2 факультет Основы эксплуатации теплоэнергетических объектов (РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ И СЕТЕВЫЕ ПОДОГРЕВАТЕЛИ)
а) Общие положения
Необходимость Современные паротурбинные установки имеют развитую систему регенерации, состоящую из 5 — 9 регенеративных подогревателей, осуществляющих ступенчатый подогрев питательной воды. Применение регенеративного подогрева питательной воды является эффективным средством повышения экономичности турбоустановки.
Эффективность Подогрев питательной воды осуществляется до определенной температуры, зависящей в основном от начальных параметров пара. С увеличением начального давления увеличивается и температура питательной воды.
Эффективность регенерации зависит также от: • типа регенеративных подогревателей; • способа включения регенеративных подогревателей; • качества работы регенеративных подогревателей;
Типы подогревателей Регенеративные подогреватели разделяются на: • смешивающие и • поверхностные. Смешивающие – нагрев пропусканием пара через жидкость. Поверхностные – нагрев омыванием теплообменники (батареи ).
Смешивающий тип В подогревателях смешивающего типа греющий пар непосредственно контактирует с конденсатом, нагревая его практически до температуры насыщения греющего пара.
Поверхностный подогреватель В поверхностном подогревателе из-за термических сопротивлений передачи тепла температура подогретой воды ниже температуры насыщения греющего пара на 3— 5°С. Эта величина называется недогревом.
Недогрев и экономичность Недогрев воды до температуры насыщения греющего пара обусловливает энергетическую потерю в установке. Чем меньше недогрев, тем при заданной температуре подогрева воды ниже давление отбираемого пара и больше совершаемая им в турбине работа. При увеличении недогрева экономичность установки снижается и появляется перерасход топлива.
Вывод – смешивающий тип Регенеративная схема со смешивающими подогревателями в термодинамическом отношении является наиболее совершенной, так как здесь практически отсутствует недогрев и с большой эффективностью используется тепло дренажа греющего пара.
Минус – смешивающего типа Существует ряд трудностей в реализации многоступенчатого регенеративного подогрева питательной воды с применением смешивающих подогревателей. Одна из наиболее существенных трудностей состоит в том, чтобы обеспечить надежное предотвращение попадания воды в проточную часть турбины при различных переходных режимах.
Реально действующие Действует только несколько установок со смешивающими подогревателями низкого давления на турбинах типа К-300 -240 (ХТГЗ и ЛМЗ). В дальнейшем при получении эксплуатационного опыта намечено применять более широко подогреватели низкого давления смешивающего типа.
Наибольшее распространение в настоящее время получили схемы с поверхностными подогревателями, причем единственный подогреватель смешивающего типа — деаэратор — используется в основном для дегазации питательной воды.
Улучшение схемы - пароохладители Для увеличения совершенства схемы с поверхностными подогревателями в тепловом отношении в современных установках находят широкое распространение пароохладители и охладители дренажа греющего пара.
Догрев питательной воды Часть подогревателей потребляет перегретый пара из отборов турбины, было бы целесообразно догревать питательную воду до более высокой температуры, чем температура насыщения греющего пара. Повышение температуры питательной воды за счет съема перегрева греющего пара осуществляется в выделенной для этой цели поверхности основного подогревателя. Такие элементы регенеративной схемы называются пароохладителями.
Применение пароохладителя Применение пароохладителей позволяет полнее использовать тепло греющего пара данного отбора и разгрузить тем самым верхний отбор, греющий пар которого имеет больший коэффициент ценности тепла. Применение пароохладителя в верхнем подогревателе (последнем по ходу воды) позволяет иметь более высокую температуру питательной воды, чем в установке без пароохладителя, или же при фиксированной температуре питательной воды позволяет снизить давление греющего пара.
Использование тепла дренажей Определенный экономический эффект дает также рациональное использование тепла дренажей греющего пара. Наивыгоднейшим вариантом является подача дренажа греющего пара в питательную магистраль после основного подогревателя. Недостаток такой системы заключается в наличии большого количества сливных насосов.
