ОПЫТ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИСТЕМ ШАРИКОВОЙ ОЧИСТКИ КОНДЕНСАТОРОВ ТУРБИН II-Й ОЧЕРЕДИ
ЛЕНИНГРАДСКОЙ АЭС
Филиал » Ленинградская АЭС
В настоящее время все больше внимания уделяется вопросам повышения эффективности выработки электроэнергии на АЭС. Одним из направлений повышения мощности турбоагрегатов является улучшение условий теплопередачи в конденсаторах турбин.
Применяемые для охлаждения на электростанциях поверхностные воды содержат растворенные и нерастворенные вещества, которые, в зависимости от региона, сильно различаются по своему количеству и составу. Нежелательное выпадение этих веществ в виде отложений на внутренних поверхностях охлаждающих трубок называется микрозагрязнениями.
Выделяют несколько типов микрозагрязнений:
- выпадение частиц (седиментация). Взвешенные вещества в охлаждающей воде осаждаются на внутренних поверхностях охлаждающих трубок теплообменника;
- кристаллизация (выпадение осадка). Происходит в основном из-за наличия в охлаждающей воде нерастворимых неорганических солей, которые с увеличивающимися тепловыми нагрузками переходят границу растворимости и откладываются в качестве твердых отложений;
- коррозия. Коррозионные загрязнения возникают в результате реакции материала труб с охлаждающей водой;
- биологические отложения. Они возникают вследствие колонизации различных организмов и отложений продуктов обмена их веществ.
Микрозагрязнения снижают теплопередачу в охлаждающих трубках, существенно снижая, тем самым, эффективность работы конденсатора.
Потери производительности такого рода лежат в пределах 6-22 МВт(э) для блока АЭС электрической мощностью 1000 МВт.
В качестве ориентировочных данных для оценки величины потерь на электростанциях по причине микрозагрязнений может служить следующая информация:
- микрозагрязнения повышают тепловой расход турбоустановки на 1-2%;
- вызванный микрозагрязнениями рост давления в конденсаторе на 10 мбар ведет к потерям в электрической мощности от 0,7 до 1,8%.
Особенностью системы охлаждения конденсаторов на Ленинградской АЭС является использование в качестве охлаждающей жидкости морской воды Финского залива. Проведенные исследования трубных систем конденсаторов турбин показали наличие органических и шламовых отложений на внутренних поверхностях трубок, приводящих к питинговой коррозии и увеличению термического сопротивления стенки трубок. В результате коррозии появляются течи морской воды в паровое пространство конденсаторов, что приводит к нарушению водно-химического режима основного конденсата и, как следствие, к повышенной нагрузке на ионообменные фильтры.
За последние годы для борьбы с микрозагрязнениями, снижения теплорасхода и повышения электрической мощности турбоустановок на большинстве российских АЭС, в том числе и на Ленинградской, были установлены системы шариковой очистки конденсаторов турбин.
Системы шариковой очистки конденсаторов турбин (СШО) предназначены для предотвращения загрязнения охлаждающих трубок и возникновения отложений на них со стороны охлаждающей воды, за счет циркуляции шариков в трубной системе конденсатора. Совместно с СШО используется система предварительной фильтрации воды, поступающей на охлаждение конденсаторов турбин, которая включает в себя фильтры предварительной очистки [1].
Эксплуатация [2]
Эксплуатация в режиме очистки (рис. 1)
Очищающие шарики через ввод (1) на входе конденсатора попадают в трубопровод охлаждающей воды. В потоке воды шарики распределяются и, проходя через охлаждающие трубки, очищают их внутреннюю поверхность. Далее шарики улавливаются ситовым устройством (2), находящимся в выходном циркводоводе, и при помощи насоса (3а), проходя через шлюз для шариков (3b), возвращаются в конденсатор. Этот процесс происходит непрерывно.
Рис. 1 Конденсатор с установленной системой шариковой очистки
Выгрузка очищающих шариков
В зависимости от состояния охлаждающих трубок очищающие шарики подвергаются нагрузке различной степени интенсивности и при истирании их до внутреннего диаметра охлаждающей трубки должны быть заменены новой партией. В среднем замена шариков производится 1 раз в 3 недели.
Необходимо отметить, что для получения максимальной эффективности от работы СШО, важно выбрать соответствующий тип очищающих шариков, который зависит от материала и внутреннего диаметра охлаждающих трубок, типа охлаждающей воды, а также специфики гидравлических условий систем охлаждения.
Сравнение основных показателей эффективности работы конденсационной установки на энергоблоке с системой шариковой очистки и без нее.
