Бродов - КОНДЕНСАЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ ПАРОВЫХ ТУРБИН. Энергетика и энергомашиностроение и специальности Турбостроение москва энергоатомиздат 1994 ббк 31. 363 Б
 Скачать 1.86 Mb.
|
|
3.3. Конструкции современных конденсаторов В табл. 3.1 приведены основные технические характеристики ряда конденсаторов паровых турбин различных турбинных заводов. Рассмотрим некоторые принципиальные решения, заложенные конструкторами в конденсаторы этих турбин. Все конденсаторы турбин ТЭС и ТЭЦ на органическом топливе выполняются в подвальном исполнении, те. устанавливаются непосредственно под ЦНД турбины. В зависимости от мощности турбины, числа выхлопов из нее пара и общей компоновки турбоагрегата применяются одно- и многокорпусные конденсаторы. Среди мощных турбин ТЭС одно- корпусные конденсаторы имеют турбины К ХТЗ (два выхлопа) и К ЛМЗ и ХТЗ (три выхлопа. Турбины К и К ЛМЗ имеют два корпуса (по одному на каждый выхлопа турбина К ХТЗ также два корпуса, но каждый из них обслуживает двухпоточный ЦНД. Все эти конденсаторы имеют два хода охлаждающей воды и поперечное расположение корпусов относительно оси турбины. Конденсаторы турбин К и К по охлаждающей воде двухпоточные, имеют в водяных камерах вертикально ные перегородки, позволяющие отключать поводе одну из половин конденсатора при работе турбины с соответственно пониженной нагрузкой для отыскания и отглушения поврежденных трубок или очистки трубок в отключенной половине. Возможен также вариант не остановки, а лишь разгрузки турбины в пределах, определяющихся допустимой температурой отработавшего пара при аварийном выходе из строя одного из блочных циркуляционных насосов. Большинство остальных указанных выше конденсаторов (для турбин мощностью 50—300 МВт) имеют по два параллельно включенных по охлаждающей воде корпуса, паровые пространства которых соединены между собой перепускными патрубками, что позволяет отключать поводе один из корпусов при работе турбины. Турбины ЛМЗ мощностью 500, 800 и 1200 МВт имеют одноходовые конденсаторы с аксиальным расположением корпусов (вдоль оси турбины. Аксиальные одноходовые конденсаторы имеют или два последовательно включенных поводе (через общую промежуточную водяную камеру) двухпо- точных корпуса (турбины К и Кили две параллельные группы по два последовательно включенных однопоточных корпуса (К. Применение в данном случае аксиальных конденсаторов упрощает схему и облегчает размещение циркуляционных водоводов. Последовательное включение корпусов аксиальных конденсаторов позволило ограничить длину применяемых трубок и достаточно просто осуществить секционирование аппаратов. В этих конденсаторах предусмотрена двухступенчатая конденсация отработавшего пара, при которой давление его впер вом корпусе походу охлаждающей воды ниже, чем во втором корпусе, в который поступает вода, подогретая в первом корпусе (см. §1.2). Конденсаторы теплофикационных турбин отличаются от применяющихся для конденсационных турбин наличием, наряду с основным, встроенного трубного пучка со своими водяными камерами и независимыми подводами и отводами охлаждающей воды. Конденсаторы быстроходных турбин К, К и К (3000 мин) АЭС — подвальные, двухходовые по охлаждающей воде с поперечным расположением однопоточ¬ ных корпусов. Турбина К имеет по одному корпусу конденсатора на каждый из двух двухпоточных ЦНД, а дру- 111 Таблица 3.1. Характеристики конденсаторов паровых турбин различных 112 турбинных заводов 113 114 * Для номинальной конденсационной мощности турбины ** Для максимальной конденсационной мощности турбины *** Для первого и второго корпусов походу воды. Примечание Материалы труб конденсаторов варьируются из следующего Продолжение табл. 3.1 115 ряда Л ЛО-70-1; МНЖ-5-1; МНЖМц-30-1-1. гие две турбины — на каждый из четырех двухпоточных ЦНД. Боковые конденсаторы у турбины К имеют по одному, ау турбины К потри последовательно соединенных по охлаждающей воде корпуса с каждой стороны турбины, отработавший пар поступает в конденсаторы как из нижней, таки из верхней половины корпуса ЦНД. В отличие от подвальных конденсаторов, перегородки вводя ных камерах, разделяющие два потока воды, у этих конденсаторов горизонтальные. Применение боковых конденсаторов позволило упростить конструкцию ЦНД и фундамент турбины, а также облегчило размещение контурных конденсаторов. Рассмотрим некоторые типичные конструкции поверхност- Рис. 3.9. Конденсатор КП-540 КТЗ (обозначения см. в тексте А — к атмосферному клапану Б — отсос воздуха 116 ных конденсаторов, изготовляемых отечественными турбинными заводами. На рис. 3.9 показана конструкция конденсатора КП-540 КТЗ, работающего с турбинами небольшой мощности (6—12 МВт. Цилиндрический корпус конденсатора 4 сварной, к нему приварены переходный патрубок 2 (горловина, передняя и задняя трубные доски 5, а также передняя 3 и поворотная 11 задняя) водяные камеры. Корпус установлен на пружинных опорах 20 и соединяется с выходным патрубком турбины фланцами 21. Конденсатор двухпоточный. Компоновка его трубного пучка (см. также §3.2 ирис) обеспечивает проход пара к зеркалу конденсата в конденсатосборнике 7, что способствует уменьшению переохлаждения конденсата. В промежуточных перегородках парового пространства (одна из них видна на виде сверху 17 имеются окна 22, которые обеспечивают выравнивание давлений в объеме конденсатора. В паровом пространстве конденсатора установлены две пары глухих