Каскадный слив дренажа В условиях эксплуатации большее предпочтение отдается каскадному сливу дренажа из подогревателей более высокого давления в подогреватели меньшего давления за счет разности давлений между этими подогревателями. При такой схеме повышение эффективности использования тепла дренажей греющего пара достигается установкой охладителей дренажа, которые могут выполняться в виде отдельного теплообменника либо могут быть встроенными в основной подогреватель. Применение охладителя дренажа позволяет сократить расход греющего пара на данный подогреватель за счет более широкого использования пара нижних отборов.
Принципиальная схема регенерации низкого давления турбины К-800 -240 -2
Сетевые подогреватели предназначаются для подогрева сетевой воды в теплофикационной системе.
2 -а отбора теплофикационных турбин В настоящее время применяется более совершенная в тепловом отношении схема подогрева сетевой воды (на рис. далее). Современные крупные теплофикационные турбины имеют 2 -а теплофикационных отбора (верхний и нижний), к которым присоединяются сетевые подогреватели.
Пределы изменения давления Оба отбора имеют следующие пределы изменения давления: • верхний — от 0, 0588 до 0, 196 МПа (от 0, 6 до 2, 0 кгс/см 2); • нижний—от 0, 049 до 0, 147 МПа (от 0, 5 до 1, 5 кгс/см 2). При работе турбины с 2 отборами регулируемое давление поддерживается только в верхнем отборе, при работе с одним нижним отбором регулируемое давление поддерживается в нижнем отборе. Максимальная t сетевой воды при 2 -х ступенчатом подогреве — до 120°С.
Конструкция турбины В случае, если турбина имеет конденсатор с встроенным теплофикационным пучком, пучок может быть использован как первая ступень подогрева сетевой воды. Турбина при этом должна работать с ухудшенным вакуумом в конденсаторе.
Принципиальная схема включения сетевой подогревательной установки 1 – турбина; 2— деаэратор; 3 — конденсатор; 4 — сетевой подогреватель нижней ступени подогрева; 5 — сетевой подогреватель верхней ступени подогрева; 6 — пиковый водогрейный котел; 7 — теплосеть; 8 — встроенный теплофикационный пучок конденсатора; 9, 10 — сетевые насосы; 11 — ПНД; 12 — конденсатный насос сетевых подогревателей.
б) Конструкция регенеративных и сетевых подогревателей
Группы подогревателей Регенеративные поверхностные подогреватели по их назначению и конструктивным признакам могут быть разделены на 2 группы: подогреватели • низкого и • высокого давления.
Создание давления Через 1 группу подогревателей вода прокачивается конденсатными насосами при сравнительно небольшом давлении воды и греющего пара. Через подогреватели высокого давления вода прокачивается питательным насосом под давлением. Давление греющего пара у этих теплообменников достигает 5, 88— 6, 38 МПа 60 — 65 кгс/см 2.
Конструктивные различия Условия работы и определяют конструктивные различия подогревателей высокого и низкого давления. Подогреватели низкого давления (ПНД) конструктивно проще и дешевле подогревателей высокого давления (ПВД). Поверхность нагрева этих подогревателей чаще всего образована системой U-образных труб, размещенных в цилиндрическом, обычно вертикальном, корпусе, в верхней части которого находится водяная камера с трубной доской (на рис. далее). В зависимости от расположения перегородок в водяной камере подогреватели имеют 2 или 4 хода воды.
Подогреватель низкого давления (ПНД-1) турбины К-800 -240 -2 1 — корпус подогревателя; 2 — трубный пучок; 3 —водяная камера; 4 — крышка водяной камеры; 5 — трубная доска; 6 — направляющая перегородка; 7 — перегородка в водяной камере; 8 — анкерный болт; 9 — отвод воздуха.
Поступление пара Греющий пар обычно подается в верхнюю часть корпуса, ниже водяной камеры, и омывает вертикальные трубки снаружи.
