Причины и характер загрязнения конденсаторов

Загрязнения трубок конденсаторов, особенно отложения на их внутренней поверхности, омываемой охлаждающей водой, а также забивание трубных досок и трубок со стороны входа воды более крупными предметами приводят к ухудшению теплотехнических показателей работы конденсаторов - коэффициента теплопередачи, температурного напора и давления отработавшего пара по сравнению с их значениями для соответствующих режимных условий по нормативным (заводским) характеристикам. Вызывается это малой теплопроводностью отложений на стенках трубок и увеличением гидравлического сопротивления конденсатора, приводящим к уменьшению расхода и скорости охлаждающей воды.

Вследствие существенного различия применявшихся для охлаждения конденсаторов вод по составу и количеству содержащихся них примесей характер и интенсивность загрязнений конденсаторов с водяной стороны сильно зависят от местных условий. При прямоточной системе водоснабжения характер отложений в конденсаторах определяется в основном взвешенными веществами, органическими и минеральными примесями, содержащимися в воде, поступающей из естественного источника (реки, озера, моря), а при оборотной системе - от качества подпиточной воды, поступающей из естественного источника, ее упаривания при испарительном охлаждении, загрязнения ее при контакте с содержащим агрессивные газы и летучую золу воздухом в водоохладителе и др. В самой системе водоснабжения в охлаждающую воду могут попадать продукты коррозии металлов или разрушения других материалов, окалина, грат, а также развившиеся в системе и отмершие водные организмы.

В зависимости от указанных выше местных условий возможны следующие основные типы загрязнений конденсаторов, которые могут встречаться на практике порознь или в различных сочетаниях:

- отложения не растворенных в воде взвешенных веществ (золы, песка, глины, остатков растительных веществ, ила и др.), выпадающих, особенно при пониженных скоростях воды в трубках, в виде шлама;

- органические обрастания, вызываемые содержащимися в вода ответными и растительными микроорганизмами, образующими при их закреплении и развитии на стенках трубок слизистые отложения;

- минеральные обложения, вызываемые выпадением из пересыщенного раствора карбонатов кальция и магния) и гипса (при морской охлаждающей воде с высоким содержанием сульфатов);

- забивание трубных досок и трубок не удержанными решетками и сетками крупными примесями - водорослями, листьями, щепой и другим мусором, а также ракушками моллюсков, проникших в систему водоснабжения в виде личинок, а затем развившихся в ней и отмерших.

При выборе и применении методов предотвращения загрязнения конденсаторов или методов и периодичности их чистки необходимо учитывать, что как характер, так и интенсивность загрязнений конденсаторов с водяной стороны не являются для данной электростанции неизменными, а подвергаются сезонным изменениям в течение года и могут также заметно изменяться от года к году, вследствие изменений метеорологических, гидрологических и гидрохимических условий, жизнедеятельности водных организмов, расходов и качества сбрасываемых в источник водоснабжения сточных вод и других причин, включая потребление воды электростанцией и режим ее работы. Загрязнение периферийных трубок в трубном пучке конденсатора с паровой стороны, вызываемое содержанием в отработавшем паре солей и продуктов коррозии металла, попаданием в конденсатор с паром мастики, выжимаемой из разъема ЦНД турбины, или другими причинами, как правило, не отражается существенно на его работе.

Из сказанного следует, что возможность каких-либо однозначных рекомендаций по выбору метода борьбы с загрязнением конденсаторов со стороны охлаждающей воды практически исключена. Этот выбор должен производиться в каждом отдельном случае индивидуально с учетом всех местных условий [5] и технико-экономического сопоставления возможных вариантов. Последние могут предусматривать в случае необходимости сочетания различных методов механической очистки, физической и химической обработки воды и чистки конденсаторов.

При выборе метода борьбы с загрязнением конденсаторов должно учитываться также и, то, что отложения на стенках трубок особенно неравномерно расположенные на их поверхности, приводят к образованию очагов коррозии металла, а содержание в воде абразивных твердых взвесей (например, песка или золы) - к эрозионно-коррозионному износу трубок, т.е. в обоих случаях - к преждевременному выходу трубок из строя.