паронаправляющих щитов /5, служащих одновременно для промежуточного улавливания конденсата, стекающего с верхних трубок. Нижний паронаправляющий щит, кроме того, выделяет зону воздухоохладителя 23. Два коллектора 14 служат для направления отсасываемой из конденсатора паровоздушной смеси к патрубку отсоса 10, расположенному в верхней точке корпуса. Подвод охлаждающей воды к конденсатору организован в нижней, а выход — в верхней точке водяной камеры (показано стрелками. Конденсатор четырехходовой поводе, для чего в водяных камерах установлены перегородки 16 (две перегородки в передней водяной камере и одна в задней. Первый ход воды проходит через зону воздухоохладителя (остальные ходы воды показаны на рисунке стрелками. Передняя и задняя водяные камеры имеют вертикальные глухие перегородки 24, а крышки 9 водяных камер выполнены из двух половин. Конденсатор двухпоточный, что позволяет производить осмотр, ремонт и чистку каждой из половин конденсатора без останова турбины (при соответствующем снижении ее нагрузки. Люки 12 позволяют осматривать трубные доски и водяные камеры. Анкерные связи 13 ужесточают водяные камеры и плоские крышки 9. 117 В горловине конденсатора смонтирован трубопровод, соединенный с атмосферными предохранительными клапанам а также коллектор 18, представляющий собой трубу, перфорированную отверстиями. Припуске турбины, когда в кой- денсатор может поступать перегретый пар, в распылитель подается вода, охлаждающая выхлопной патрубок и предохраняющая трубы конденсатора от перегрева (есть опасность разгерметизации узла вальцовочного соединения. Для определения уровня воды в конденсаторе служит указатель 8. На рис. 3.10 показана конструкция конденсатора К турбины К ХТЗ. Корпус конденсатора сварной из стальных листов, почти прямоугольной формы (с некоторым скруглением лишь в нижней части. Снаружи и внутри корпус имеет ребра жесткости которые обычно выполняются из швеллера. К корпусу приварены горловина 9, трубные доски 15 и водяные камеры 1, 4. Основной трубный пучок конденсатора 10 выполнен в виде ленты, а трубный пучок воздухоохладителя 11 в виде трех коаксиальных цилиндров. Наличие свободных проходов пара внутри трубного пучка обеспечивает хорошую деаэрацию конденсата и практически полное отсутствие его переохлаждения. Рис. 3.10. Конденсатор К ХТЗ: 1,4— передняя и задняя водяные камеры 2— сбросное устройство трубопровод отбора пара 5— отсос паровоздушной смеси 6— пружинная опора 7,8— подводи отвод охлаждающей воды (водном потоке 9— входной патрубок (горловина 10— трубный пучок 11—воздухоохладитель; 12— паровые щиты 13— конденсатосборник; 14 — ребра жесткости 15 — трубные доски 118 Патрубок отсоса паровоздушной смеси 5 выведен через заднюю (поворотную) водяную камеру 4, что способствует хорошему охлаждению смеси и высокому парциальному давлению Воздуха в зоне отсоса. Организация потоков пара к воздухоохладителю осуществляется паровыми щитами 12, которые, наряду с применяемыми сливными трубками (см. ниже, служат для промежуточного сбора конденсата и его отвода к трубным досками промежуточным перегородкам. Конструкция сливной трубки показана на рис. 3.11. Верхний край сливной трубки срезан, и поэтому трубка наполняется конденсатом, натекающим с вышерасположенных трубок. В нижней части трубок, в зоне трубных досок и перегородок, выполнены отверстия для их опорожнения. Применение таких трубок способствует уменьшению переохлаждения конденсата и организации его направленного стока в зонах перегородок и трубных досок. Поданным, трубный пучок воздухоохладителя обладает повышенным паровым сопротивлением. Охлаждающая вода подается в конденсатор двумя раздельными потоками (на рис. 3.10 показан один поток, что позволяет производить ревизию, чистку и ремонт конденсатора без останова турбины. Конденсатор двухходовой — на виде по стрелке А перегородка показана двойной пунктирной линией (крышка водяной камеры закрыта на разрезе Б—Б в трубном пучке предусмотрен симметричный просвет (зона без трубок) для анало- Рис. 3.11. Конструкция сливной трубки основные трубные доски промежуточные перегородки 3— трубка сливная В — электросварка в 2—3 точках по периметру 119 гичной перегородки в правой части конденсатора. Подвод охлаждающей воды организован в каждом потоке снизу (7), а отвод воды сверху (8). В горловине конденсатора установлено сбросное устройство, обеспечивающее прием пара припуске и резких сбросах нагрузки турбины. Здесь же проходит трубопровод отбора пара из турбины. Трубные доски конденсатора выполнены двойными, с гидравлическим уплотнением конденсатом (см. §3.4 ирис. На рис. 3.12 показана конструкция конденсатора К турбины К ХТЗ. Конденсатор двухходовой двухпоточный, имеет параллельное расположение ходов поводе по отношению к паровому потоку, те. пар одновременно поступает в трубные пучки первого и второго ходов воды. Подвод воды осуществляется снизу, отвод сверху (конструкцию водяной камеры см. §3.6). Трубный пучок выполнен в виде ленты с треугольной разбивкой трубок. Периферийные трубки пучка имеют толщину стенки 2 мм, остальные — 1 мм, так как они наиболее подвержены воздействию динамического напора пара. • Поверхность теплообмена конденсатора с центральным проходом для пара и боковыми отсосами паровоздушной смеси 7 состоит из двух симметричных (относительно вертикальной оси конденсатора) трубных пучков 6, скомпонованных вокруг воздухоохладителя 8 и образующих проход для пара в нижнюю