Движение парового потока направляется соответствующими горизонтальными перегородками. Конденсат греющего пара собирается в нижней части корпуса и сливается из него через клапан, управляемый регулятором уровня. На корпусе подогревателя предусматриваются штуцера для подвода дренажей и паровоздушной смеси из подогревателей более высокого давления, а также штуцера для отсоса паровоздушной смеси и присоединения указателей уровня конденсата. Первый по ходу конденсата регенеративный подогреватель иногда выполняют горизонтальным и встраивают в горловину конденсатора (ЛМЗ). Это облегчает компоновку остальных ПНД.
Материал До последнего времени в отечественной энергетике в качестве материала для трубок ПНД использовалась лишь латунь марки Л-68.
Материалы Практика показала, что во многих случаях эксплуатации и в особенности при незначительных нарушениях режима работы конденсаторов в отношении содержания кислорода в конденсате латунные трубки ПНД являлись основным источником выноса меди в проточную часть турбин. Это обстоятельство заставило пересмотреть вопрос о возможности применения латуни Л-68 для изготовления трубок ПНД. Для ПНД более правильным является применение нержавеющей стали 1 Х 18 Н 10 Т. Это является одной из самых существенных причин, побудивших начать применение в регенерации низкого давления турбин подогревателей контактного (смешивающего) типа.
Плюсы смешивающего типа В смешивающих подогревателях вообще отсутствуют цветные металлы, вынос меди в питательный тракт из этого элемента тепловой схемы полностью исключается. Эти подогреватели дешевле и проще по конструкции, чем подогреватели поверхностного типа, так как в смешивающих подогревателях отсутствует трубная система.
Деаэрация Другой положительной особенностью смешивающих подогревателей является возможность обеспечить в этих конструкциях дополнительную деаэрацию конденсата. Эта возможность обусловлена тем, что в аппаратах подобного типа, как и в деаэраторах, нагрев конденсата производится путем контакта с греющим паром с возможностью доведения температуры обогреваемой воды до температуры насыщения, соответствующей давлению в корпусе подогревателя. Некоторое, хотя и небольшое, увеличение экономичности установки применении смешивающих подогревателей также говорит в их пользу.
Давление в корпусах Значения давлений пара в корпусах отдельных подогревателей низкого давления отличаются ненамного, нижний подогреватель может быть установлен без перекачивающего насоса. Подача конденсата из этого подогревателя в следующий возможна за счет гидростатического давления столба воды при расположении ближнего подогревателя выше последующих.
Схема внутреннего устройства подогревателя смешивающего типа 1 — корпус; 2 — водоподводящие трубы; 3 — водораспределительный лоток верхнего яруса; 4 — водораспределительный лоток нижнего яруса; 5 — паровпускной короб; 6 — конденсатосборник; 7 — выпар.
Применение В настоящее время на некоторых энергоблоках 300 МВт по этой схеме работают один или два нижних подогревателя смешивающего типа.
Работа Подогреватель низкого давления смешивающего типа (на рис. далее) представляет собой конструкцию, состоящую из горизонтально расположенного корпуса, внутри которого в два яруса размещены горизонтальные перфорированные лотки. Паровпускные коробы расположены под лотками нижнего яруса. Греющий пар, выходя из боковых отверстий этих коробов, двигаясь вверх, пересекает систему струй по обе стороны от каждого короба и нагревает воду. Выпар через щелевидные проходы верхнего яруса поступает в верхнюю часть подогревателя, где расположены встроенные контактные охладители выпара (на рисунке не показаны). Подогретый конденсат стекает в конденсатосборник и через трубу поступает в расположенный ниже подогреватель или к перекачивающим насосам.
Подогреватель высокого давления типа ПВ-600 -380 -41 1 — рым для подъема корпуса; 2 — направляющие ролики; 3 — корпус; 4 — трубная система; 5 —нижняя крышка; 6 — опора; 7 — водоуказательный прибор; 8 — конденсационный бачок аварийного сигнализатора уровня; 9 — фланец парового патрубка; 10 — паранитовая прокладка; 11—подкладные кольца; 12— набивка из асбестопроволочного шнура; 13 — шпильки; И — пароподводящая труба; МУ—минимальный уровень конденсата в корпусе; АУ— аварийный уровень конденсата; А, Б —вход и выход питательной воды; В — вход греющего пара; Г — выход конденсата греющего пара из охладителя дренажа; Д — отсос воздуха; Е — впуск воздуха из вышерасположенного подогревателя; Ж —впуск конденсата греющего пара из вышерасположенного подогревателя; И — опорожнение трубной системы.
