Выбор подогревателей сетевой воды

Подогреватели сетевой воды нагревают воду, направляемую потребителям для целей отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

На теплоэлектроцентралях подогреватели сетевой воды входят в состав турбинной установки. Расчетная температура воды в подающей линии обычно принимается равной 150…160 °С. Основные подогреватели (ОСП) нагревают воду до 110…120 °С паром отборов турбины.

Подогрев сетевой воды вОСП выполняется преимущественно в двух ступенях [1, 7, 8]. Основные подогреватели сетевой воды на ТЭЦ устанавливаются индивидуально у каждой турбины (без резерва) и общая паровая магистраль по теплофикационным отборам 0,12 МПа (1,2 кгс/см²) может не предусматриваться. Производительность основных подогревателей сетевой воды на ТЭЦ выбирается по номинальной величине тепловой мощности теплофикационных отборов.

Требуемая поверхность нагрева подогревателя определяется поеготеплопроизводительности:

,

где – площадь поверхности нагрева, м²; – теплопроизводительность подогревателя, кВт; – коэффициент теплопередачи, кВт/(м² ºС); – средняя разность температур междутеплоносителями в подогревателе, ºС.

Расчетный коэффициент теплопередачи дли пароводяных подогревателей находится в пределах 2500…3500 кВт/(м² ºС), для водоводяных – в пределах 1200…1500 кВт/(м² ºС).

Для покрытия пиковых тепловых нагрузок на ТЭЦ применяются, как правило, специализированные пиковые водогрейные котлы. Теплопроизводительность и число пиковых водогрейных котлов выбирается на основе технико-экономических расчетов, исходя из условия покрытия ими, как правило, 45…50% максимальной тепловой нагрузки отопления, вентиляции и горячего водоснабжения.

В целях использования избытков пара энергетических котлов
и производственных отборов турбин допускается установка пиковых сетевых подогревателей. В пиковые подогреватели подается пар из отборов турбин или острый пар через РОУ. Теплопроизводительность пиковых подогревателей (при отсутствии пиковых котлов) равна разности между максимальной потребностью тепла и теплопроизводительностью основных подогревателей при минимальной расчетной температуре наружного воздуха.

Выбор пиковых подогревателей производится так же, как выбор основных подогревателей.

Резервные подогреватели сетевой воды на ТЭЦ не предусматриваются. При наличии пиковых водогрейных котлов пиковые подогреватели не устанавливаются.

Подогреватели сетевой воды на ГРЭС устанавливаются не менее чем на двух блоках. При этом в случае вывода из работы одного блока оставшиеся в работе должны обеспечить 100% тепловой расчетной нагрузки присоединенных потребителей.

Выбор подогревателей сетевой воды на ГРЭС производится так же, как на ТЭЦ.

Характеристики некоторых типоразмеров сетевых подогревателей приведены в приложении (табл. П3, П4).

Пример выбора сетевого подогревателя

Необходимо подобрать сетевой подогреватель для следующих условий:

· расход сетевой воды =125 кг/с;

· среднее давление сетевой воды =1,5 МПа;

· температура воды на входе = 70°С и на выходе = 109 °С подогревателя;

· давление греющего пара в подогревателе =0,2 МПа;

· энтальпия греющего пара =2730 кДж/кг.

Алгоритм выбора

Тепловая нагрузка подогревателя

.

Среднелогарифмический температурный напор

,

где – больший температурный напор; – меньший температурный напор; =120°С – температура насыщения при давлении греющего пара в подогревателе.

Необходимая площадь поверхности нагрева

.

Выбираем сетевой подоrреватель вертикального типа ПСВ-315-3-23с площадью поверхности нaгpeвa 315 м². Другие технические данные подоrревателя: число трубок – 1212 шт.; число ходов по воде – 2; трубки латунные наружным диаметром 19 мм и толщиной стенки 1 мм, длина трубок – 4350 мм, расчетное давление в корпусе – 0,3 МПа, в трубках – 2,3 МПа.