В течение 2004, 2005 годов на II-й очереди Ленинградской АЭС в работе находились два вида конденсационных установок: с установленной системой шариковой очистки (4-й энергоблок) и без неё (3-й энергоблок). Это позволило, с учетом прочих равных условий (температура морской воды) и различий (количество дефектных трубок, нагрузка на ТГ, вакуум и т. п.), наглядно сравнить показатели эффективности применения СШО.
В таблице №1 показаны выдержки из журнала состояния оборудования ТЦ-2 Ленинградской АЭС [3]:
Нагрузка на все ТГ – номинальная (500Мвт)
Таблица №1. Параметры работы конденсаторов турбин в летнее (июнь) и зимнее (январь) время
№ ТГ | Июнь | Январь | ||||
Темп. напор,°С | Ср. знач. темп. напора, °С | ∆T, °С | Темп. напор,°С | Ср. знач. темп. напора, °С | ∆T, °С | |
5 | 13,3 | 12,9 | 7,25 | 12,8 | 11,7 | 5,20 |
6 | 12,5 | 10,6 | ||||
7 | 5,3 | 5,65 | 6,2 | 6,5 | ||
8 | 6 | 6,8 |
Из таблицы можно сделать следующие выводы:
1. Величина температурного напора конденсаторов с СШО несколько ниже, что говорит о повышении экономичности турбоустановки, более полном использовании энергии пара.
2. Работа СШО особенно эффективна в летнее время, когда имеет место наиболее неблагоприятный период в отношении загрязнения охлаждающих трубок конденсатора биологическими отложениями: тина, микроорганизмы, мелкие водоросли и т. п.
Исходя из опыта эксплуатации, можно выявить следующие преимущества:
1. Уменьшение температурного напора, вследствие улучшения условий теплопередачи между конденсирующимся паром и морской (охлаждающей) водой, что достигается за счет очистки внутренней теплопередающей поверхности охлаждающих трубок конденсатора.
2. Удобство ремонта и обслуживания конденсационной установки. При вскрытии конденсатора отсутствуют органические отложения на стенках и трубных досках, затрудняющие осмотр и ремонт внутренних поверхностей конденсаторов.
3. Система предварительной очистки морской воды, устанавливаемая совместно с системой шариковой очистки, позволяет исключить из схемы турбоустановки ненадежные, неудобные в обслуживании и ремонте фильтры морской воды, установленные на отводах к цеховым потребителям.
4. Легкость в обслуживании системы шариковой очистки, обусловленная применением полностью автоматизированного управления, реализованного на микропроцессорных схемах.
К недостаткам можно отнести следующее:
1. Эффективность работы шариковой очистки во многом определяется состоянием (износом) охлаждающих трубок. Длительно эксплуатируемые конденсаторы, как правило, имеют множество неплотностей и применение очищающих шариков ведет к увеличению содержания хлора в конденсатно-питательном тракте.
2. В штормовых условиях, характерных для нашего региона, система предварительной очистки морской воды снижает надежность линии подачи охлаждающей воды в конденсатор. При аварии фильтра предварительной очистки, подача охлаждающей воды в конденсатор невозможна, т. е. неизбежно отключение конденсатора с предварительным снижением уровня электрической мощности всего турбоагрегата.
3. Отсутствие ремонтной документации на поставляемое оборудование, т. е. при ситуации приведенной выше, потери показателя КИУМ (коэффициент использования установленной мощности) возрастают в зависимости от времени прибытия представителей фирмы производителя СШО для устранения дефекта.
4. Качество используемых материалов для трубопроводов системы шариковой очистки не соответствует условиям работы в морской воде. Через два года эксплуатации большинство трубопроводов, изготовленных из стали марки Ст. 20, с толщиной стенки 3,5мм вышли из строя в следствие износа и появления многочисленных свищей.
Заключение
Опыт эксплуатации системы шариковой очистки в течение 4-х лет на 4-м энергоблоке и 2-х лет на 3-м энергоблоке Ленинградской АЭС показал, что решение о применении данной системы необходимо принимать в комплексе с выполнением ряда условий:
- выявление и замена дефектных трубок конденсатора или нанесение на внутреннюю поверхность охлаждающих трубок антикоррозионного покрытия перед началом эксплуатации;
- применение материалов из пластика в качестве обвязки оборудования СШО;
- использование предохранительных, самоподрывных секторов на механических фильтрах предварительной очистки;
- обучение персонала и снабжение его всей необходимой для ремонта документацией.
Литература
1. Инструкция по эксплуатации системы шариковой очистки и фильтра предварительной очистки (Ленинградская АЭС). Инв. № 2Т-284, 2005г.
2. Техническое описание системы шариковой очистки и фильтра предварительной очистки (Ленинградская АЭС). Инв. № 2ТО-241, 2006г.
3. Журнал состояния оборудования ТЦ-2 Ленинградской АЭС.
