Типовая инструкция по эксплуатации конденсатного тракта и системы регенерации низкого давления энергоблоков мощностью 100-800 мвт на ТЭЦ и КЭС (стр. 3 )

Справочное

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

СЗЭМ И ПО ТКЗ

Подогреватели низкого давления выпускаются поверхностного и смешивающего типов. Саратовский завод энергетического машиностроения (СЗЭМ) специализируется на изготовлении только поверхностных ПНД для турбоустановок мощностью от 50 до 300 МВт и с поверхностью теплообмена до 400 м2 для турбоустановок энергоблоков ТЭС и 800 м2 для турбоустановок АЭС.

ПО "Красный котельщик" выпускает подогреватели как поверхностного типа с поверхностью теплообмена более 500 м2 для ТЭС и АЭС, так и смешивающего типа.

ПНД с поверхностью теплообмена 550 м2 и выше устанавливаются на турбоустановках 300 МВт и выше, а смешивающего типа - на 200 МВт и выше.

ПНД предназначены для регенеративного подогрева конденсата в основном при конденсации пара из отборов турбины, а также при охлаждении перегретого пара и конденсата и зависимости от тепловой схемы турбоустановки.

Конденсация греющего пара на трубках подогревателя происходит при температуре насыщения, соответствующей давлению пара в его паровом пространстве. Эта температура насыщения является пределом, до которого могла бы нагреться вода в подогревателе. Однако из-за наличия теплового сопротивления на пути передачи тепла от греющего пара к нагреваемой воде имеет место недогрев воды на 3-5 °С по сравнению с температурой насыщения.

Температурный напор (недогрев воды) является основным критерием эффективности работы подогревателя.

На величину температурного напора оказывает значительное влияние загрязнение трубок поверхностей нагрева (ухудшение коэффициента теплопередачи) и наличие воздуха и неконденсирующихся газов в паровом пространстве подогревателя. Воздух проникает в паровое пространство через неплотности во фланцевых соединениях трубопроводов и подогревателей, водоуказательных стекол и другие узлы подогревателей, работающих под разрежением. Неконденсирующиеся газы поступают в подогреватели с паром из отборов турбины. Наличие воздуха и неконденсирующихся газов существенно ухудшает теплоотдачу от конденсирующегося пара к стенкам трубок поверхности нагрева подогревателя, что приводит к увеличению температурного напора.

Для отвода воздуха и неконденсирующихся газов из корпусов подогревателей предусматривается система отсоса.

Пар, поступающий из отборов турбины к подогревателям, может быть перегретым. Для использования тепла перегрева, а также для охлаждения конденсата греющего пара ниже температуры насыщения поверхность теплообмена конструктивно разделяют на следующие зоны:

- зону охлаждения пара (ОП) - зону, в которой температура стенки выше температуры насыщения; происходит конвективный теплообмен при охлаждении перегретого пара; в этой зоне вода, проходящая по трубкам, может нагреться выше температуры насыщения;

- зону охлаждения конденсата (ОК) - зону, где происходит конвективный теплообмен при охлаждении конденсата греющего пара ниже температуры насыщения;

- зону конденсации пара (КП) - зону, где конденсируется греющий пар.

Основной поверхностью теплообмена во всех ПНД является зона КП. В зависимости от величины перегрева пара, необходимости переохлаждения его конденсата в одном корпусе ПНД могут быть встроены не только поверхность основной зоны КП, но и дополнительно к ней зоны ОП и ОК или ОП И ОК. Примеры двух принципиальных схем движения теплообменивающихся сред ПНД с одной зоной (КП) и с тремя зонами теплообмена (КП, ОК и ОП) представлены на рис. П1.1.

Оптимальной системой регенерации низкого давления для мощных энергоблоков является комбинированная, в которой подогреватели, связанные с вакуумными отборами турбины, переведены на смешивающий принцип. Такие подогреватели установлены на турбоустановках энергоблоков 200, 300, 500 и 800 МВт.