Установив геометрические характеристики поверхности нагрева, целесообразно проверить скорость воды в трубках. Максимальная допустимая скорость воды в трубках определяется из условий эрозионного и коррозионного износа: для латунных медноникелевых трубок – 2 м/с; для стальных нержавеющих трубок – 4…5 м/с.

Определим скорость воды в трубках выбранного подогревателя типа ПСВ-315-3-23:

м/с,

где = 966,2 кг/м³ – плотность воды при давлении =1,5 МПа и температуре = 89,5°С; = 606 шт. – число трубок в одном ходе воды; =0,017 м – внутренний диаметр трубок.

Вычисленное значение скорости не превышает допустимого значения.

Выбор регенеративных подогревателей питательной воды
(основного конденсата)

В энергоблоках ТЭС и АЭС применяются поверхностные и смешивающие регенеративные подогреватели; смешивающие используются в качестве подогревателей низкого давления.

Регенеративные подогреватели 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 подогревателей.

Регенеративные подогреватели поставляются заводом-изготовителем в комплекте с турбоагрегатом. Информация о типоразмерах подогревателей, используемых в составе конкретных турбоустановок, приведена в [5, 10–12].

Для вновь проектируемых энергоблоков регенеративные подогреватели выбираются в соответствии с давлением по паровой и водяной стороне, расходом воды и поверхностью нагрева, которая определяется на основании результатов расчета тепловой схемы.

При этом можно воспользоваться ранее рассмотренным алгоритмом выбора сетевых подогревателей.

Пример выбора регенеративного подогревателя
высокого давления

Необходимо подобрать ПВД, используемого в составе энергоблока АЭС, для следующих условий:

· расход питательной воды =1700 кг/с;

· давление питательной воды =9,0 МПа;

· температура воды на входе = 192°С и на выходе = 218 °С регенеративного подогревателя;

· давление греющего пара в подогревателе =2,364 МПа.

Алгоритм выбора

Тепловая нагрузка подогревателя

.

Средний логарифмический температурный напор

,

где – больший температурный напор; – меньший температурный напор; =221°С – температура насыщения при давлении греющего пара в подогревателе.

Необходимая площадь поверхности нагрева

.

Выбираем двухниточную схему с двумя параллельно включенными коллекторно-спиральными ПВД типа ПВ-2500-97-28А с площадью поверхности нaгpeвa у каждого 2500 м². Другие технические данные подогревателя: число трубок – 1150 шт.; число ходов по воде – 1; трубки из углеродистой стали наружным диаметром 32 мм и толщиной стенки 4 мм, рабочее давление в корпусе – 9,7 МПа, в трубках – 2,8 МПа.

Установив геометрические характеристики поверхности нагрева ПВД, целесообразно проверить скорость воды в его трубках. Максимальная допустимая скорость воды в трубках определяется из условий эрозионного и коррозионного износа: для трубок из углеродистой стали – 2 м/с; для стальных нержавеющих трубок – 4…5 м/с.

Скорость воды в трубках выбранного подогревателя типа
ПВ-2500-98-28А

м/с,

где =871 кг/м³ – плотность воды при давлении = 9 МПа и температуре =205°С; =1150 шт. – число трубок в одном ходе воды; =0,024 м – внутренний диаметр трубок.

Вычисленное значение скорости не превышает допустимого значения.

Испарительные установки на ТЭС устанавливаются индивидуально у каждой турбины, без резерва. На АЭС устанавливаются по два параллельно работающих испарителя на блок, их производительность выбирается по количеству пара, необходимого для уплотнения вала турбины, штоков клапанов, для эжекторов уплотнений и пусковых эжекторов.

Вспомогательные теплообменники (сальниковые подогреватели, охладители дренажей, пара эжекторов и другие устройства) поставляются без резерва и выбираются в зависимости от площади поверхности теплообмена и расхода охлаждающего конденсата.