часть конденсатора. Такая схема наиболее полно отвечает основным требованиям к рациональной компоновке трубных пучков конденсаторов (см. §3.1). Ленточная компоновка трубного пучка обеспечивает большое живое сечение на стороне входа пара в трубный пучок. В трубных пучках, выполненных в виде сложенных лент, со стороны входа пар образованы внешние сужающиеся каналы для увеличения входного периметра и уменьшения глубины пучка, а на стороне выхода пара имеются внутренние расширяющиеся каналы для отвода из пучков паровоздушной смеси. Несконденсировавшийся пари воздух, выходящие из внутренних каналов, поступают к воздухоохладителю 8. Число рядов трубок в ленте походу пара составляет 8—12. Расположенные в нижней части конденсатора горизонтальные участки лент трубного пучка препятствуют попаданию пара из центрального прохода непосредственно к воздухоох¬ ладителю 8. В тоже время они обеспечивают постоянное 120 121 Рис. 3.12. Конденсатор К ХТЗ: 1,2 — выходи вход охлаждающей воды 3 — люк 4 — сброс отработавшего пара приводной турбины питательного насоса 5— горловина конденсатора б—основной трубный пучок 7— патрубок отсоса паровоздушной смеси (4 шт 8— воздухоохла¬ дитель; 9—деаэрационный конденсатосборник; 10— пружинная опора патрубок подвода пара для деаэрации; 12,16— передняя и задняя водные камеры 13,17,18,19— трубопроводы соответственно из 7,6,8 иго отборов турбины 14— подвод конденсата для охлаждения переходного патрубка 15— подвод химически очищенной воды 20— сброс пара в паросбросное устройство из БРОУ (8 штуцеров подвод охлаждающего конденсата 22 — отсос воздуха из водяных камер (циркуляционной системы 23— паровой щит 24— зона установки сливных трубок 25— сечение, соответствующее месту установки перегородки 26— приварная опорная рама протекание пара над зеркалом конденсата, собирающегося на днище конденсатора, способствуя хорошей деаэрации конденсата. Трубный пучок воздухоохладителя 8 отделен от основного трубного пучка 6 наклонным паровым щитом 23, обеспечивающим слив конденсата (с вышерасположенных трубок) в зону трубных досок. Улавливание конденсата на промежуточных уровнях по высоте трубного пучка (например, 24) осуществляется с помощью сливных трубок (см. рис. 3.11) и специальных перегородок. Трубный пучок конденсатора размещен в стальном корпусе сварной конструкции. В поперечном сечении корпус имеет форму прямоугольника, с наружной стороны боковые плоские стенки укреплены элементами жесткости — швеллерами. Повышенная водяная плотность конденсатора обеспечивается нанесением уплотняющего (битумного) покрытия на основные трубные доски (после развальцовки в них концов охлаждающих трубок) со стороны водяных камер. С обеих торцевых сторон корпуса к трубным доскам приварены передние 12 и задние 16 водяные камеры, которые заканчиваются фланцами. К этим фланцам на шпильках и болтах крепятся съемные крышки, которые дополнительно укреплены анкерными шпильками. Плотность фланцевых разъемов крышек обеспечивается резиновым жгутом прямоугольного сечения, закладываемым в имеющиеся во фланцах канавки. В ряде модификаций конденсатора крышки задних камер 16 выполнены приварными. Для организации двух ходов воды в каждом потоке воды в передней водяной камере имеется горизонтальная перегородка. Сечение, соответствующее месту установки этой 122 перегородки в водяной камере, на рис. 3.12 (разрез Б—Б) обозначено 25. Горловина конденсатора 5 имеет прямоугольное, расширяющееся в сторону конденсатора сечение и выполнена из плоских наклонных стальных листов, укрепленных изнутри ребрами и скрещивающимися тягами круглого сечения. Через горловину выведены трубопроводы отборов пара из ЦНД турбины, которые экранированы кожухами. Здесь же установлено приемно-сбросное устройство 20. Днище конденсатора укреплено приварной опорной рамой 26, которая одновременно придает общую жесткость конденсатору в целом. Опорная рама состоит из сварных балок двутаврового сечения. Передаваемая опорной рамой нагрузка воспринимается четырьмя пружинными опорами 10 (по восемь пружин в каждой. Пружинные опоры расположены по торцам конденсатора со стороны передней и задней водяных камер каждого потока. На рис. 3.13 показана типовая конструкция конденсатора турбин К, К и К ХТЗ. Маркировка различных модификаций конденсаторов этих турбин, отличающихся в основном поверхностью теплообмена и количеством конденсаторов в составе конденсационной установки, приведена в табл. 3.1. Конденсатор подвального типа, двухходовой по охлаждающей воде (перегородки в водяной камере расположены горизонтально, однопоточный. Такое решение позволило уменьшить число подводящих и сливных водоводов циркуляционной воды и, как следствие, облегчило компоновку всего турбоагрегата в целом (основная сложность — большие диаметры водоводов. Применение однопоточных конденсаторов привело к их объединению по паровому пространству (перепускной патрубок для предотвращения полной потери мощности блока при вынужденном отключении одного из конденсаторов. Перепускные патрубки выполнены с системой компенсаторов, которая, с одной стороны, обеспечивает компенсацию температурных удлинений ЦНД от своих фикс-пунктов, ас другой восприятие усилий от барометрического давления на стенки переходного патрубка в зоне расположения компенсаторов. Конструкция крышек подвода и слива охлаждающей воды при нижнем расположении обоих водяных патрубков обеспе- 123 Рис. 3.13. Типовая конструкция конденсатора