Рис. П1.1. Схема движения теплообменивающихся сред и включения зон в ПНД:

а - с одной зоной (КП) и двумя ходами воды (I и II) в трубной системе; б - с тремя зонами (ОП, КП и ОК и четырьмя ходами воды (I, II, III и IV) в трубной системе

Все подогреватели, выпускаемые СЗЭМ, имеют вертикальное исполнение и фланцевый разъем на корпусе.

Наиболее распространенной конструктивной схемой ПНД является подогреватель типа ПН (рис. П1.2). Он состоит из следующих основных узлов: водяной камеры, трубной системы и корпуса. В водяной камере установлена перегородка, разделяющая ее на три отсека и создающая четыре хода основного конденсата в трубной системе.

Трубная доска крепится между фланцами камеры и корпуса. Плотность между трубной доской и фланцами, а также между перегородками водяной камеры и трубной доской обеспечивается с помощью паронитовых прокладок толщиной 1-1,5 мм. К отсекам водяной камеры приварены патрубки А, Б основного конденсата. В водяной камере шесть анкерных шпилек соединены с трубной доской на резьбе. Через камеру шпильки проходят в трубках, верхняя кромка которых приварена к крышке.

В отверстия трубной доски завальцованы концы труб поверхности теплообмена. Жесткость их обеспечивается перегородками, приваренными к каркасу трубной системы (швеллеры и трубы, приваренные к трубной доске).

Между внутренней стенкой корпуса и наружным диаметром перегородок имеется технологический зазор шириной 15-17 мм для установки трубного пучка в корпус.

В цилиндрической части корпуса приварены патрубки входа греющего пара В и выхода парогазовой смеси, а к эллиптическому днищу корпуса - патрубок выхода конденсата греющего пара Г.

Пар вводится через патрубок В, конденсируется на трубках поверхности теплообмена, а некоторая часть его совместно с неконденсирующимися газами и воздухом выводится через перфорированную трубу. Ввод КГП от вышестоящего подогревателя осуществляется через перфорированную трубу в нижнюю часть корпуса под уровень воды. Сливающийся КГП снизу через патрубок Г в днище выводится из подогревателя.

Наиболее совершенной конструкцией ПНД данного завода являются подогреватели типа ПН-350. В подогревателях этого типа (рис. П1.3) выполнен кожух, плотно облегающий трубный пучок снаружи, который нижней кромкой опущен под уровень конденсата в корпусе, что предотвращает протечки пара помимо трубного пучка. В аппаратах ПНI и ПНIII в нижней части корпуса вварен стакан, который с нижней кромкой образует гидрозатвор. Греющий пар поступает в кольцевое пространство, образованное корпусом и внутренним кожухом, распределяется в нем и затем идет на трубный пучок.

С целью повышения вибрационной надежности трубная система в нижней части дополнительно закреплена отжимными болтами. Все промежуточные перегородки трубного пучка имеют по периферии бортик высотой 50 мм, обеспечивающий сбор и накопление на перегородках КГП, стекающего с расположенных над перегородкой труб. В трубках каркаса трубного пучка на уровне верхних плоскостей направляющих перегородок имеются окна, через которые накопленный конденсат отводится в нижнюю часть корпуса, что препятствует затоплению стекающим по поверхности труб конденсатом ниже расположенных участков труб и в итоге способствует повышению тепловой эффективности пучка.

Рис. П1.2. Общий вид подогревателя ПН:

А - вход основного конденсата; Б - выход основного конденсата; В - подвод греющего пара; Г - отвод конденсата греющего пара; Д - подвод конденсата; Е - подвод парогазовой смеси; Ж - отвод парогазовой смеси

Рис. П1.3. Общий вид подогревателя ПНIII.

Обозначения см. рис. П1.2.

