Модернизация конденсационных устройств паровых турбин

Работа конденсационного устройства оказывает существенное влияние на эффективность работы всей турбоустановки. Даже при неизменных начальных параметрах пара перед турбиной (р₀, Т₀, G₀) условия работы ее выхлопной части в большой степени зависят от давления в конденсаторе рк. Повышение давления рк из-за уменьшения расхода охлаждающей воды или повышения ее начальной температуры, а также из-за нарушения работы конденсационного устройства уменьшает располагаемый теплоперепад в турбине, что приводит к снижению термического КПД цикла. Например, изменение давления рк на 1 кПа в конденсаторах турбин ТЭС с начальным давлением пара 12,8-23,5 МПа приводит к изменению мощности на 0,8-0,9 %.

Кроме того, снижение давления рк, если оно не вызвано понижением температуры охлаждающей воды) должно повлечь за собой увеличение расхода охлаждающей воды Gв, что, в свою очередь, приводит к увеличению гидравлического сопротивления конденсатора и в результате — к повышению расхода электроэнергии на привод циркуляционных насосов, т. е. к увеличению собственных нужд.

В связи с изложенным практически все мероприятия но модернизации конденсационных устройств направлены на углубление вакуума или, как минимум, на поддержание его в расчетных пределах, а также на повышение надежности их работы.

Модернизация конденсатора турбины К-160-12,8 (К-175-12,8) проведена параллельно с модернизацией ЦНД путем увеличения количества отбираемого пара на теплофикацию. Компоновка трубопроводов отборов в переходном патрубке «панельной» конструкции приведена в соответствие с выводами труб отборов из обоймы ЦНД. Конденсатор оснащен модернизированной системой очистки внутренних поверхностей охлаждающих труб шариками из губчатой резины при условии дополнительной очистки охлаждающей воды с помощью фильтра предочистки. Реконструирована зона воздухоохладителя трубного пучка конденсатора путем замены трехходового воздухоохладителя с продольным обтеканием охлаждающих труб паровоздушной смесью на воздухоохладитель с отношением его входного и выходного сечений 6:1 и поперечным обтеканием охлаждающих труб паровоздушной смесью для улучшения условий теплообмена и уменьшения парового сопротивления последнего. Внедрение этих конструкторских решений позволит углубить вакуум в конденсаторе примерно на 0,5 кПа.

Для повышения ремонтопригодности конденсатора двойные концевые трубные доски с гидравлическим уплотнением развальцованных концов охлаждающих труб конденсатом или химобессоленной водой, подаваемыми в камеры гидравлического уплотнения, заменены одинарными концевыми трубными досками; развальцованные концы их уплотняются с помощью битумной мастики.

В конденсаторе турбины К-300-23,5 (К-310-23,5) при переходе с трехпоточной на двухпоточную конструкцию ЧНД перепроектирован переходной патрубок трубопроводов отборов. Переходной патрубок — «панельной» конструкции, что значительно упрощает монтаж последнего на существующем фундаменте турбоагрегата. Конденсатор укомплектован модернизированной системой очистки внутренних поверхностей охлаждающих труб шариками из губчатой резины и фильтром дополнительной очистки охлаждающей воды. Наметилась тенденция перевода всех высокоэнергетических сбросов из конденсатора в охлаждаемый расширительный бак дренажей. Охлаждение бака осуществляется путем ввода трубопровода рециркуляции конденсатных насосов I подъема. При переходе на двухпоточную конструкцию ЧНД турбины упорядочились потоки пара из ЦНД в конденсатор. Выполненный «позонный» тепловой расчет конденсатора показал, что более равномерное распределение пара происходит по трубному пучку конденсатора по сравнению с существующей конструкцией части низкого давления. Выравнивание тепловых нагрузок различных зон трубного пучка, за исключением зоны воздухоохладителя, несомненно способствует углублению вакуума в конденсаторе при прочих равных условиях.

При возросших в последнее время требованиях к водяной плотности конденсаторов мощных паровых турбин ТЭС необходимо осуществлять мероприятия по переходу к применению труб из материалов, более стойких к эрозионным и коррозионным разрушениям.