турбин К, К, К 3000 ХТЗ: трубный пучок трубки сливные тупиковый канал для пара 4 — боковой канал для пара 5— щиты паровые 6— воздухоохладитель; 7— правый конденсатор 8— левый конденсатор 9—конденсатосборник; 10— задняя (поворотная) водяная камера 11— пружинная опора 12— передняя водяная камера 13— входной патрубок горловина 14— приемно-сбросное устройство 75— перпускной патрубок А—выход пара из турбины Б—вход сбрасываемого в конденсатор пара В отсос паровоздушной смеси Г — подвод охлаждающей воды Д — слив охлаждающей воды Е — отвод конденсата 124 чивает подвод воды в нижнюю половину трубного пучка (I хода слива — из верхней половины (II ход. Конструкцию водяной камеры см. §3.6. Трубный пучок 1 выполнен с центральным отсосом воздуха в виде ленты, симметрично для каждой половины кондесато- ра (относительно вертикальной оси. В центральной части и у боковых стенок конденсатора предусмотрены проходы для пара. Ширина сквозных проходов 4 также, как и тупиковых проходов 3 в ленте трубного пучка, определялась [58] расчетным путем из условия допустимости скорости пара 120-130 мс. Принятая компоновка трубного пучка в виде многократно свернутой ленты и размещения на выступающих участках пучка разреженных зубцов существенно увеличивает общий периметр трубного пучка, и тем самым достигается [58] сравнительно невысокая скорость пара в периферийных рядах трубок 50—60 мс. Хотя входная скорость и невелика для предотвращения эрозионного износа трубок первого походу пара ряда, толщина стенки у них увеличена до 2 мм (у остальных мм. В зависимости от места расположения ленты походам воды (узкая лента в глубине пучка, более широкая — по периферии выступающих частей ленты) число рядов трубок в ленте составляет 12—14. Кроме того, ширина ленты зависит от конкретного расположения трубок по зонам. Поверхность воздухоохладителя 6 во всех рассматриваемых конденсаторах составляет 8—10% от всей поверхности охлаждения конденсаторов. Воздухоохладитель 6 расположен во внутренней части трубного пучка. Походу движения паровоздушной смеси место отсоса выполнено резко суживающимся (отделено паровыми щитами 5), благодаря чему походу движения скорость смеси возрастает. Это способствует интенсификации теплообмена, а также снижению температуры и удельного объема отсасываемой смеси. Конденсатор имеет дополнительные конструктивные элементы, повышающие эффективность трубного пучка икон денсатора в целом — сливные трубки 2, паровые щиты 5, специальная вварка конденсатосборников в корпус (см. §3.7) и пр, Конструктивное оформление этих элементов показано на рис. 3.14. Назначение этих элементов — предотвратить переохлаждение конденсата и его аэрацию, свести до минимума потери теплоты с охлаждающей водой. 125 Улавливание конденсата сливными трубками (см. выше) способствует, кроме того, уменьшению общего парового сопротивления конденсатора, так как при этом обеспечивается свободный доступ пара в тупиковые проходы трубного пучка. Этой же цели частично служат установленные во внутренних проходах трубного пучка паровые щиты, по которым попадающий на них конденсат также отводится к трубным досками промежуточным перегородками через вырезы в щитах (см. рис. 3.14) сливается в нижнюю часть конденсатора. Для выравнивания давления паровоздушной смеси по обе стороны щита предусмотрены вварные втулки, выступающие над щитом с верхней стороны. Через отверстия в этих втулках выравнивается давление в зонах трубного пучка по обе стороны щита, а выступающие части втулок предотвращают перекрытие отверстии конденсатом, стекающим по щитам. Из условий транспортировки по железной дороге конденсатор не может быть полностью собран на заводе, и поэтому предусмотрено его изготовление в виде отдельных транспортабельных блоков, сборка и сварка которых выполняются на монтажной площадке. Корпус конденсатора (сварной, прямоугольной формы) выполнен из четырех продольных частей, входной патрубок (горловина) — из двух частей, отдельно поставляются водяные камеры (передняя и задняя, специальные опорные рамы конденсатора, блоки опор и другие узлы. Каждая продольная часть корпуса для обеспечения соосности отверстий в трубных досках и промежуточных перегородках изготавливается на специальных блоках с соответствующей центровкой трубных досок по отверстиям при помощи струны. Для сохранения в процессе транспортировки геометрических форм и размеров свариваемых на монтаже частей корпуса, входного патрубка (горловины) и водяных камер перечисленные элементы временно укрепляются швеллерами жесткости, которые затем удаляются в процессе сборки узлов. Входной патрубок (горловина) конденсатора 13 представляет собой коробчатую сварную конструкцию (см. рис. 3.13). Для ужесточения стенок внутри патрубка вварены продольные и поперечные распорные стержни (в несколько ярусов, которые одновременно являются опорами для паропроводов, проходящих от ЦНД через патрубок к подогревателям системы регенерации. 