Лекция 3. Выбор вспомогательного оборудования

Выбор вспомогательного оборудования турбинных и парогенераторных установок

Турбинные установки

Выбор насосов

Питательные насосы являются важнейши­ми из вспомогательных машин паротурбинной электростанции; их рассчитывают на подачу питательной воды при максимальной мощно­сти ТЭС с запасом не менее 5 %.

В отечественных энергоблоках с давлением пара 13,0 МПа, мощностью 150/160 и 200/ 210 МВт применяют питательные электрона­сосы; ранее применяли по два рабочих и один резервный в энергоблоке с подачей по 50% полного расхода воды каждый, в настоящее время — один рабочий и один резервный (в запасе на складе) в энергоблоке, каждый на 100 % полного расхода воды, или 2 по 50 % без резерва. Соответственно выбирают и бустерные (предвключенные) насосы, также с электроприводом.

В энергоблоках с давлением пара 24,0 МПа, мощностью 300 МВт в Советском Союзе применяют по одному рабочему пита­тельному насосу полной подачи с приводом от паровой турбины с противодавлением и один пускорезервный электронасос с гидромуфтой на 30—50 % полной подачи.

Для энергоблоков 500, 800 и 1200 МВт ус­танавливают с целью разгрузки выхлопных частей главных турбин питательные насосы с конденсационной приводной турбиной, по два рабочих турбонасоса, каждый на 50 % полной подачи с резервированием подвода пара к приводной турбине. Бустерные насосы в этих энергоблоках, а также в новых энергоблоках 300 МВт имеют общий с главным питатель­ным насосом привод от турбины через редук­тор.

На ТЭЦ блочной структуры (с турбинами Т-250-240) питательные насосы выбирают аналогично соответствующим конденсацион­ным энергоблокам (300 МВт) — по одному рабочему с приводной турбиной с противодав­лением.

На электростанциях неблочной структуры, входящих в энергосистему, общую подачу во­ды питательными насосами принимают такой, чтобы при выпадении наиболее крупного насо­са остальные обеспечивали подачу воды на все установленные паровые котлы при номи­нальной их паропроизводительности.

При выпадении одного из насосов на ТЭЦ, работающей в энергосистеме, остальные долж­ны обеспечить такую подачу воды, при кото­рой ТЭЦ отпускает полное количество произ­водственного пара, теплоту в количестве, определяемом средней температурой самого холодного месяца, с допустимым снижением электрической нагрузки на мощность одного турбоагрегата.

На изолированных электростанциях не­блочной структуры рабочие питательные насо­сы должны обеспечивать полную подачу воды на все установленные паровые котлы, кроме того, должно быть не менее двух резервных турбонасосов.

Если рабочими приняты турбонасосы, то устанавливается хотя бы один электронасос для первоначального пуска электростанции.

приводной турбине. Бустерные насосы в этих энергоблоках, а также в новых энергоблоках 300 МВт имеют общий с главным питатель­ным насосом привод от турбины через редук­тор.

На ТЭЦ блочной структуры (с турбинами Т-250-240) питательные насосы выбирают аналогично соответствующим конденсацион­ным энергоблокам (300 МВт) — по одному рабочему с приводной турбиной с противодав­лением.

На электростанциях неблочной структуры, входящих в энергосистему, общую подачу во­ды питательными насосами принимают такой, чтобы при выпадении наиболее крупного насо­са остальные обеспечивали подачу воды на все установленные паровые котлы при номи­нальной их паропроизводительности.

При выпадении одного из насосов на ТЭЦ, работающей в энергосистеме, остальные долж­ны обеспечить такую подачу воды, при кото­рой ТЭЦ отпускает полное количество произ­водственного пара, теплоту в количестве, определяемом средней температурой самого холодного месяца, с допустимым снижением электрической нагрузки на мощность одного турбоагрегата.

На изолированных электростанциях не­блочной структуры рабочие питательные насо­сы должны обеспечивать полную подачу воды на все установленные паровые котлы, кроме того, должно быть не менее двух резервных турбонасосов.

Если рабочими приняты турбонасосы, то устанавливается хотя бы один электронасос для первоначального пуска электростанции.

Рис. 3.1. Определение напора питательных насосов электростанции с барабанными паровыми котлами:

ПБ — питательный бак

Определение давления питательных насо­сов. В случае установки паровых котлов типа Е (барабанных) с естественной циркуляцией и включения питательного одноподъемного насоса после деаэратора (рис. 3.1) давление питательной воды после насоса должно соста­вить, МПа:

где с учетом работы предохранительных кла­панов наибольшее допустимое давление в па­ровом котле ; — рабо­чее давление в паровом котле, МПа; — высота подъема воды от оси питательного на­соса до уровня воды в барабане, м; — сред­няя плотность питательной воды в напорных линиях, кг/м³; — суммарное гидравличес­кое сопротивление оборудования (регенера­тивных подогревателей высокого давления, напорных трубопроводов с арматурой, экономай­зера парового котла и др.); — ускорение свободного падения, м/с². Скоростным напо­ром на входе воды в барабан парового котла пренебрегаем.