Мембранные уплотнения При эксплуатации первых блоков на сверхкритические параметры пара возникли определенные трудности с уплотнением фланцев горизонтального разъема корпусов ПВД. При большой скорости прогрева корпуса, а также при других нарушениях стационарного термического состояния подогревателя плотность фланцевого соединения нарушалась и корпуса подогревателей пропаривали. В настоящее время для уплотнения разъема ПВД применяются мембранные уплотнения, обеспечивающие полную герметичность этого узла (на рис. далее). Эти уплотнения вырезаются из листового железа, приваются к фланцам корпуса, а затем свариваются между собой. При ремонте подогревателя это соединение разрезается автогеном. Такие уплотнения в дальнейшем предполагается устанавливать и на ПНД крупных блоков.
Схема мембранного уплотнения ПВД
Защита от уровня воды Каждый из ПВД обеспечивается комплектом арматуры автоматического регулирования и защиты по верхнему предельному уровню конденсата. Аппаратура автоматического регулирования поддерживает нормальный уровень конденсата в корпусе, выпускает избыток конденсата в дренажную линию, не допуская при этом проскоков пара. Эта аппаратура также включает автоматическое защитное устройство, предохраняющее корпус подогревателя от переполнения водой. Повышение уровня в ПВД вследствие разрыва трубок может привести к серьезным авариям. Вода, заполнив корпус подогревателя, через линию регенеративного отбора может попасть в турбину, вызвав тяжелые поломки лопаточного аппарата. При закрытии обратного клапана на отборе корпус подогревателя может быть поставлен под полное давление питательного насоса, на которое он не рассчитан.
Защита от превышения уровня конденсата В современных установках существует групповая защита подогревателей высокого давления от превышения уровня конденсата. Эта защита отключает всю группу ПВД при превышении уровня воды в любом из подогревателей. Схема автоматического отключения группы ПВД представлена на рис. далее. Она работает следующим образом: при переполнении любого из корпусов ПВД импульс от датчика уровня поступает на соленоидные клапаны и открывает подачу конденсата на гидравлический сервомотор. Сервомотор закрывает впускной клапан, и вода направляется по обводной линии. Обратный клапан, не поддерживаемый восходящим потоком воды, падает, и группа подогревателей оказывается отключенной.
Схема защиты ПВД от переполнения
Защитная автоматика Кроме защиты от переполнения подогревателей на энергоблоках существует автоматика переключения дренажей ПВД и ПНД. При сбросах нагрузки или пуске агрегата, когда деаэратор питается паром от постороннего источника, а давление в первом по ходу воды ПВД мало для подачи дренажа греющего пара в деаэратор, автоматически открывается клапан перепуска дренажей , в последний по ходу воды ПНД. Кроме того, имеется автоматический аварийный сброс дренажа ПНД № 2 в конденсатор в случае отказа в работе сливного насоса.
Типы сетевых подогревателей Сетевые подогреватели, выполняются 2 -х типов: • вертикальные и • горизонтальные. Подогреватели вертикального типа, использующиеся в сравнительно маломощных теплофикационных установках, по своей конструкции мало отличаются от регенеративных подогревателей низкого давления.
Самая существенная особенность заключается в том, что в отличие от ПНД, имеющих Uобразные трубки, в сетевых подогревателях применяются прямые трубки, завальцованные с обеих сторон в трубные доски. Это облегчает чистку трубной системы с водяной стороны. Нижняя трубная доска с водяной камерой не закреплена в корпусе и имеет возможность перемещаться при температурных деформациях трубного пучка.