126 Рис. 3.14. Конструкция отдельных узлов конденсатора а — установка паровых щитов б — установка и схема работы деаэрационного конденсатосборника; 1 — передняя трубная доска промежуточная перегородка задняя трубная доска 4— паровой щит вырез в паровом щите крепление щита к трубной доске крепление щита к промежуточной перегородке 8— днище конденсатора 9— конденсатосборник; 10— перфорированный лист конденсатосбор¬ ника; А — вход отработавшего пара Б — на вход в воздухоохладитель 127 Во входном патрубке также расположены приемно-сброс- ные устройства 14, приварка которых к стенке патрубка осуществляется при монтаже конденсатора. Конструктивная схема одного из вариантов приемно-сброс- ного устройства, применяемого в конденсаторах ХТЗ, показана на рис. 3.15. Впрыском конденсата Б можно регулировать температуру сбрасываемого пара А перед входом в конденсатор. Сбрасываемый в конденсатор пар в отличие от основного потока пара обычно поступает с некоторым перегревом, что обеспечивает испарение впрыскиваемого конденсата. Для придания общей жесткости конденсатору к его днищу приварены две (по одной с каждой стороны) продольные Т-образного сечения сварные балки, через которые нагрузка передается на четыре пружинные опоры 11, расположенные вдоль корпуса конденсатора подвес каждой стороны. На рис. 3.16 показана конструкция конденсатора К турбины K-500-60/1500 ХТЗ. Впервые в отечественной практике турбостроения, применены ЦНД с боковым, расположением конденсаторов. Такая схема позволяет решить задачу размещения большой поверхности охлаждения в корпусе конденсатора. При проектировании схем с бесподвальным конденсатором практически отсутствуют ограничения, связанные сих размещением в проеме фундамента, которые приходится учитывать при подвальном исполнении конденсаторов. Несомненным достоинством боковых конденсаторов является снижение высоты отметки расположения турбины и, следовательно, меньшая высота фундамента, что важно для больших габаритов и масс тихоходных турбоагрегатов. Кроме того, более равномерный выход пара из последней ступени ЦНД обеспечивает меньшие потери в выходном патрубке и меньшую окружную неравномерность потока за этой ступенью. Отработавший пар в турбине из двухпоточного ЦНД поступает в два боковых конденсатора, расположенных по обе стороны ЦНД. Каждый из конденсаторов двухходовой, двух- поточный поводе и соединен с четырьмя выхлопами одной стороны ЦНД патрубком 7, имеющим общий выхлоп на стороне конденсатора. Потоки 10, 11, одинаковые по конструктивному исполнению, расположены один над другим по вертикали в два яруса. Применение такой двухпоточной конструкции конденсато- 128 Рис. 3.15. Конструктивная схема приемно-сбросного устройства, применяемого в конденсаторах ХТЗ: 1 — увлажнитель пара 2 — корпус 3 — кольцевые кожухи 4 — патрубок 5 — конденсатор А — подвод сбрасываемого пара Б—подвод охлаждающего конденсата ров позволяет использовать для нижних потоков 11 циркуляционные насосы с меньшим напором, а для верхних — с большим при подаче в каждый поток половины суммарного расхода охлаждающей воды на все конденсаторы. В передней водяной камере каждого потока установлена вертикальная перегородка, которая создает условия для двух подводов охлаждающей воды, причем первый подвод А расположен в нижней части камеры у наружной стенки конденсатора в зоне воздухоохладителей 2, а отвод В — в верхней. Подвод Б и отвод Г охлаждающей воды в нижнем потоке осуществляются в нижней части водяной камеры. Продольные размеры выходами ЦНД и их размеры по высоте (с учетом диффузорности переходных патрубков) являются определящими при выборе длины и высоты конденсатора. Поскольку высота конденсатора однозначно определяется высотой выхлопных патрубков ЦНД, то ширина его определяется количеством охлаждающих трубок, образующих поверхность охлаждения конденсатора. Следовательно, увеличение поверхности охлаждения конденсатора при боковом выхлопе пара осуществляется за счет увеличения ширины трубного пучка (ширины конденсатора. Компоновка трубного пучка 1 также, как ив подвальных конденсаторах, выполнена в виде многократно свернутой лен 130 Рис. 3.16. Конденсатор К ХТЗ: 1 — трубный пучок 2 — воздухоохладитель; 3 — паровые щиты 4 — правый конденсатор 5— деаэрационное устройство 6 — конденсатосборник; 7— входной патрубок 8— приемно-сбросное устройство 9— опора боковая 10— верхний поток по охлаждающей воде нижний поток (по охлаждающей воде 12— опора нижняя стержневая однорядная 13 — опора нижняя стержневая двухрядная 14 — левый конденсатор водяная камера задняя (поворотная 16— водяная камера передняя А—вход охлаждающей воды в верхний поток Б—вход охлаждающей воды в нижний поток В—выход охлаждающей воды из верхнего потока Г выход охлаждающей воды из нижнего потока Д — вход пара в конденсатор Ж отсос паровоздушной смеси З — подвод к приемно-сбросному устройству ты, однако с учетом бокового, несколько наклонного к горизонтальной плоскости направления потока пара из ЦНД (см. рис. 3.4). По внешнему периметру ленты имеются достаточно глубокие и широкие проходы для пара, что дало возможность снизить среднюю скорость пара на входе в пучок и уменьшить толщину ленты. Между отдельными частями трубного пучка предусмотрены каналы для прохода пара, направление которых совпадает с направлением движения пара в выхлопном патрубке турбины. В данном случае фактически применена так называемая горизонтальная модульная компоновка трубного пучка, главной особенностью которой является разделение всего трубного пучка наряд совершенно идентичных элементов, в каждом из которых имеется зона воздухоохладителя. В каждом конденсаторе в вертикальном направлении выделены четыре зоны удаления воздуха 2, расположенные во внутренней части ленты и обслуживающие каждая свою четверть основного трубного пучка 1. Отсос воздуха из вохдухо- охладителя 2, отделенного щитами от основного трубного пучка, осуществляется через каналы коробчатого