Исследование работы воздушно-конденсационных установок паротурбинных ТЭС при неравномерном теплоотводе (стр. 13 )

Рисунок 4.5 Зависимость массового расхода от тепловой нагрузки при изменении тепловой нагрузки Qпг

а) для первой трубки

б) для четвертой трубки

Рисунок 4.6 Изменение нагрева охлаждающего воздуха (на выходе) по высоте теплообменника при изменении тепловой нагрузки Qпг для разности давлений воздуха на входе и выходе из теплообменника

а) 35 мм. вод. ст.

а) 53 мм. вод. ст.

4.5 Оценка зоны неэффективной работы теплообменника в зависимости от тепловой нагрузки и расхода охлаждающего воздуха

Как уже отмечалось ранее, в конденсаторе при определенных условиях может складываться ситуация захолаживания нижней части первых по ходу воздуха труб, что существенно уменьшает эффективность работы теплообменника в целом. В данном случае мы можем произвести оценку зоны неэффективной работы теплообменника в зависимости от тепловой нагрузки и расхода охлаждающего воздуха.

Методика оценки зоны пониженной эффективности:

Определить максимальную разность температур на выходе и входе в теплообменник Дtmax=tвых-tвх. Определить границу эффективной зоны как k∙Дtmax, где коэффициент k для сравнения будем брать 0,5; 0,75. По ранее полученным графикам изменения температуры охлаждающего воздуха по высоте теплообменника получим длину, определяющую границу зоны неэффективности (см. рисунок 4.7.). По полученным координатам построим графики зависимости размера зоны пониженной эффективности от тепловой нагрузки Q (при фиксированном расходе G) (рисунок 4.8) и от разности давлений на входе и выходе из теплообменника (при фиксированной тепловой нагрузке Q) (рисунок 4.9).

Рисунок 4.7 К методике определения зоны неэффективной работы

Рисунок 4.8 Зависимости размера зоны пониженной эффективности от тепловой нагрузки Q (при фиксированном расходе G).

а) Определено для 0,5∙Дtmax

б) Определено для 0,75∙Дtmax

Рисунок 4.9 Зависимости размера зоны пониженной эффективности от разности давлений на входе и выходе из теплообменника (при фиксированной тепловой нагрузке Q).

а) Определено для 0,5∙Дtmax

б) Определено для 0,75∙Дtmax

Выводы экспериментального исследования

В ходе исследования работы экспериментальной установки было выявлено влияние расхода охлаждающего воздуха на работу ВКУ при фиксированных тепловых нагрузках. Выяснилось, что расход охлаждающего воздуха оказывает более существенное влияние на теплообмен при малых тепловых нагрузках. Выявлено влияние неконденсирующихся газов в паре, проявляющееся в расслоении в нижней части труб.

Рассмотрен теплообмен при фиксированном расходе охлаждающего воздуха и различной тепловой нагрузке. В этом случае, с ростом тепловой нагрузки зависимость стремится к линейной, что является следствием уменьшения изменения по длине труб коэффициента теплоотдачи.

Исследована зависимость распределения расхода пара между трубками при постоянной тепловой нагрузке и различных расходах охлаждающего воздуха, а также при различных тепловых нагрузках и постоянном расходе охлаждающего воздуха. Выяснилось, что рост расхода конденсата происходит при увеличении тепловой нагрузки для всех труб.

Исследовано влияние тепловой нагрузки на эффективность конденсации в теплообменных трубках. Получено условие, когда пар конденсируется по всей длине.

Разработана методика оценки зоны неэффективной работы теплообменника в зависимости от тепловой нагрузки и расхода охлаждающего воздуха.

Глава 5 Экспериментальное исследование температурного состояния элементов промышленной воздушно-конденсационной установки

5.1 Технические характеристики и тепловая схема

Большой интерес представляет сопоставление полученных экспериментальных и расчётно-теоретических данных с промышленным экспериментом. С этой целью было проведено исследование работы действующей воздушно-конденсационной установки энергокомплекса БУТЕК – 0,5 на компрессорной станции «Чаплыгин» Первомайского управления . Технический проект БУТЕК-0.5 разработан «Турбокон», постановка оборудования производилась российскими заводами КТЗ и Белэнергомаш.