Горизонтальные сетевые подогреватели выполняются в комплекте с мощными теплофикационными турбинами современного типа. Горизонтальные подогреватели (на рис. далее) выполняются с поверхностью нагрева до 4000— 5000 м 2 для конденсации 250— 350 т/ч пара (турбина типа Т-250 -240 УТМЗ). Подогреватели горизонтального типа размещаются под корпусам турбины. Соединительный патрубок при этом имеет минимальную длину, что очень важно, если учитывать большое сечение патрубка. По своей конструкции и характеристикам сетевые подогреватели горизонтального типа близки к конденсаторам турбин средней мощности.
Горизонтальный теплофикационный подогреватель 1 — патрубок для подвода греющего пара; 2 —трубная система; 3 — конденсатосборник; 4 — труба для отсоса паровоздушной смеси; 5 — патрубок для подвода сетевой воды; 6 — патрубок для отвода сетевой воды; 7 — патрубок для выхлопа пара в атмосферу.
в) Пуск, останов и нормальная эксплуатация регенеративных подогревателей
Включение Подогреватели могут включаться и отключаться при пуске и останове турбоагрегате, а также при выводе его в ремонт и вводе в эксплуатацию после ремонта. При нормальном пуске турбоагрегата подогреватели низкого давления с момента пуска конденсатного насоса включаются по пару и воде. Сливной насос при этом не работает, и все дренажи направлены в конденсатор. Подогреватели высокого давления включаются, как правило, после набора нагрузки и появления в верхних отборах избыточного давления.
Включение в работу ПВД можно включать по пару с самого начала пуска турбины. В этом случае прогрев подогревателей будет производиться совместно с прогревом турбины. Однако очень часто ПВД создают большой присос воздуха в вакуумную систему, что не позволяет иногда набрать вакуум, необходимый для пуска турбины. В ряде случаев приходится по этой причине отключать и верхние ПНД, не обладающие достаточной воздушной плотностью. Все отключенные подогреватели затем включаются в работу при появлении в отборах избыточного давления.
Рост нагрузки По мере роста нагрузки включается сливной насос, слив дренажа соответствующего подогревателя в конденсатор закрывается, дренажи первого по ходу воды ПВД переключаются на деаэратор.
Уровень воды В процессе пуска необходимо следить за уровнем воды в корпусах подогревателей и за работой регуляторов уровня. Перед пуском турбины необходимо опробовать защиту ПВД от переполнения.
Вывод из работы регенеративных подогревателей при останове турбины производится в обратной последовательности. При хорошей плотности парового пространства подогревателей турбину можно остановить с включенной по пару и воде системой регенерации.
Отключение в ремонт Отключение какого-либо подогревателя в ремонт производится в следующей последовательности: а) прекращается подача греющего пара; б) открывается задвижка обвода воды помимо подогревателя; в) закрываются задвижки входа и выхода воды; г) отключаются дренажные линии и линии отсоса воздуха.
Включение в работу подогревателя после ремонта производится в следующем порядке: а)трубная система через впускную задвижку или ее байпас заполняется водой, и производится ее опрессовка. Плотность системы проверяется по отсутствию течи из дренажа корпуса или по водомерному стеклу; б) открываются задвижки на входе и выходе воды; в) закрывается задвижка на обводной линии; г) открывается отсос воздуха из корпуса подогревателя; д) производятся прогрев и дренирование паропровода греющего пара; е) прогревается корпус подогревателя; ж) открывается паровая задвижка, и после появления уровня конденсата в водоуказательном стекле открывается дренажная линия и включается регулятор уровня.
Прогрев корпусов ПВД мощных блоков следует производить с большой осторожностью, чтобы не вызвать значительных температурных напряжений и коробления фланцев. Для контроля за прогревом корпуса подогревателя необходимо следить за скоростью роста температуры питательной воды или температуры насыщения греющего пара. Эти величины регламентируются местными инструкциями по эксплуатации.
Обслуживание регенеративной схемы в условиях нормальной работы заключается в наблюдении за состоянием работающего оборудования и параметрами, характеризующими его работу, в устранении отклонений от нормального режима работы, в производстве профилактических мероприятий и в систематическом опробовании защит и блокировок.