сечения. Далее через вырезы в стенке корпуса конденсатора воздух поступает в коллекторы, расположенные снаружи корпуса, которые одновременно являются его элементами жесткости. Применение паровых щитов, расположенных во внутренних проходах трубного пучка, а также сливных трубок (см. выше, располагаемых под лентой пучка каждого парового прохода, обеспечивает отводи слив конденсата по промежуточным перегородкам, что предотвращает (снижает) его переохлаждение и аэрацию, а также уменьшает паровое сопротивление конденсатора. Деаэрация конденсата в трубном пучке осуществляется специальной, постоянно действующей деаэрационной установкой струйного типа (см. §3.7). Поскольку конденсаторы могут 131 отключаться попарно по потокам (верхние или нижние половины каждого конденсатора, деаэрационное устройство 5 предусмотрено в каждом потоке — на двух уровнях по высоте конденсатора. Каждый конденсатор турбины двумя патрубками 7 соединен с четырьмя выходными патрубками турбины через линзовый компенсатор. Высота патрубка 7 соответствует высоте конденсатора, а ширина — половине его длины. Соединения патрубков 7 с конденсатором и с выходными патрубками турбины неразъемные, сварные. При таком соединении ЦНД с конденсатором возникают значительные боковые усилия, действующие на корпус конденсатора в сторону ЦНД и определяемые перепадом в 0,1 МПа и площадью его выходных патрубков. Усилия на каждый конденсатор составляют примерно 500 т и передаются на фундамент турбины гибкими боковыми опорами из труб, устанавливаемыми по обе стороны трубного пучка между конденсатором и фундаментом турбины (на рис. 3.16 не показаны) [58]. Нагрузка от конденсатора с водой воспринимается системой гибких стержней 12, 13, расположенных вдоль конденсатора под каждой трубной доской. С наружной стороны конденсатора опора 12 имеет один ряд стержней, ас внутренней стороны — два ряда 13. Опоры жестко заделываются в элементы конструкции нижней плиты фундамента и привариваются к конденсатору. Окончательная сборка и сварка конденсатора осуществляются на электростанции. Корпус каждого конденсатора состоит из восьми транспортабельных блоков. Из-за больших габаритов каждый идентичный элемент трубной системы дополнительно разделен на две части походам охлаждающей воды. Деление конденсатора на продольные блоки обеспечивает сохранение соосности отверстий под трубки. Входной (переходной) патрубок 7 состоит из четырех блоков, свариваемых также на электростанции. На боковых вертикальных стенках этих патрубков (по два на каждом конденсаторе) установлены выносные приемно-сбросные устройства 8 аналогично описанному выше, см. рис. Производительность устройства определяется условиями расхолаживания реактора при аварийной ситуации и составляет 60% полного расхода пара через стопорный клапан турбины D 0 . Наряду с указанными выше достоинствами боковых конденсаторов такое решение [53] имеет и ряд недостатков, основными из которых являются затруднен доступ к ЦНД при обслуживании, ревизии и ремонтах большая протяженность соединений, находящихся под разрежением, что может вызывать повышенные присосы воздуха при гидравлической опрессовке конденсатора необходимо заливать водой и турбину, уплотнения которой требуют при этом герметизации. Кроме того, уровень конденсата в конденсаторе изначально приближен к проточной части турбины, что может привести к его забросу в турбину на отдельных режимах ее работы. В турбине К применены одноходовые боковые конденсаторы, аналогичные вышеописанным, однако с каждой стороны турбины расположено потри последовательно включенных по охлаждающей воде корпуса (из-за недостаточной длины поставляемых трубок. При этом возникают дополнительные эксплуатационные проблемы затруднена чистка трубок в среднем корпусе исключена возможность механизации выемки из среднего корпуса конденсатора трубок для их замены и установки новых трубок, которые должны вставляться через проемы в крайних корпусах, что увеличивает трудоемкость и продолжительность проведения ремонтов. Опыт эксплуатации турбин ХТЗ с боковыми конденсаторами показывает удовлетворительную возможность их эксплуатации. Необходимо иметь ввиду, что в более поздней модификации турбины К ХТЗ применены подвальные конденсаторы К с поперечным расположением относительно оси турбины. Длина трубок в конденсаторах составляет м. Компоновка трубок — модульная, аналогично изображенной на рис. 3.7. На рис. 3.17 показан общий вид конденсатора 300-КЦС-1 (3) турбины К ЛМЗ. Компоновка трубного пучка данного конденсатора дана ранее (см. рис. 3.3). Трубный пучок имеет ленточную компоновку с вертикальным расположением петель ленты, обеспечен широкий фронт натекания пара. Воздухоохладитель выделен в нижней части пучка, отсос боковой. Охлаждающие трубки завальцованы в трубные доски толщиной 28 мм и уплотнены после этого битумом или саециальным резиновым покрытием. Корпус конденсатора практически прямоугольной формы сваривается при монтаже из шестнадцати отдельных блоков. 133 Конденсатор выполнен двухходовым с двумя раздельными потоками циркуляционной воды. Для этого каждая из передних водяных камер разделена вертикальной перегородкой. Подвод циркуляционной воды выполнен во внешние части корпуса, в зону, где расположен воздухоохладитель. Крышки водяных камер и трубные доски скреплены анкерными связями. Конденсатор имеет два деаэрационных конденсатосборни- ка. Для подогрева в них конденсата используется пар из шестого отбора турбины. Конденсатор оборудован солевыми отсеками для обнаружения и улавливания конденсата, загрязненного присосами циркуляционной воды, отсеки расположены между основными трубными досками и ближайшими к ним промежуточными перегородками. На основе периодически проводимого химического анализа воды из солевых отсеков делается заключение о герметичности вальцовочного соединения труб конденсора. 