В случае устройства в ПНД встроенного пароохладителя часть трубок, расположенных в центральной зоне корпуса, помещается в кожух прямоугольного сечения. Для образования зоны охладителя конденсата часть трубного пучка выделена в отдельную зону.

Трубная система во всех подогревателях набирается из U-образных трубок диаметром 16 мм и толщиной 1 мм, концы которых завальцованы в трубных досках. В ПНД с площадью теплообмена от 90 до 350 м2 и 800 м2 заводом применяются трубки из латуни Л68, Л070-1 (ГОСТ ) и сплава марки МНЖ5-1 (ГОСТ 492-73). В аппаратах ПН-400 с площадью теплообмена 400 м2, устанавливаемых в схемах блоков мощностью 250 и 300 МВт применяются, как правило, трубки из сплава МНЖ5-1 и нержавеющей стали 08Х18Н10Т (ГОСТ 5632-72).

Во всех ПНД СЗЭМ плоские фланцы начиная с 1985 г. были заменены - воротниковыми.

Характерные, конструктивные особенности подогревателей низкого давления ПО ТКЗ для турбин энергоблоков, работающих на органическом топливе, следующие:

трубные доски соединены с корпусом подогревателя сваркой;

расположение фланцевых разъемов различно: они могут быть расположены на водяных камерах выше трубной доски, а также выше патрубков подвода и отвода основного конденсата, что позволяет не производить отсоединения трубопроводов при ремонтах и осмотрах; могут располагаться на корпусе ниже трубной доски; ряд подогревателей изготовлен без разъема (в этом случае на обечайке или днище, а также в перегородках устанавливаются люки);

кованые воротниковые фланцы с мембранным уплотнением применены как на водяных камерах, так и на корпусах;

анкерные связи не выходят за пределы водяных камер;

трубы поверхности теплообмена выполнены П-образными; на промежуточных перегородках трубного пучка имеются устройства для сбора стекающего по поверхности труб конденсата греющего пара и отвода его из зон пучка в нижнюю часть аппарата;

дополнительное крепление трубной системы в корпусе осуществляется с помощью специальных отжимных болтов, что повышает ее вибрационную надежность;

трубки в трубных досках крепятся вальцовкой;

в ряде аппаратов применяются встроенные зоны ОП и ОК;

на корпусах подогревателей установлены конденсатные бачки для присоединения устройств, фиксирующих положение аварийных уровней воды в корпусе подогревателя и защищающих турбину от возможного попадания в нее воды из подогревателя при внезапных сбросах нагрузки.

В подогревателях низкого давления, изготовляемых ПО ТКЗ, в основном применяются трубки диаметром 16 мм и толщиной стенки 1 мм из сплава МНЖ5-1 (ГОСТ 5632-72). Остальные элементы этих подогревателей изготавливаются из углеродистой стали. На рис. П1.4 приведен чертеж подогревателя типа ПНIV.

ПО ТКЗ также изготавливаются подогреватели низкого давления смешивающего типа, которые установлены на многих турбоустановках энергоблоков 200, 300, 500 и 800 МВт ТЭС.

Смешивающий подогреватель, представляет собой аппарат сварной конструкции вертикального типа с внутренним диаметром 2200 мм и высотой 6000 мм. Основными элементами конструкции являются: верхняя камера, обечайка в сборе, полукорпус нижний, переливное устройство.

Аппарат разделен перегородкой на собственно подогреватель и конденсатосборник. Разделяющая перегородка имеет устройство для слива конденсата в конденсатосборник, оборудованное четырьмя обратными клапанами, и уравнительный патрубок. Подогреватель снабжен переливным устройством, приемная воронка которого расположена на 340 мм выше перегородки.

В верхней части подогревателя расположен тарельчатый блок, выполненный заодно с паровым патрубком и предназначенный для дробления основного конденсата на струи.

На паровом патрубке установлены обратный клапан, выполненный в виде поворотного диска, предотвращающий обратный поток пара в турбину.