Величина нагрева воды В условиях нормальной эксплуатации важнейшими показателями работы подогревателя являются величина нагрева воды и величина недогрева воды до температуры насыщения греющего пара (последняя величина характерна для подогревателей без пароохладителей, поскольку при наличии пароохладителя температура подогрева воды может превышать температуру насыщения греющего пара). Отклонение этих величин от расчетных указывает на ненормальную работу подогревателей. При этом следует отметить, что расчетные величины нагрева воды в подогревателях и недогрева ее до температуры насыщения будут иметь место только при номинальной нагрузке турбогенератора. При пониженных нагрузках давления в отборах упадут и нагрев воды в подогревателях (за исключением деаэратора) снизится. Снижение нагрева в схеме регенерации низкого давления приведет к увеличению нагрузки на деаэратор; снижение нагрева в подогревателях высокого давления приведет к понижению температуры питательной воды, поступающей в котел.
Изменение режима работы группы Так же резко меняется режим работы группы подогревателей при отключении одного из них по пару. В этом случае верхний подогреватель оказывается перегруженным, величина нагрева воды в нем увеличится, а величина недогрева возрастет. В нижний подогреватель в больших количествах будет поступать высокопотенциальный дренаж из верхнего подогревателя, что приведет к уменьшению расхода пара из отбора. В этом случае величина нагрева также увеличится, причем недогрев воды может иметь отрицательное значение, т. е. температура воды на выходе из подогревателя может оказаться выше температуры насыщения отборного пара.
Уменьшение недогрева Не всегда уменьшение недогрева является положительным фактором. Если уменьшение недогрева является следствием увеличения коэффициента теплопередачи в подогревателе, то это безусловно повышает экономичность установки. Если же уменьшение недогрева происходит за счет проскока пара из верхнего подогревателя через воздушную линию или линию слива дренажа, то экономичность установки будет ухудшаться из-за вытеснения низко- потенциальных отборов пара высокопотенциальными.
Особенности эксплуатации РП При эксплуатации регенеративных и сетевых подогревателей необходимо следить за уровнем конденсата и за исправной работой конденсатоотводчиков и регуляторов уровня. Не допускается работа при отсутствии уровня, а также при слишком высоком уровне в корпусе подогревателя. В первом случае возможен проскок пара в нижний подогреватель, во втором — уменьшается поверхность основной (конденсационной) части подогревателя, что может послужить причиной недогрева питательной воды.
Клапан регулятора уровня ПВД Не следует допускать работу подогревателя с полным открытием клапана регулятора уровня ПВД. Это может вызвать срабатывание защиты ПВД от переполнения при переменных нагрузках.
Обязанности обслуживающего персонала В обязанности обслуживающего персонала входит систематическое опробование: сигнализации повышения уровня в ПВД, работы обратных клапанов отбора, АВР сливных насосов. Не реже 1 раза в 3 мес. производится опробование защит ПВД от переполнения по I и II пределам. Опробование защиты по I пределу производится замыканием контактов уровнемера. При этом проверяется работа водозапорной арматуры и сигнализации. Перед испытанием эксплуатационный персонал должен быть предупрежден о временном понижении температуры питательной воды. Опробование защиты по II пределу, вызывающей останов блока, производится с переводом импульса на сигнал.
г) Неисправности регенеративных подогревателей
Неисправности элементов системы регенерации существенно влияют на экономичность всей турбо- установки, вследствие чего устранение их должно производиться в возможно короткий срок. Этому способствует и то обстоятельство, что вывод в ремонт регенеративных подогревателей не связан с остановкой турбины, а может производиться при работающем агрегате.
Основные неисправности, их причины и способы устранения 01
Основные неисправности, их причины и способы устранения 02
Основные неисправности, их причины и способы устранения 03
ФИНИШ
Скачать презентацию 2 факультет Основы эксплуатации теплоэнергетических объектов РЕГЕНЕРАТИВНЫЕ И
Регенеративные подогреватели.pptx