Вторник, 24.04.2018, 17:16
Газовые и паровые турбины ТЭС, ТЭЦ, АЭС
Приветствую Вас Гость | RSS
Главная | Техническая книга online | Регистрация | Вход

Меню сайта

Cветодиодное освещение

Мини-чат



Наш опрос

Требуется на сайте чат?
Всего ответов: 348




Главная » 1.2. Конструктивное оформление и схемы включения конденсаторов
1.2. Конструктивное оформление и схемы включения конденсаторов
23:17

 Пар и охлаждающая вода в конденсаторе могут находиться в непосредственном контакте и в процессе конденсации пара смешиваться друг с другом. Такие конденсаторы называются смешивающими или контактного типа.

 Если пар и охлаждающая вода в конденсаторе разделены между собой твердой поверхностью теплообмена, на которой и происходит конденсация пара, то такие конденсаторы называются поверхностными. Направление теплового потока в поверхности теплообмена таких конденсаторов остается постоянным, поэтому они являются теплообменными аппаратами рекуперативного типа.

 В паротурбинных установках почти исключительное распространение получили поверхностные конденсаторы подвального типа. Конструктивная схема такого конденсатора приведена на рис. 1.3 (конструктивную схему боковых конденсаторов турбины К-500-60/1500 ХТЗ см. в гл. 3).


Рис. 1.3. Схема поверхностного конденсатора:

1 — корпус; 2 — трубные доски; 3 — трубы; 4 — передняя водяная камера; 5 — задняя (поворотная) водяная камера; 6 — перегородка водяной камеры; 7 — патрубок подвода циркуляционной воды; 8 — патрубок выхода циркуляционной воды; 9 — переходный патрубок (горловина) конденсатора; 10 — патрубок отсоса паровоздушный смеси; 11 — паровые щиты; 12 — воздухоохладитель; 13, 14 — первый и второй потоки воды соответственно; 15 — конденсатосборник; 16 — промежуточные перегородки; 17 — окна в промежуточных перегородках; 18 — сбросное устройство для пара; 19 — трубы выхода пара из камер отбора ЦНД; А — вход пара в конденсатор; Б — отсос паровоздушной смеси; В — отвод конденсата; Г — вход охлаждающей воды; Д — выход охлаждающей воды; Е — сброс пара из

 котла (парогенератора); Ж— выход пара из отборов ЦНД

 К корпусу конденсатора 1 присоединены (чаще всего с помощью сварки, иногда с помощью фланцевого соединения) основные трубные доски 2, в отверстиях которых закреплены трубки 3, образующие охлаждаемую поверхность теплообмена конденсатора. (Компоновка трубного пучка конденсатора, а также крепление трубок в трубных досках рассматриваются в гл. 3). К внешним поверхностям трубных досок крепятся передняя 4 и задняя 5 (поворотная) водяные камеры. Передняя водяная камера с помощью перегородки 6 разделена на два отсека для организации тока воды через конденсатор в два хода. Под ходом в данном случае понимается течение воды без изменения направления движения. В общем случае выбор числа ходов (и соответствующего количества перегородок в водяных камерах) конденсатора определяется оптимальными значениями скоростей воды, гидродинамическим сопротивлением   аппарата, компоновкой турбоустановки в целом и рядом других факторов. Основные аспекты этих вопросов рассматриваются в гл. 2, 3.

 Охлаждающая вода через патрубок 7 поступает в нижний отсек, проходит по трубкам нижней половины конденсатора, поворачивается на 180° в камере 5, проходит по трубкам верхней половины конденсатора и из верхнего отсека (верхней его части) передней водяной камеры 4 через патрубок 8 удаляется из конденсатора. По такой схеме (двухходовой) выполнено большинство конденсаторов современных паровых турбин. Имеются, однако, и конденсаторы с большим и меньшим числом ходов. Например, конденсаторы турбин К-800-240 и К-1200-240 ЛМЗ выполнены одноходовыми.

 Паровое пространство конденсатора, в котором размещены охлаждаемые циркуляционной водой трубки, с помощью переходного патрубка (горловины конденсатора) 9 соединяется (обычно с помощью сварки) с выходным патрубком турбины.