Давление воды на входе в питательный на­сос, МПа, составляет:

,

где — давление в деаэраторе, МПа; — гидравлическое сопротивление трубопроводов, подводящих воду из деаэратора к насосу, с арматурой, МПа; —^; высота уровня воды в деаэраторном баке относительно оси пита­тельного насоса, м. Значение выбирают из условия предотвращения вскипания воды на входе в питательный насос и явлений кавита­ции в насосе; на современных электростанци­ях Советского Союза для различных конструк­ций питательных насосов м; — плотность воды в подводящих трубопроводах, кг/м³.

Если пренебречь скоростными напорами воды на входе в насос и выходе из него, соз­даваемое им повышение давления, МПа, равно:

где h=H_н-Н_в — высота подъема воды из де­аэратора в барабан парового котла, м; — средняя плотность питательной воды в напор­ной и входной линиях насоса; — суммарное сопротивление напорного и вход­ного трактов питательной воды, МПа.

При установке прямоточных паровых кот­лов необходимое давление воды на выходе из питательного насоса составляет:

,

где — давление пара на выходе из парового котла, МПа; р₀ — давление пара перед турбиной; — потеря давления в паропроводе от парового котла до турбины; МПа — гидравлическое сопротив­ление парового котла; Н_н — высота подъема воды от оси питательного насоса до верхней точки трубной системы парового котла, м; —плотность воды в нагнетательном тракте, кг/м³.

Давление воды на входе в насос и повы­шение давления в насосе определяются ана­логично предыдущему.

Конденсатные насосы выбирают в минимальном по возможности числе — один на 100 % или два рабочих по 50%, общей подачи и соответственно один резервный (на 100 % или 50 % полной подачи). Общую подачу оп­ределяют по наибольшему пропуску пара в конденсатор с учетом регенеративных отборов. Конденсатные насосы теплофикационных тур­бин выбирают по конденсационному режиму работы с выключенными теплофикационными отборами для внешнего потребителя.

При прямоточных паровых котлах приме­няют химическое обессоливание конденсата турбины, поэтому устанавливают конденсат­ные насосы двух ступеней: после конденсатора турбины с небольшим напором и после обессо­ливающей установки с напором, необходимым для подачи конденсата через поверхностные регенеративные подогреватели низкого давле­ния в деаэратор питательной воды.

При выполнении части ПНД смешивающи­ми (контактными) после них может потребо­ваться дополнительный перекачивающий на­сос. Между смешивающими подогревателями перекачивающий насос не требуется, если по­догреватель более низкого давления устанав­ливается выше следующего за ним подогрева­теля более высокого давления, чем обеспечи­вается переток воды из одного подогревателя в последующий. К перекачивающим насосам требуются, естественно, резервные насосы.

Насосы охлаждающей воды конденсаторов турбин («циркуляционные») выбирают обычно по одному или но два на турбину. В машин­ном зале насосы устанавливают индивидуаль­но, обычно по два насоса на турбину, для возможности отключения одного из них при уменьшении расхода воды (в зимнее время). В центральных (береговых) насосных целесо­образно укрупнять насосы охлаждающей во­ды, принимая по одному на турбину.

Важно отметить, что к циркуляционным насосам резерв не устанавливают. Их производительность выбирают по летнему режиму, когда температура охлаждающей воды высо­кая и требуется наибольшее ее количество. В зимнее время, при низкой температуре воды» расход ее существенно снижается (примерит вдвое), и часть насосов фактически является резервом (один на турбину, например при индивидуальной их установке, или один на две турбины при централизованной их установке). Насосы для питания водой вспомогатель­ных теплообменников (испарители, паропреоб­разователи, сетевые подогреватели) выбирают поимущественно централизованно на всю электростанцию или часть ее секций в воз­можно наименьшем числе (один-два рабочих насоса) с одним резервным, имеющим подачу рабочего насоса (при четырех сетевых насо­сах резервный не устанавливают).

Подпиточных насосов тепловой сети при закрытой системе горячего водоснабжения устанавливают два, при открытой системе — три, включая в обоих случаях резервный насос.

Дренажные (сливные) насосы конденсата из регенеративных подогревателей устанавли­вают без резерва, при этом выполняют резерв­ную линию каскадного слива дренажа в сосед­ний регенеративный подогреватель более низ­кого давления.

Конденсатные насосы сетевых подогрева­телей (и паропреобразователей) выбирают ин­дивидуально, один или два рабочих на турби­ну, с резервным у сетевого подогревателя ниж­ней ступени, имеющим подачу рабочего насо­са (конденсат из этих теплообменников сос­тавляет основную часть всего потока пита­тельной воды паровых котлов).

Давление насосов определяют с учетом давления и гидравлических сопротивлений в элементах оборудования и системе трубопро­водов.