В нижней части конденсатосборника установлен кольцевой коллектор ввода конденсата греющего пара из ПНД-3. В конденсатосборник вводится также рециркуляция КЭН, установленных на трубопроводе отвода КГП, и другие сбросы (от уплотнений турбины, из системы обогрева фланцев и шпилек и т. п.). Общий вид смешивающего подогревателя типа ПНСВ-800-2 и схема движения потоков пара и воды представлена на рис. П1.5 и П1.6.

Рис. П1.4. Общий вид подогревателя ПНIV.

Обозначения см. рис. П1.2

Рис. П1.5. Общий вид подогревателя ПНСВ-800-2:

1 - подвод конденсата из уплотнений питательных насосов; 2 - подвод дренажа сетевых подогревателей; 3 - подвод паровоздушной смеси ПНД-3; 4 - подвод основного конденсата; 5 - подвод греющего пара; 6 - отвод паровоздушной смеси; 7 – лаз; 8 - аварийный слив основного конденсата

Рис. П1.6. Схема движения пара и воды подогревателя ПНСВ-890-2:

1 - отвод основного конденсата; 2 - подвод конденсата рециркуляции КЭН-II; 3 - подвод конденсата из уплотнений питательных насосов; 4 - подвод дренажа сетевых подогревателей; 5 - подвоз паровоздушной смеси; 6 - подвод основного конденсата; 7 - подвод греющего пара; 8 – лаз; 9 - подвод дренажа из ПНД-3; 10 - аварийный слив основного конденсата

Основной конденсат через патрубок в верхней части подогревателя поступает в водяную камеру. Через дырчатое дно водяной камеры конденсат стекает на перфорированную тарелку, образуя первый кольцевой струйный пучок. Проходя через тарелку (второй струйный пучок), конденсат поступает в конденсатосборник.

В конденсатосборнике аппарата поддерживается уровень, обеспечивающий постоянный подпор на стороне всасывания КЭН-II. Кроме того, при нормальном уровне - обеспечивается дополнительный нагрев конденсата за счет тепла потока КГП, подводимого из ПНД-3.

Греющий пар через обратный поворотный клапан поступает ко второму струйному пучку. Пересекая струи этого пучка от центра к периферии, пар частично конденсируется. Далее паровой поток проходит через кольцевой зазор между корпусом подогревателя и бортом тарелки и поступает к первому струйному пучку. В этом пучке при движении пара от периферии к центру заканчивается конденсация основной массы. Часть пара вместе с неконденсирующимися газами по кольцевому зазору между водяной камерой и паровой трубой поступает в паровое пространство водяной камеры и частично конденсируется на поверхность конденсата.

Паровоздушная смесь отводится в конденсатор из верхней части водяной камеры. Обратный поворотный клапан на паровом патрубке и клапаны на перегородке предотвращают обратный поток пара в турбину из-за вскипания конденсата, находящегося в конденсатосборнике и в слое на перегородке при сбросах нагрузки блока.

Выравнивание давления в подогревателе происходит через уравнительный патрубок и кольцевую перфорацию в перегородке.

В таблицах П1.1 и П1.2 приведены технические характеристики системы регенерации низкого давления и подогревателей.

Таблица П1.1

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМЫ РЕГЕНЕРАЦИИ НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ

Тип турбоустановки	№ отбора	Расчетные параметры на номинальном режиме	Устанавливаемые ПНД
Номинальный расход основного конденсата, т/ч	Давление, МПа	Температура, °С	Расход, т/ч	№ ПНД	Количество	Тип подогревателя	Завод
ПТ-80/100-130/13 ЛМЗ	4	350	0,410	169	28,4	П4	1	ПНI	СЗЭМ
	5	350	0,088	-	-	П3	1	ПНI
	6	230	0,034	-	-	П2	1	ПНII
	7	-	0,003	-	-	П1	-	Встроен в конденсатор
Т-110/120-130 ТМЗ	4	400	0,570	190	11,4+6,2	П4	1	ПНIVсв	СЗЭМ
	5	400	0,294	133	22,2	П3	1	ПНIVсв
	6	400	0,098	-	7,0	П2	1	ПНIVсв
	7	400	0,037	-	0,6	П1	1	ПНIVсв
ПТ-140/165-130/15 ТМЗ	4	750	0,530	183	32,1	П4	2	ПНV	СЗЭМ
	5	750	0,250	127	32,7	П3	2	ПНII
	6	750	0,080	-	8,4	П2	1	ПНII
	7	750	0,020	-		П1	1	ПНI
Т-180/210-130 ТМЗ	4	490	0,652	360	28,5	П4	1	ПНIII	СЗЭМ
	5	490	0,259	249	21,8	П3	1	ПНIII
	6	490	0,098	152	7,8	П2	1	ПНIII
	7	575	0,049	98	1,6	П1	1	ПНI
Т-185/220-130 ТМЗ	4	750	0,584	185	31,6	П4	1	ПНVм	СЗЭМ
	5	750	0,285	-	33,0	П3		ПНII
	6	750	0,098	-	13,0	П2	1	ПНII
	7	750	-	-	-	П1	1	ПНII
Т-250/ ТМЗ	5	750	0,544	348	17+13,2	П5	1	ПНI	СЗЭМ
	6	750	0,284	229	38,9	П4	1	ПНII
	7	750	0,093	128	16,3	П3	1	ПНII
	8	750	0,027	68	2,5	П2	1	ПНII
	9	750	-	-	-	П1	1	ПНIV
К-160/170-130 ХТЗ	3	350	0,760	384	7,3	П5	1	ПНI	СЗЭМ
	4	400	0,460	322	23,0	П4	1	ПНI
	5	400	0,145	200	12,6	П3	1	ПНI
	6	400	0,073	138	13,7	П2	1	ПНII
	7	400	0,034	80	20,1	П1	1	ПНIIIх
К ЛМЗ	4	575	0,650	359	25,9	П4	1	ПНI	СЗЭМ
	5	575	0,270	255	18,7	П3	1	ПНII
	6	400	0,130	174	19,8	П2	1	ПНIII
	7	-	0,040	77	17,6	П1	1	Встроен в конденсатор
К-210/215-130ЛМЗ	5	750	0,281	256	18,1	П3	1	ПНI	СЗЭМ
	6	-	0,128	174	30,7	П2	1	ПНСВ-800-2	ТКЗ
	7	-	0,026	66	25,0	П1	-	Встроен в конденсатор
К-300/310-240 ЛМЗ	5	780	0,500	276	37,9	П4	1	ПНI	ТКЗ
	6	780	0,230	230	23+6	П3	1	ПНII
	7	-	0,085	114	45,6+0,8	П2		ПНСВ-800-2
	8	660	0,015	-	-	П1		ПНIV
К-300/ ХТЗ	5	750	0,672	339	24	П5		ПНI	СЗЭМ
	б	750	0,413	284	19	П4		ПНV
	7	750	0,243	260	22	П3		ПНII
	8	750	0,062	106	17	П2		ПНII
	9	750	0,027	64	24,5	П1		ПHIV
К ЛМЗ	5	1310	0,473	267	50	ГГ4	1	ПНI	ТКЗ
	6	1310	0,263	203	60,4	П3	1	ПНI
	7	-	0,107	122	73,8	П2	1	ПНСВ-2000-2
	8	-	0,019	58,5	50,6	П1	1	ПНСВ-2000-I
К ЛМЗ	5	1940	0,588	311	91	П4	1	ПНI	ТКЗ
	6	1937	0,284	231	87,6	П3	1	ПНII
	7	-	0,114	147	1183	П2	1	ПНСВ-2000-2
	8	-	0,020	60	87,6	П1	1	ПНСВ-2000-1

Таблица П1.2