7300 Рис. 3.17. Общий вид конденсатора 300-КЦС-1 (3) ЛМЗ 134 В горловине конденсатора установлен ряд вспомогательных устройств, необходимых для работы ПТУ. Два пускосбросных устройства служат для сброса пара в конденсатор припусках и остановах турбины. Каждое из устройств представляет собой трубу 0 600 мм с большим количеством отверстий, проходя через которые, пар снижает свое давление, и внутри трубы помещена вторая труба 0 150 мм, из которой через большое количество мелких сверлений распыливается конденсат, подаваемый из напорной линии конденсатных насосов. Этим достигается охлаждение сбрасываемого во внешнюю трубу пара. По двум трубопроводам, установленным в горловине, подводится обессоленная вода для подпитки водяного контура турбоустановки, деаэрация этого потока воды производится в конденсаторе. Через горловину конденсатора проходят и трубопроводы последних отборов ЦНД, из которых пар поступает в подогреватели регенеративной системы подогрева питательной воды. Конструкции конденсаторов турбин К ЛМЗ различных модификаций претерпели ряд существенных изменений. Первая модификация конденсационной установки одновальной турбины К ЛМЗ включала в себя три корпуса, расположенные каждый под отдельным ЦНД поперек оси турбины. Каждый конденсатор двухходовой, общая поверхность охлаждения трех корпусов 35 025 мВ дальнейшем завод перешел к аксиальному расположению корпусов конденсаторов. Конденсационная установка турбины К ЛМЗ состоит из двух корпусов, расположенных под турбиной вдоль оси. Общая площадь поверхности охлаждения двух корпусов 41 200 мВ конденсаторе применен трубный пучок с углом наклона к горизонту 3 °15' (эффективность и целесообразность применения наклона рассмотрены в §6.3). В данной и последующих модификациях турбин конденсаторы соединены по охлаждающей воде последовательно, те. вода проходит через первый (холодный) корпус в один ход два потока, а затем из промежуточной водяной камеры, соединяющей между собой корпуса, через второй корпус (теплый) тоже в один ход. 135 Давление пара в обоих корпусах конденсаторов турбины К одинаковое, те. секционирование подавлению не предусмотрено. В верхней части корпусов конденсаторов турбины этой модификации имеется патрубок, соединяющий между собой их паровое пространство. В нижней части корпуса также соединены по пару и конденсату. Конденсаторы двухпоточ- ные, что позволяет отключить для ремонта и чистки одну из половин корпусов конденсаторов без останова турбины (с соответствующей ее разгрузкой. При этом допустимая нагрузка турбины определяется температурой ее выхлопной части, которая не должна [46] превышать 60 С. Компоновка трубного пучка этой и всех последующих модификаций конденсатора турбины К ЛМЗ представлена на рис. 3.8 и описана в §3.2. На рис. 3.18 показан общий вид двух конденсаторов 800-КЦС-4 турбины К ЛМЗ. Принципиальное отличие данных конденсаторов от предыдущей модификации заключается в секционировании каждого конденсатора подавлению пара — корпуса конденсаторов по паровой стороне не сообщаются. Последовательное включение корпусов аксиальных конденсаторов позволило ограничить длину применяемых трубок - (весьма существенное преимущество) и достаточно просто осуществить их секционирование. В первом походу воды корпусе устанавливается более низкое давление пара, чем во втором. Холодный корпус с более глубоким вакуумом образует первую ступень конденсации пара, а теплый корпус с меньшим вакуумом — вторую ступень. Среднее давление пара при этом оказывается меньше, чем при одинаковом давлении в корпусах, последовательно соединенных по охлаждающей воде. Благодаря этому удается повысить экономичность турбоустановки в целом (см. §1.2). Несконденсировавшаяся паровоздушная смесь из корпусов конденсаторов отводится к отсасывающему устройству последовательно. Из корпуса с повышенным давлением паровоздушная смесь отводится по сборным коллекторам (см. рис. 3.8), проходящим по всей длине корпуса и через промежуточную водяную камеру, в корпус пониженного давления. Из этого корпуса пароводушная смесь по двум трубопроводам, 136 Рис. 3.18. Общий вид конденсаторов 800-КЦС-4 ЛМЗ выведенным через водяную камеру (иногда через боковую стенку, отсасывается воздушным насосом. Конденсат в данной конденсационной установке удаляется из корпуса с повышенным давлением (схему удаления и деа¬ эрации конденсата см. §3.7). Каждый корпус конденсатора по условиям перевозки делится на отдельные транспортабельные блоки, которые свариваются при монтаже на электростанции. Установка и развальцовка трубок в трубные доски производится после монтажа конденсатора. В целях противокоррозионной защиты детали, контактирующие с охлаждающей водой, после монтажа покрываются изолирующими материалами на основе эпоксидных или битумных составов. При этом покрытие трубных досок является дополнительным уплотнением мест соединения трубок с трубными досками. Конденсаторы устанавливаются на пружинных опорах, нагруженных весом полностью собранных конструкций, без воды. Вес конденсата и