Тепловая схема энергокомплекса БУТЕК - 0.5 представлена на рисунке 5.1. Выхлопные газы ГТУ агрегата ГПА-4-6,3 с температурой 340-360 °С поступают в котел-утилизатор, в котором охлаждаются до ~ 220 °С. Тепло газов используется для выработки 11,2 т/ч водяного пара с температурой 200°С и давлением 0,99 МПа. Пар поступает на турбину типа «Кубань - 0,75» (ТГ 0,75/04 Р 13/2), работающую на пониженных параметрах пара, производит 500 кВт электрической мощности и конденсируется в воздушно­конденсационной установке при атмосферном давлении. Конденсат пара из конденсатосборника конденсатно-питательным насосом откачивается в котел - утилизатор и цикл замыкается. В схеме предусмотрена система охлаждения для обеспечения работы охладителя генератора, маслоохладителя и эжектор отсоса из уплотнений турбины. Маневровые качества энергокомплекса обеспечивается байпасированием ТГУ «Кубань-0,75» с использованием редукционно-охлаждающей установки.

Рисунок 5.1 Принципиальная тепловая схема БУТЭК «Чаплыгин-0,5»

Перечень основного оборудования с указанием разработчика и поставщика приведен в таблице 5.1

Таблица 5.1. Перечень оборудования и организаций-разработчиков оборудования для БУТЭК «Чаплыгин-0,5»

Наименование оборудования	Наименование поставщика
1. Котел-утилизатор КГТ-11 /0,9-200
2. Модуль турбогенераторный «Кубань - 0,5 МТГ»
3. Блок конденсатно-питательной системы - БКПС
4. Блок системы охлаждения – БОХ
5. Воздушно-конденсационная установка ВКУ
6. Блок химводоочистки	АО «ГГЦ»
7. Установка заполнения и подпитки систем	АО «ГГЦ»
8. Шкаф силовой тепломеханического оборудования (ТМО)
9. Пульт управления ТМО № 1
10. Пульт управления ТМО №2	АО «ГГЦ»
11. Главный щит управления	АО «ГГЦ»

Примечание:

БЗЭМ - Белгородский завод энергетического машиностроения. КТЗ - Калужский турбинный завод. ГГЦ - проектный институт Гипрогазцентр г. Н.-Новгород

Техническая характеристика оборудования приведена в таблице 5.2.

Таблица 5.2. Техническая характеристика основного оборудования БУТЭК «Чаплыгин-0,5»

Наименование оборудования	Наименование параметров	Значения параметров
1. Котел-утилизатор КГТ-11/0,9-20	Расход пара Gn, Т/ч	11,2
Давление пара Р, МПа	0,99
Температура пара Тп, °С	209
2. Паровая турбина	Расход пара Gn, Т/ч	9,5
Давление пара Р, МПа	0,75
Температура пара Тп, °С	200
Мощность NHOM, кВт	500
Частота вращения ротора п, об/мин	8000
3. Воздушный конденсатор (ВК) и водоохладительные модули (ВО)	Тепловая нагрузка воздушного конденсатора QK, МВт	6,2
Давление в воздушном конденсаторе Рк при температуре охлаждающего воздуха +15 °С, кПа	100
Тепловая нагрузка водоохладительных модулей QB0, МВт	0,89
Количество вентиляторов	4
Тип вентилятора	ВГ 25-РК
Частота вращения рабочего колеса пв, об/мин.	570

В проектном варианте ВКУ для ТГ состоит из 8 модулей, расположенных в 2 ряда по 4 мод выделены под модули с газоохладителями (ГО) и 2 модуля для системы водяного охлаждения генератора (СВО). ВКУ конструктивно оформлено в виде шатра. На 2 модуля приходится 1 вентилятор с диаметром колеса 2,5 м, всего на установке 4 вентилятора. ВКУ смонтирована на отдельной площадке и расположена выше уровня боксов с оборудованием.

В 2008 г. была проведена реконструкция ВКУ: водоохладительная секция была подключена к конденсаторному коллектору с целью увеличить теплообменную поверхность, а водоснабжение БУТЭК - 0,5 переведено на систему охлаждения КС от аппаратов воздушного охлаждения. Схема ВКУ в настоящее время представлена на рисунке 5.2.

При выполнении этой реконструкции не была выполнена продувка из верхних коллекторов 7-8 модулей, что необходимо для их эффективной работы.