Решение проблемы создания высокогерметичных или «абсолютно плотных» конденсаторов должно удовлетворять следующие требования: трубы конденсаторов не должны подвергаться повреждениям и заменяться в течение всего срока службы энергоблока (30-40 лет), а соединения труб с трубными досками должны сохранять в течение этого срока полную герметичность.

На электростанциях СНГ отсутствует эксплуатационный опыт использования труб из коррозионно-стойких сталей и титана в конденсаторах турбин. Поэтому в основу разработанных рекомендаций положен зарубежный опыт применения в конденсаторах труб из этих материалов с учетом коррозионных и механических свойств сталей и титановых сплавов отечественных марок, близких по составу к зарубежным и освоенных или осваиваемых отечественной промышленностью для изготовления труб.

В связи с тем что конденсаторные трубы из медных сплавов, включая медно-никелевые, в течение срока службы турбоагрегатов не могут обеспечить требуемую герметичность конденсаторов, при пресных охлаждающих водах рекомендуется применять трубы из нержавеющих сталей, не содержащих или имеющих малое содержание молибдена, а при сильноминерализованных и морских водах — из высокохромистых нержавеющих сталей с молибденом и груб из титана. Выбор материала конденсаторных груб следует проводить в соответствии с таблицы:

Временные рекомендации по применению в конденсаторах турбин труб из нержавеющих сталей и титана

Нержавеющие стали и титан рекомендуются вместо медных сплавов при содержании абразивных частиц (песка) более 30 мг/л, сероводорода более 0,1 мг/л, аммиака более 10 мг/л.

В случае неравномерных загрязнений внутренней поверхности труб в пресных или минерализованных водах при локальных отложениях взвесей и малых скоростях воды (менее 1 м/с), остановах, неплотных обрастаниях и в других случаях рекомендуется использовать высокохромистые нержавеющие стали или титан. Для морских и океанских вод необходима разработка новых отечественных марок аустенитных сталей с высоким содержанием молибдена типа Х20Н25М6, обладающих высокой стойкостью к питтинговой и щелевой коррозии.

При установке в конденсаторах труб из нержавеющей стали или титана должны учитываться как меньшая теплопроводность этих материалов, так и значительно большая подверженность их органическим обрастаниям и другим загрязнениям но сравнению с трубами из медных сплавов.

С экологической точки зрения предпочтительна механическая очистка труб в эксплуатационных условиях с помощью эластичных шариков из губчатой резины.

Для конденсаторов с трубами из нержавеющих сталей и титана необходимо предусматривать скорость течения воды не менее 2-2,5 м/с.

Во избежание стояночной коррозии трубы, особенно из нержавеющей стали без молибдена, нельзя оставлять заполненными неподвижной циркуляционной водой при остановах турбин на продолжительный срок или для проведения термоочисток (термосушек). Трубы должны промываться чистой водой (обессоленной, конденсатом) и высушиваться.

Конденсаторные трубы из нержавеющих сталей и титана должны иметь длину до 16 м. При этом необходимо освоение технологии изготовления сварных труб из холоднокатаной ленты.

В случае применения в конденсаторах сварных труб из нержавеющих сталей и титана необходимо предусматривать в технических условиях 100 %-ный заводской контроль продольного шва методом вихревых токов и выборочную проверку образцов труб другими методами, а при монтаже конденсатора опрессовку труб под водой при давлении ее минимум 5 МПа или воздухом давлением 0,6 МПа под водой.

При использовании труб из нержавеющих сталей и титана требуется уплотнительная сварка предварительно развальцованных труб с трубной доской со стороны водяных камер.

Изготовление трубных досок должно производиться из материалов того же класса, что и материал труб, или из углеродистой стали, плакированной соответствующим материалом.

На трубные доски из углеродистой стали, применяющиеся при маломинерализованных водах, как и на водяные камеры, рекомендуется наносить защитные покрытия (например, из эпоксидной смолы).

Для повышения надежности и плотности труб необходимо проведение мероприятий по предотвращению вибрации труб (уменьшение свободных пролетов труб между опорными перегородками).

В таблице ниже приведены характеристики основных эжекторов, изготавливаемых ОАО «Турбоатом».

Характеристики основных эжекторов, изготавливаемых ОАО «Турбоатом»

Для заказа листового проката перейти на сайт.