Принципы проектирования

При проектировании конденсаторов паровых турбин должны быть выполнены следующие основные требования:

• высокая интенсивность процессов тепло- и массообмена в трубном пучке конденса­тора;

• уменьшение массогабаритных характеристик аппарата и трудоемкости его изготовления;

• минимально возможные переохлаждение и кислородсодержание конденсата;

• уменьшение парового сопротивления конденсатора;

• технологичность изготовления, сборки, транспортировки и монтажа аппара­та на электростанции;

• обеспечение простоты и надежности эксплуатации всей конденсационной ус­тановки на различных режимах работы турбины.

Выполнение перечисленных требований обеспечивает, как правило, эф­фективность работы конденсационной установки в целом.

Необходимо иметь в виду, что некоторые из этих требований противоречивы, например увеличение скорости пара, с одной стороны, интенсифицирует тепло­обмен при конденсации, а с другой — увеличивает паровое сопротивление труб­ного пучка аппарата; повышение надежности работы конденсаторов обеспечива­ется, как правило, за счет повышения трудоемкости их изготовления и др.

Наиболее сложным вопросом, который приходится решать при проектирова­нии конденсатора, является вопрос рационального проектирования и размещения поверхности охлаждения в корпусе конденсатора. С одной стороны, это определя­ется сложностью процессов, происходящих в развитых трубных пучках современ­ных конденсаторов, а с другой — предопределяет массогабаритные характерис­тики аппарата, а также технологичность и трудоемкость его изготовления, сбор­ки, транспортировки и монтажа на электростанции.

На основе обобщения длительного опыта проектирования и эксплуатации кон­денсаторов различных паровых турбин в литературе [1,9,10,15] сформулированы принципы и рекомендации по проектированию высокоэффективных конденсаторов, дополня­ющие и уточняющие ряд приведенные выше требования.

1. Важно обеспечить равномерное распределение поступающего в кон­денсатор пара по его длине и открытой для доступа пара части периметра трубно­го пучка. Цели: обеспечить лучшее использование поверхности охлаждения и умень­шить паровое сопротивление аппарата. Пути реализации: выбор формы выходного патрубка турбины, организация проходов для пара в трубном пучке конденсатора. Направление этих проходов дол­жно быть увязано с аэродинамикой парового потока, поступающего в трубный пучок из выхлопного патрубка турбины, а их размеры должны обеспечить уме­ренные скорости пара в проходах.

2. Исключить образование островных пучков трубок, в которые по всему пе­риметру может поступать снаружи пар, а внутри — образовываться застойные зоны. Пути реализации: установка в соответствующих местах заградительных перегородок (щитов).

3. Во избежание значительного падения давления пара обеспечить на номинальном режиме работы турбины на входе в зону интенсивной конденсации пара и в пределах этой зоны скорость парового потока в пределах 60…70 м/с. Пути реализации: обеспечить по возможности меньшее число рядов трубок по пути движения парового потока от входа к выходу из этой зоны, выбором проходного сечения на входе в трубный пучок (подбором шага между трубками или доступной протяженности для поступающего пара периметра трубного пучка).

4. Обеспечить повышение скорости паровоздушной смеси в зоне ее охлаждения (воздухоохладителе) по сравне­нию с ее скоростью на выходе из зоны интенсивной конденсации. Цели: более эффективное охлаждение отсасываемой из конденсатора паровоз­душной смеси и уменьшение содержания в ней пара. Пути реализации: подбор живого сечения на входе и в пределах зоны воздухоохладите­ля, обычно отделяемого от остального пучка системой перегородок. Скорость смеси, однако, не должна превышать 40…50 м/с, а протяженность пути ее движения быть чрезмерно большой. В противном случае отрицательное влияние роста парового сопротивления воздухоох­ладителя может свести на нет или даже превзойти положительный эффект, достига­ющийся в результате большего охлаждения паровоздушной смеси.

5. Обеспечить поступление в воздухоохладитель паровоздушной смеси только из зоны интенсивной конденсации пара. Попадание в него через проходы в трубном пучке или зазоры между пучком и корпусом конденсатора части пара, не прошедшего через основную зону трубного пучка, существенно снижает эффективность воздухоохладителя.

6. Для лучшего охлаждения отсасываемой из конденсатора воздушным насо­сом паровоздушной смеси в двухходовых конденсаторах воздухоохладитель дол­жен располагаться в зоне первого хода воды.

7. В крупных конденсаторах целесообразно организовать улав­ливание стекающего конденсата на двух-трех уровнях по высоте пучка при помо­щи перегородок или желобов, направляющих уловленный конденсат на трубные доски и промежуточные перегородки. При этом из-за освобождения проходов для пара (от конденсатного дождя) уменьшается паровое сопротивление аппарата.

Процесс проектирования включает в себя не только выполнение тепловых и гидродинамических расчетов, но и расчетов на прочность всех основных элемен­тов конструкции конденсатора. Аналогично тепловому расчету прочностной расчет мо­жет быть конструкторским (прямым) или поверочным.