Должно предусматриваться, как правило, применение профилактических средств, обеспечивающих практически постоянное поддержание чистоты, поверхности охлаждения конденсаторов в условиях длительной их непрерывной эксплуатации в межремонтные периоды. При этом среднее значение вакуума в конденсаторе и соответственно экономичность (при определенных условиях также располагаемая мощность) турбоагрегата выше, чем при периодических чистках конденсаторов. Это наряду с увеличением срока службы трубок позволяет не только оправдать более высокие затраты на профилактические мероприятия, но и получить в результате их осуществления значительный экономический выигрыш.

Выводы диссертации (часть автореферата) На тему "Исследование и разработка способов повышения эффективности и надежности конденсационных устройств теплофикационных турбин"

• реализация элементов диагностического модуля конденсационной установки паровой турбины проведена в рамках комплексной системы мониторинга состояния оборудования энергоблока. При этом использованы стандартные функции и диагностические процедуры; разработана и апробирована методика учета раздельного влияния на величину давления пара в конденсаторе присосов воздуха и загрязнений поверхности теплообмена. Эта методика является уточнением методики [52,86]; показано, что результаты, полученные в результате проведенного экспериментального исследования термической очистки трубок конденсаторов, могут быть использованы при оптимизации режимов и технологии проведения очисток на натурных аппаратах; разработаны нормативные характеристики для конденсаторов турбин НСТЭЦ. Усовершенствована схема измерений для сбора параметров, необходимых для формировании базы исходных данных; модифицирован расчетный алгоритм для контроля технического состояния КУ. Представлена программа для обработки регламентных испытаний КУ. При этом учтено раздельное влияние на давление в конденсаторе присосов воздуха и загрязнения поверхности теплообмена конденсатора. Установлено, что вакуумная система КУ турбины (ст.№2) функционирует удовлетворительно. Количество режимов с повышенными присосами воздуха, (когда влияние воздуха на отклонение вакуума существенно) составляет 22% от общего количества режимов. При этом отклонение фактических значений коэффициента эффективности конденсатора от расчетных значений на 2.48 % определяется присосами воздуха, оставшееся - приходится на загрязнение поверхности теплообмена; скорреюпрованы база данных и база знаний для условий работы КУ турбин НСТЭЦ. В базах данных и знаний содержится более 90 гипотез и свидетельств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящем диссертационном исследовании разработаны и реализованы элементы диагностического модуля конденсационной установки паровой турбины, который является составной частью разрабатываемой с участием автора комплексной системы мониторинга состояния оборудования энергоблока. Разработанные методы и диагностические процедуры являются универсальными и могут быть использованы при реализации модулей для диагностики других элементов оборудования энергоблоков ТЭС.

По результатам проведенной работы можно сделать следующие основные выводы:

• выбранная для разработки методики построения и реализации экспертной системы КУ методология структурного анализа (SADT) является универсальным инструментом и может быть использована для разработки различных диагностических и мониторинговых процедур. В экспертной системе сформированы база знаний (гипотезы неисправностей), база данных (свидетельства неисправностей) и диагностическая таблица (таблица вероятностей), которые могут быть включены в диагностические модули конденсационных установок различных паровых турбин;

• разработана методика учета раздельного влияния на давление пара в конденсаторе повышенных присосов воздуха и загрязнения трубок конденсатора. Принято, что отклонение величины фактического вакуума от нормативного значения определяется суммой поправок на величину присосов воздуха и загрязнения трубок конденсатора. Поправка на величину присосов воздуха определяется с учетом фактического режима работы КУ и совместной характеристики конденсатора и эжектора по методике, предложенной в работах Вятского ГТУ. Уточнение этой методики проведено в части оценки влияния степени загрязнения трубок;

• проведено исследование состава отложений на трубках конденсаторов ряда ТЭС (ВТГРЭС, РефтГРЭС, НТГРЭС). Установлено, что на ТЭС с оборотной системой циркуляционного водоснабжения с прудом-охладителем отложения характеризуются наличием в большей степени органических составляющих. Проведенное обследование показало, что количество органики в отложениях на разных ТЭС отличается и составляет до 40 % от общего количества отложений;