циркуляционной воды, находящейся 137 в конденсаторе, передается на опоры турбин и нагружает верхний пояс фундамента. Масса конденсаторной группы около 1100 т, масса циркуляционной воды в конденсаторной группе около 430 т, воды, помещающейся в паровом пространстве при гидравлических испытаниях конденсатора, 1700 т. Компенсация несоответствия тепловых расширений ЦНД и корпусов конденсаторов достигается применением линзовых компенсаторов, установленных на соединительных патрубках среднего ЦНД и на корпусах конденсатора около водяных камер. В верхних частях корпусов конденсаторов, примыкающих к выхлопным патрубкам турбины (к каждому корпусу присоединяется три выходных патрубка ЦНД), размещаются паропроводы восьмого регенеративного отбора и пароприемные устройства для пара, сбрасываемого из котла через БРОУ и пусковые сепараторы в период его растопки и пуска, останова и аварийного сброса нагрузки турбины. Для охлаждения сбрасываемого пара в приемном устройстве конденсатора предусматривается подвод конденсата от напорной линии конден- сатных насосов. Корпус имеет сварную конструкцию. На фланцах закрепляются только крышки водяных камер. Конденсаторная группа имеет также устройство для отбора проб конденсата из четырех отсеков каждого корпуса с целью определения его засоленности и для приема обессоленной воды. Расширители дренажей, устанавливаемые в нижней части корпуса конденсатора, рассчитаны на прием дренажей как из самой турбины, таки из основных трубопроводов блока при их прогреве. Конденсаторы теплофикационных турбин ТМЗ, наряду с основным, имеют встроенный трубный пучок со своими водяными камерами и независимыми подводом и отводом охлаждающей (нагреваемой) воды. Поверхность теплообмена встроенного пучка обычно составляет 15—25% от общей поверхности теплообмена конденсатора. Например, у конденсаторов турбин Т - 18%, турбин ПТ-135/165-130/ 15 — 23%, турбин Т — 24%. Необходимость такого специально выделенного пучка определяется следующими основными соображениями. В теплофикационных турбинах на режимах работы с тепловой нагрузкой имеется пропуск пара в конденсатор, служащий для охлаждения ступеней ЦНД. Потери теплоты в конденсаторе на этих режимах работы могут быть сведены к минимуму или полностью исключены, в частности, использованием теплоты пара, поступающего в конденсатор, в цикле электростанции, например, для подогрева обратной сетевой воды или подпиточной воды тепловых сетей. К основному трубному пучку конденсатора предусматривается подвод циркуляционной воды, а к встроенному пучку — циркуляционной воды и воды тепловых сетей (обратной сетевой или подпиточной). На режиме работы турбины с конденсационной выработкой электроэнергии в основной и встроенный трубные пучки или только в основной пучок) поступает циркуляционная вода, подвод сетевой воды к встроенному пучку на этом режиме работы турбины отключен. При работе турбины на теплофикационном режиме с ограниченным пропуском пара в конденсатор отключается подвод циркуляционной воды к основному и встроенному пучкам, а встроенный пучок охлаждается сетевой или подпиточной водой. Переход с одного режима на другой производится на ходу, без останова турбины. На рис. 3.19 в качестве примера показана конструкция конденсатора К турбины Т ТМЗ. Конденсатор расположен поперек оси турбины, приварен к выходному патрубку и дополнительно опирается на пружинные опоры. Основные трубные пучки 3 размещены симметрично относительно оси турбины компоновка трубок в пучке ленточная с треугольной разбивкой. Воздухоохладитель 6 выделен в самостоятельный пучок (с помощью направляющих щитов по паровой стороне конденсатора. Конденсатор двух- поточный, двухходовой перегородки 7 передних водяных камер делят трубный пучок на две части таким образом, что трубный пучок воздухоохладителя 6 охлаждается первым ходом воды. Встроенный трубный пучок 4 расположен на оси конденсатора, имеет свои водяные камеры и индивидуальный отсос воздуха. Разбивка трубного пучка также треугольная. Основные трубные доски конденсатора общие как для основного трубного пучка, таки для встроенного. Встроенный пучок 139 Рис. 3.19. Конденсатор К2-14000-1ТМЗ (вид сбоку со снятыми крышками основной водяной камеры и камеры встроенного пучка у половины конденсатора 1 — корпус ЦНД; 2 — встроенный ПНД; 3 — основной трубный пучок 4 — встроенный трубный пучок 5 — конденсатосборник; 6 — воздухоохладитель; 7 — перегородка водяной камеры, делящая ее на два хода 140 однопоточный, четырехходовой поводе (возможен переход на двухходовой вариант. Корпус конденсатора цельносварной с приваренными водяными камерами. Фланцевые соединения предусмотрены только на крышках водяных камер. В горловину конденсатора, кроме пускосбросного устройства и подвода химически очищенной воды, встроен подогреватель низкого давления (ПНД-1). Конденсатор снабжен деаэрационным коденсатосборником см. §3.7). Анализ типовых конструкций конденсаторов паровых турбин различных турбинных заводов наглядно показывает, что имеется ряд базовых решений, которые позволяют обеспечить необходимые технико-экономические показатели конденсаторов и турбоустановок в целом. В тоже время обращает на себя внимание практически полное отсутствие унификации в элементах конструкций конденсаторов (и конденсационных установок в целом) различных турбинных заводов, что, по-видимому, объясняется различиями в традициях и опыте проектирования этого оборудования паровых турбин. |