теплоты. Если удельный расход теплоты в новом режиме (при давлении р' к ) q' 253 причин нежелательности многократного изменения расхода охлаждающей воды в процессе поиска по соображениям надежности работы оборудования относительной длительности поиска (3—4 ч, при которой возможно существенное изменение нагрузки неоперативности информации необходимости практически непрерывного поиска. На энергоблоке К для оптимизации работы конденсационной и воздухоудаляющей установок использован метод, свободный от указанных недостатков и оснований на использовании адаптирующихся к реальному состоянию оборудования статических математических моделей конденсационной, циркуляционной и воздухоудаляющей установок энергоблока. Информация о реальном состоянии оборудования вводится в вычислительное устройство, в котором реализованы модели оборудования, и используется для адаптации моделей к фактическому состоянию оборудования. Далее с использованием моделей производится расчет режимов и значений критерия оптимизации для различных расходов охлаждающей воды и определяются оптимальные параметры с учетом наложенных ограничений. Значение расхода воды изменяется только в вычислительной машине, на конденсаторе сохраняется исходный режим. В результате расчетов определяются оптимальные значения расхода охлаждающей воды и числа включенных эжекторов, которые рекомендуются для реализации на установке в режиме совета. При этом указывается выигрыш мощности при переходе на оптимальный режим. Анализ расчетов оптимальных режимов, проведенных на энергоблоке мощностью 1200 МВт Костромской ГРЭС показал, что уменьшение расхода охлаждающей воды по сравнению с максимальным целесообразно при температурах, не превышающих С. При более высоких температурах экономически оправдано сохранение эксплуатационного режима (работа на второй скорости вблизи верхней границы допустимой области работы циркуляционных насосов. При температурах выше С максимальной производительности насосов недостаточно для обеспечения оптимальных режимов. Необходимо отметить, что на большинстве энергоблоков при низких температурах охлаждающей воды и малых электрических нагрузках оптимальный расход охлаждающей воды через конденсатор должен быть существенно, снижен. Этому 254 расходу соответствовать пониженная скорость воды в трубках, что может способствовать их быстрому загрязнению (см. §5.4). При оптимизации работы конденсационной установки нижний предел уменьшения расхода охлаждающей воды должен определяться с учетом изменения качества воды на электростанции. Контрольные вопросы 1. Какие параметры контролируются, согласно ПТЭ, при работе конденсационной установки 2. Каковы допустимые присосы воздуха в вакуумную систему турбоустановки? 3. По каким параметрам осуществляется эксплуатационный контроль работы конденсационной установки 4. Какие требования предъявляются к охлаждающей воде конденсаторов Назовите методы ее обработки. 5. Назовите причины образования гидравлических неплотностей в конденсаторах. Как обнаруживаются присосы воздуха в конденсатор 7. Как осуществляется очистка трубок конденсатора 8. Как контролируется качество конденсата 9. Чем определяется оптимальный режим работы конденсационной установки Глава шестая СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНДЕНСАЦИОННЫХ УСТАНОВОК Учитывая важность и значимость эффективности и надежности работы конденсационных установок в составе ПТУ, вопросам их расчета, проектирования, эксплуатации и перспективных разработок должно уделяться большое внимание. Повышение эффективности конденсационных установок должно позволить либо уменьшить расход дорогостоящих и дефицитных материалов для вновь создаваемых установок, что уменьшит их габариты и облегчит компоновку ПТУ в целом, либо экономить топливо на действующих турбоуста- новках в условиях эксплуатации. |