 Пар, поступающий в конденсатор из турбины через переходный патрубок 9, конденсируясь на охлаждаемых циркуляционной водой трубках 3, движется в направлении патрубка отсоса паровоздушной смеси 10. При этом в приведенной на рис. 1.3 компоновке трубного пучка пар движется преимущественно сверху вниз (часть пара из развитого центрального прохода входит в трубный пучок в радиальном, от центра к периферии, направлении), обходя в нижней части пучка паровые щиты 11, условно выделяющие часть трубного пучка 12, называемую воздухоохладителем.

 Для обеспечения более полной конденсации пара в объеме конденсатора и уменьшения количества пара, отсасываемого воздушным насосом через патрубки 10, необходимо, чтобы первый ход циркуляционной воды был организован в части трубного пучка, включающего в себя зону воздухоохладителя. В данном случае (см. рис. 1.3) вода подается в водяную камеру снизу.

 Для удобства эксплуатации турбины и конденсатора (чистка трубок, их осмотр, замена или заглушка) современные конденсаторы паровых турбин обычно выполняются двухпоточными. Для этого циркуляционная (охлаждающая) вода подается в конденсатор двумя параллельными потоками.

 На рис. 1.3 трубные пучки 13 и 14 этих двух независимых потоков воды симметрично расположены относительно вертикальной осевой линии конденсатора (разрез А—А). Каждый из потоков выполнен двухходовым.

 Пар, сконденсировавшийся на поверхности трубок, стекает в нижнюю часть конденсатора, откуда собирается в конденсатосборник 15. Из конденсатосборника конденсат откачивается конденсатными насосами.

 В паровом пространстве конденсатора для обеспечения вибронадежности его трубной системы, а также для ужесточения корпуса аппарата, устанавливаются промежуточные перегородки 16, количество и система расстановки которых определяются по специальной методике (см. гл. 3). Для выравнивания полей скоростей и давления пара по всему объему конденсатора в промежуточных перегородках выполняются окна 17.

 В переходном патрубке конденсатора обычно устанавливают ся выводные трубы пара 19 из камер отборов ЦНД на регенеративные подогреватели низкого давления, а также сбросное устройство для пара 18, поступающего из парового котла (парогенератора) через РОУ и БРОУ.

 В ряде конденсаторов сбросные устройства иногда устанавливаются непосредственно в трубных пучках, но это затрудняет выполнение наиболее рациональной компоновки трубного пучка конденсатора, так как дополнительные потоки пара и воды вызывают аэродинамические и температурные перекосы в пучке и, следовательно, ухудшают эффективность его работы [75]. Такое конструктивное решение может также оказать отрицательное влияние на долговечность работы трубного пучка из-за больших скоростей сбрасываемых потоков пара, его высокой температуры и большой влажности. Эти потоки способствуют эрозионному износу трубок, появлению опасных автоколебаний трубок и их разгерметизации в узле вальцовочного соединения в трубных досках из-за больших термических напряжений.

 Схемы включения конденсаторов паровых турбин должны обеспечить высокую эффективность работы всей паротурбинной установки, минимальный расход электроэнергии на прокачку охлаждающей воды, а также рациональную компоновку оборудования и циркуляционных водоводов в машинном зале электростанции.

 Паровые турбины большой мощности имеют большое число выхлопных патрубков (до восьми), которые направляют пар в конденсаторы.

  В современных конструктивных решениях можно выделить два основных варианта включения конденсаторов по пару: связки "выхлопной патрубок — корпус конденсатора" и "несколько выхлопных патрубков — на один корпус конденсатора".

 В отечественной практике наиболее часто реализуется вариант одно- и двухкорпусного выполнения конденсаторов с параллельными потоками в них пара.

 По расположению конденсаторов относительно турбины все известные схемы могут быть классифицированы по двум основным признакам — местоположению конденсатора относительно турбины и расположению оси трубного пучка конденсатора относительно продольной оси турбоагрегата.

