Пароводяные подогревательные установки

В настоящее время на мощных ТЭЦ применяются, как правило, поагрегатные теплофикационные подогревательные установки поверхностного типа. Подогреватели сетевой воды в этих установках выполняются горизонтальными и располагаются непосредственно под цилиндрами турбин.

Каждый подогреватель представляет собой пароводяной горизонтальный теплообменник с цельносварным корпусом. Трубный пучок состоит из прямых трубок, развальцованных с обеих сторон в трубных досках. Во всех подогревателях, кроме подогревателей турбины Т-250/300-240, трубный пучок выполняется из латунных трубок. В подогревателях, устанавливаемых с турбиной Т-250/300-240, работающей на серхкритических начальных параметрах пара, трубки выполняются из нержавеющей стали Х18Н9Т для предупреждения осаждения меди на лопатках проточной части турбины. Для обеспечения повышенной плотности соединений трубок с трубными досками у этих подогревателей кроме развальцовки применяется также приварка трубок.

На рис. 36 показан общий вид горизонтального теплофикационного подогревателя ПСГ-5000-3,5-8-1 с площадью поверхности нагрева около 5000 м, являющегося одной из ступеней нагрева сетевой воды турбоустановки Т-175/210-130.Расчетное рабочее давление со стороны пара составляет 0,35, со стороны воды 0,8 МПа. Поверхность нагрева выполнена из 7600 латунных трубок марки Л-68 (68 % меди, 32 % цинка) диаметром 25/23 мм, длиной 8 м. Под подогревателем установлен конденсатосборник диаметром 900 мм, из которого конденсат отводится насосом в регенеративные подогреватели турбинной установки. Для защиты турбины от разноса при внезапном сбросе электрической нагрузки и закрытии стопорного клапана соединение конденсатосборника с корпусом подогревателя выполнено в виде узкой щели. Назначение ее – тормозить вскипание конденсата в конденсатосборнике при падении давления в паровом пространстве подогревателя ниже давления насыщения конденсата в конденсатосборнике. При достаточной чистоте поверхностей нагрева, высоких скоростях воды (примерно 1,5—2,0 м/с) и надежном дренаже конденсата и воздуха из парового пространства в теплофикационных пароводяных подогревателях коэффициенты теплопередачи достигают значений 3000—4000 Вт/(м²•К).

1 – корпус подогревателя; 2 – трубные доски; 3 – входная камера; 4 – поворотная водяная камера; 5 – крышка входной водяной камеры; 6 – крышка поворотной водяной камеры; 7 – подвод пара; 8 – подвод сетевой воды; 9 – конденсатосборник; 10 – щелевой патрубок; 11 – линзовый компенсатор; 12 – солевой отсек; 13 – отвод паровоздушной смеси; 14 – анкерная связь Рисунок 36. Горизонтальный теплофикационный подогреватель ПСГ-5000-3,5-8-1

Для получения больших скоростей воды в трубках подогреватель выполнен четырех ходовым. Ходы образуются перегородками в передней и задней камерах. Перегородки делят трубный пучок на несколько частей по числу ходов. Плоскости соприкосновения перегородок с трубными досками уплотняются асбестовыми или свинцовыми прокладками для предупреждения перетекания воды помимо трубок. Паровоздушная смесь отводится через патрубки на боковой поверхности корпуса. Для компенсации температурных деформаций на корпусе подогревателя установлен двухволновой линзовый компенсатор. Современные мощные теплофикационные установки имеют две ступени сетевых насосов. Назначением сетевых насосов первой (бустерной) ступени является обеспечение необходимого давления сетевой воды на всасе сетевых насосов второй ступени. Сетевые насосы второй ступени устанавливаются после сетевых подогревателей и обеспечивают циркуляцию сетевой воды в системе теплоснабжения. На ТЭЦ небольшой мощности часто сооружаются общестанционные теплофикационные установки, использующие отработавшую теплоту нескольких турбоустановок.

На рис. 37 представлена принципиальная схема такой установки. Недостаток сетевых насосных установок действующих ТЭЦ заключается в отсутствии на них устройств для регулирования частоты вращения (тиристорных преобразователей или гидромуфт). Из-за этого имеет место существенный перерасход электрической энергии при переменных режимах, отличных от расчетного, например, в летний период вследствие неоправданно высоких напоров, развиваемых этими насосными установками, при сниженных расходах сетевой воды.

1 – пиковый подогреватель; 2 – основной подогреватель; 3 – сетевой насос; 4 – конденсатный насос; 5 – охладитель конденсата; 6 – грязевик; 7 – водомер; 8 – подпиточный насос; 9 – регулятор подпитки. Рисунок 37. Принципиальная схема двухступенчатой поверхностной пароводяной подогревательной установки

На рисунке 37 показан вертикальный пароводяной подогреватель конструкции Ленинградского металлического завода. В этом подогревателе разделительные перегородки в водяных камерах делят трубную систему на ряд сегментов. При такой схеме распределения ходов температуры трубок в смежных ходах близки между собой, поэтому в трубках не возникает больших термических напряжений. Вода подводится и отводится из аппарата при помощи штуцеров, приваренных к верхней камере. Пар подводится к корпусу через боковой патрубок. Конденсат отводится из корпуса через отверстие в нижнем днище. Для продувки парового пространства для удаления воздуха в нижней части боковой поверхности корпуса имеются дренажные отверстия.

Корпуса и трубные доски станционных пароводяных подогревателей выполняются стальными. Поверхность нагрева обычно выполняется из латунных трубок марки Л-68.Тепловой и гидравлический расчет поверхностных теплообменных аппаратов. В задачу теплового расчета входит определение площади поверхности нагрева, а также тепловой нагрузки аппаратов при заданных их конструктивных размерах и параметрах теплоносителей на входе в аппарат. Решение второй задачи проводится с помощью соотношений для характеристик (4.6)—(4.10). В задачу гидравлического расчета входит определение потерь напора в аппаратах со стороны первичного и вторичного теплоносителей. В связи с различной методикой расчеты поверхностных и смешивающих аппаратов рассматриваются отдельно.

1 – верхняя водяная камера; 2 – верхняя трубная доска; 3 – пароподводящий патрубок; 4 – направляющие перегородки; 5 – нижняя трубная доска; 6 – нижняя водяная камера; 7 – спускная трубка для воды из водяной камеры; 8 – слив конденсата греющего пара; 9 – патрубок сетевой воды; 10 – пароотражательный лист; 11 – трубки; 12 – опорные лапы. Рисунок 38. Вертикальный пароводяной теплофикационный подогреватель