Давление основных конденсатных насосов турбины, МПа, определяют (без учета дина­мических напоров) следующим образом:

где — давление в конденсаторе турбины; h_к — высота подъема конденсата от уровня его в конденсатосборнике конденсатора до уровня в деаэраторном баке, м; — средняя плотность конденсата в его тракте; — об­щее гидравлическое сопротивление тракта кон­денсата (регенеративные подогреватели низ­кого давления, трубопроводы с арматурой). При включении в тракт конденсата уста­новки химического обессоливания, обычно между конденсатными насосами первого и второго подъемов, определяют в отдельности необходимое давление насосов первого и вто­рого подъемов.

Выбор теплообменников

Регенеративные подогреватели ТЭС уста­навливают индивидуально у каждой турбины, без резерва.

Обычно принимают по одному корпусу в каждой ступени подогрева, т. е. применяют «однониточную» схему подогревательной уста­новки, однако встречаются «двухниточная» и даже «трехниточная» схемы в зависимости от мощности энергоблока и типа ПВД.

Так, первоначально в дубль-блоках 300 и 500 МВт применяли две параллельные груп­пы регенеративных подогревателей высокого давления с половинным пропуском воды через каждую группу.

В дальнейшем в энергоблоках 300 и 500 МВт стали применять по одной группе ПВД, рас­считанных на полный пропуск воды, в энерго­блоках 800 и 1200 МВт пока допускается при­менение двух групп ПВД.

Во всех указанных энергоблоках, за ис­ключением энергоблока c двухвальнымтурбо­агрегатом 800 МВт, применяют по одной груп­пе подогревателей низкого давления.

На ТЭЦ применяют индивидуальные реге­неративные установки с однокорпусными по­догревателями, в том числе и в турбоустановке Т-250-240.

Деаэратор питательной воды принимают воз­можно большей пропускной способности. На энергоблок или секцию, включающую турбо­агрегат с обслуживающими его паровыми котлами, устанавливают по одному или по два деаэратора. На ТЭС неблочной структуры предусматривается возможность ремонта од­ного деаэратора при работе остальных. Объем баков деаэрированной воды рассчитывают на пятиминутный запас воды на ТЭС с блочной структурой и на десятиминутный на ТЭС не­блочной структуры при работе с максималь­ной нагрузкой.

В зависимости от соотношения пропуска воды через деаэратор и нужного объема баков принимают по одному, иногда по два деаэра­тора на один бак или же по одному деаэрато­ру на два бака, соединенных между собой ли­ниями пара и воды.

Деаэраторы добавочной воды паровых кот­лов и подпиточной воды тепловой сети выби­рают централизованно для всей электростан­ции и для отдельных ее очередей.

Испарительные установки для возмещения внутренних потерь пара и конденсата устанав­ливают индивидуально у каждой турбины. Резервных корпусов не применяют.

Многоступенчатые испарительные установ­ки и паропреобразователи, использующие пар из регулируемых отборов турбин, выби­рают индивидуально для каждой турбины или централизованно для всей ТЭЦ или ее очере­ди (если при централизованной установке можно укрупнить корпус и уменьшить число корпусов). В многоступенчатых испаритель­ных и многокорпусных паропреобразовательных установках целесообразно иметь один ре­зервный корпус.

Сетевые подогреватели ТЭЦ устанавлива­ют индивидуально у турбин, без резервных корпусов, поскольку они работают только во время отопительного сезона и лишь часть их работает в летнее время, неся бытовую на­грузку горячего водоснабжения. Сетевые по­догреватели применяют также на первом и од­ном из последующих энергоблоков КЭС с про­пускной способностью каждой 80% макси­мальной тепловой нагрузки.

Выбор емкостей баков

1) Баки запаса питательной воды или аккумуляторы деаэраторов, выбираются на ёмкость баков.

На блочных КЭС баки должны обеспечивать 5 минут работы при номинальной нагрузке блока. На не блочных ТЭЦ – на 15 минут работы при номинальной нагрузке парового котла.

2) Баки запаса обессоленной воды.

Располагаются вне главного здания. На блочных КЭС объём баков рассчитан на 40 минут работы при (не менее 6 тыс .).

На не блочных ТЭЦ – на 60 минут работы при (не менее 3 тыс. ).

Количество баков должно быть не менее двух.

Назначение: хранение обессоленной воды, сливаемой из котлов тепловой схемы при ремонтах.

3) Дренажные баки.

Объём баков должен быть 15 . На блочных станциях устанавливают по одному баку на каждый блок. На не блочных станциях – один бак на две – три турбины.

Назначение: дренажные баки используют для сбора чистых дренажей из разных источников тепловой схемы.

4) Баки сбора загрязнённых вод.

К загрязнённым водам относят: воды обмывки котельных агрегатов, с мазутонасосных, с ХВО.

Объём баков должен быть не менее 10 .

Устанавливают по одному баку загрязнённых вод в турбинном и котельном цехах, мазутохозяйстве и цехе водоподготовки.

Котельные установки