 По первому признаку различают три типа конденсаторов: подвальный (конденсатор расположен под турбиной, обычно в пределах фундамента агрегата); боковой (корпус конденсатора расположен сбоку от турбины за пределами ее фундамента); интегральный (трубный пучок компонуется во внешнем корпусе ЦНД или в его части).

 По второму признаку различают два варианта: конденсаторы с поперечным и аксиальным (параллельно или вдоль оси турбины) расположением.

 Наиболее часто применяется подвальное поперечное расположение конденсатора (рис. 1.4). В большинстве случаев для мощных турбин один корпус конденсатора объединяется в блок с одним ЦНД. Такая схема позволяет на базе отработанного блока "ЦНД — конденсатор" с наименьшими затратами наращивать единичные мощности турбин за счет унифицированных блоков.

 По условиям компоновки турбоагрегата ширина подвального поперечного конденсатора ограничена осевой длиной ЦНД. Данная схема не накладывает ограничений на длину конденсатора, которая обычно ограничена сортаментом (длиной) применяемых в конденсаторе трубок. В этих условиях увеличение габаритов аппарата может осуществляться только за счет высоты, что существенно влияет на величину парового сопротивления конденсатора и напор циркуляционного насоса из-за возрастания нескомпенсированной сифоном геодезической высоты охлаждающей воды (см. гл. 5).


Рис 1.4 Схема подвального поперечного расположения конденсатора

 Для подачи пара из выхода ЦНД корпус конденсатора соединен с нижней частью цилиндра переходным патрубком (с помощью сварки), который в общем случае имеет форму усеченной пирамиды. Минимально возможная высота переходного патрубка обычно определяется по условиям компоновки трубопроводов регенеративных отборов турбины, которые выводятся из ЦНД. При этом необходимо учитывать, что с увеличением угла раскрытия патрубка потери давления и неравномерность потока по входному сечению корпуса конденсатора возрастают.

 Подвальный продольный конденсатор отличается от поперечного тем, что обычно один корпус конденсатора принимает пар из нескольких выхлопов, в том числе и от нескольких ЦНД. Габариты подвального продольного конденсатора по ширине ограничены шириной фундамента, а по длине — длиной ЦНД (рис. 1.5). Так как протяженность ЦНД часто больше длины охлаждающих трубок, то корпус конденсатора изготовляют из двух-трех частей, которые соединяют по воде промежуточными водяными камерами. Для наборки трубок в такой конденсатор (при его монтаже) используют пространство под ЦВД и генератором

 Общей характерной особенностью подвальных компоновок конденсаторов является то, что поток пара за последней ступенью турбины для того, чтобы попасть в конденсатор, должен развернуться на угол до 90 °, а это приводит к потерям давления в выхлопном патрубке.

 Боковая продольная компоновка конденсатора (рис. 1.6) дает возможность свободного размещения поверхности охлаждения при обеспечении необходимого уровня скоростей пара в трубном пучке, гарантирующего удовлетворительные тепловые характеристики конденсатора.


 Рис 1 5 Схема подвального продольного расположения конденсатора

 Другим преимуществом боковой компоновки являются низкие потери в выхлопном патрубке турбины за счет меньшего угла поворота потока. Кроме того, боковая компоновка позволяет снизить общую высоту турбоагрегата Длина бокового продольного конденсатора ограничена, ширина явных ограничений не имеет, а высоту обычно выбирают в соответствии с вертикальным размером ЦНД Для уменьшения затрат на прокачку охлаждающей воды деление конденсатора на потоки по воде обычно осуществляют по высоте, что позволяет иметь у насоса нижнего потока меньший напор

 Боковая продольная компоновка предусматривает, как правило, применение для одного ЦНД двух конденсаторных корпусов, расположенных по обе стороны от турбины. Каждый из корпусов соединен с выхлопами ЦНД не менее чем двумя переходными патрубками, конфигурация и размеры которых должны обеспечивать равномерный подвод пара к трубным пучкам и низкие потери давления.


Рис 1.6 Схема бокового продольного расположения конденсатора

 Для размещения бокового конденсатора в машинном зале необходимо резервировать дополнительную площадь (в соответствии с его габаритами).