• анализ обследования семнадцати ТЭС показал, что эффективность термической очистки конденсаторов паровых турбин достаточно высока и выражается в снижении недогрева воды до температуры насыщения пара на величину от 1 до 7 °С и углублении вакуума на 0,15 % и выше. Единая технология проведения термической очистки на различных ТЭС отсутствует, что связано с недостаточной изученностью этих процессов;

• для исследования процесса термической очистки трубок конденсаторов разработана и реализована экспериментальная установка. Разработана методика оценки эффективности сушки отложений в трубках конденсаторов паровых турбин. Предложено эффективность термической очистки трубок оценивать через отношение массы удаленных чисткой отложений к общей массе имеющихся на трубке отложений. Для обработки экспериментальных данных предложен параметрический комплекс К*, зависящий от градиентов температур и влагосодержания в слое отложений. Данный комплекс может быть использован для выбора и обоснования параметров и технологии очистки трубок конденсаторов паровых турбин от органических отложений;

• анализ экспериментальных данных показал, что:

- эффективность термической очистки определяется такими факторами, как продолжительность сушки, температура воздуха на входе в трубку, температура в межтрубном пространстве, общая масса отложений на трубке, начальная влажность сушильного агента (воздуха);

- эффективность термической очистки трубок конденсаторов различных ТЭС существенно различается, так как отложения индивидуальны для каждой ТЭС. Максимальная эффективность очистки трубок РефтГРЭС - 75 %, НТГРЭС - 45 %, ВТГРЭС - 40 % ;

- использование комплекса К* позволило получить удовлетворительную корреляцию между массивами опытных данных для разных ТЭС и соответствующими аппроксимирующими функциями;

• проведена реализация разработанных в данной работе элементов диагностического модуля КУ турбин Т-110/120-130 на НовоСвердловской ТЭЦ. Трубные пучки конденсаторов турбин НСТЭЦ работают в нерасчетных условиях (с пропуском циркуляционной воды через основные, а подпиточной - через встроенные пучки). Для этих условий разработаны расчетные характеристики конденсаторов. В рамках программного комплекса реализованы: диагностический модуль конденсационной установки, включающий стандартный алгоритм обработки регламентных испытаний конденсаторов турбин; уточнение расчетного алгоритма в части учета раздельного влияния на давление пара в конденсаторе повышенных присосов воздуха и загрязнений трубок; адаптированная к оборудованию НСТЭЦ экспертная система оценки нарушений в работе КУ.

Список использованной литературы

1.РУКОВОДЯЩИЕ указания по тепловому расчету поверхностных конденсаторов мощных турбин тепловых и атомных электростанций. М.: СТО Союзтехэнерго, 1982.

2. ФУКС С.Н. Гидравлическая и воздушная плотность конденсаторов паровых турбин. М.: Энергия, 1967.

3. РУКОВОДЯЩИЕ указания по реконструкции конденсаторов паровых турбин. М: Госэнергоиздат, 1954.

4. ПРАВИЛА технической эксплуатации электрических станций и сетей. М.: Энергия, 1977.

5. РУКОВОДЯЩИЕ указания по предотвращению образования минеральных и органических отложений в конденсаторах турбин и их очистке. М.: СЦНТИ

Содержание

1. Общие сведения…………………………………………………………….1
1.1 Назначение конденсационной установки……………………………...1
1.2. Оборудование конденсационной установки…………………………..1
2. Особенности рабочего процесса и показатели работы конденсационной установки………………………………………………………………………3
2.1. Условия теплопередачи в конденсаторе………………………………3
2.2. Показатели работы конденсационной установки…………………….7
3.. Пуск и останов конденсационной установки……………………………9
4. Система циркуляционного водоснабжения конденсаторов…………….10 4.1. Решетки, водоочистные сетки и фильтры……………………………..10
5. Водяная плотность конденсаторов..……………………………………..14
5.1. Нормы жесткости конденсата и причины их нарушения.…………..14
5.2. Коррозионные и эрозионные повреждения трубок…………………15
6. Деаэрация конденсата в конденсаторе………………………………… 19
6.1. Деаэрирующая способность конденсатора………………………….19
6.2. Причины и характер загрязнения конденсаторов…………………..21