 К числу недостатков данной компоновки следует отнести также и то, что размещение конденсатора вдоль турбины затрудняет доступ к ЦНД для обслуживания и ремонта, а боковой подвод пара усложняет процесс проверки гидравлической плотности парового пространства конденсатора при монтаже и ремонтах.

 Боковая поперечная компоновка конденсаторов в настоящее время не применяется.


Рис. 1.7. Схема интегрального продольно расположения конденсатора

Основное отличие интегральной продольной компоновки конденсатора (рис. 1.7) заключается в том, что поверхность охлаждения компонуется непосредственно во внешнем корпусе ЦНД. При таком решении отпадает необходимость в переходных патрубках, а это обеспечивает минимальные металлоемкость и габариты всего блока "ЦНД — конденсатор". В остальном интегральная продольная компоновка имеет те же особенности, что и схема с боковыми продольными конденсаторами.

  Интегральная поперечная компоновка конденсаторов в настоящее время не применяется.

  Выбор варианта компоновки блока "ЦНД — конденсатор" обычно осуществляется на основе технико-экономического анализа низкопотенциального комплекса конкретной электростанции. В качестве функции цели в этом случае рассматривается сумма расчетных приведенных затрат на систему "турбина — конденсатор — водоохладитель". Существенное значение при этом имеют схемы включения конденсаторов по охлаждающей воде.

  Принципиальные схемы включения конденсаторов по охлаждающей воде представлены на рис. 1.8. Варианты включения: а1 и а2 — с двухкорпусным конденсатором, поперечно расположенным относительно оси турбогенератора; а1 — с параллельным включением корпусов; а2 — с последовательным включением корпусов по воде. Эти варианты включения наиболее часто применяются в ПТУ мощностью до 300 МВт (см. гл. 3).

 В турбоустановках большей единичной мощности широкое распространение получили схемы с аксиальным расположением конденсаторов (параллельно или вдоль оси паровой турбины; варианты б, в). В этих схемах также возможно как параллельное (б1), так и последовательное (б2, включение корпусов с параллельным (б1, б3, в2) или встречным (б2. в1) движением охлаждающей воды. Встречное движение воды обеспечивает более равномерное распределение паровой нагрузки между корпусами конденсаторов.

 Аксиальная компоновка имеет дополнительное преимущество в том, что позволяет разделить конденсатор на секции с различным давлением пара (секционированные конденсаторы).

 Рисунок  1.9 качественно иллюстрирует термодинамическое преимущество этого решения. Давление р1к в первой по ходу воды секции заметно ниже, чем в односекционном конденсаторе, а давление р2к во второй секции лишь незначительно выше.

В результате среднее значение давления пара рсрк ниже, а термодинамическая эффективность цикла с секционированным конденсатором выше.

 По данным [73], относительный прирост КПД паротурбинной установки К-1000-60/3000 при температуре воды на входе в конденсатор 15 °С при номинальных расходах воды и пара и разделении конденсатора на две секции составляет 0,25%. С повышением температуры и уменьшением расхода охлаждающей воды прирост КПД этой ПТУ от секционирования конденсаторов увеличивается до 0,7%. Однако увеличение числа секций более трех нецелесообразно, так как к дальнейшему повышению КПД цикла не приводит.


Рис. 1.8. Схемы включения конденсаторов по охлаждающей воде (обозначения см. в тексте)


Рис. 1.9. Параметры воды и пара в несекционированном (а) и секционированном (б) конденсаторах (обозначения см. в тексте) 
 

В настоящее время аксиальные компоновки конденсаторов с секционированием по пару реализованы, например, в турбинах К-800-240, К-1200-240 и К-1000-60/3000 ЛМЗ.
Категория: Конденсационные установки паровых турбин | Просмотров: 7145 | Добавил: turbin | Рейтинг: 5.0/3 |


Форма входа



Поиск



Реклама

Open

Статистика


Светодиодное освещение
Спутниковый Gps Трекер Спот
SPOT Satellite GPS Messenger


Онлайн всего: 5
Гостей: 5
Пользователей: 0


Copyright MyCorp © 2018