Теплотехнические схемы конденсаторов. Отсос парогазовой смеси
По мере конденсации пара при прохождении его через конденсатор газосодержание в парогазовой смеси возрастает, и максимальное его значение достигается в конце конденсации пара. Это обстоятельство следует учитывать при определении места отсоса несконденсировавшихся газов из конденсатора. На рис. 7.3 показано изменение парциальных давлений пара и газов от пути прохождения пара через конденсатор. Парциальное давление газа в конце конденсации будет максимальным, здесь и необходимо выбирать место отсоса газов (место подсоединения эжекторов).
Присутствие газов существенным образом влияет на работу конденсатора. Давление в конденсаторе рк равно сумме парциальных давлений газов и водяных паров рк=ра+рт. Чем больше парциальное давление газов, тем в большей степени рк отличается от рп, при котором происходит конденсация пара. Из уравнения (7.3) температура tK' определяет давление рк в конденсаторе при условии, что Рк = Рп. Если рп<Ри, то конденсация будет идти при температуре tn', меньшей tK', и таким образом, будет «переохлаждение» конденсата по отношению к рк и tK'. Тепловая экономичность цикла снизится за счет дополнительных потерь теплоты в конденсаторе.
Наличие газов отрицательно сказывается также на коэффициенте теплопередачи. Так, при концентрации газов в газопаровой смеси 1 % коэффициент теплопередачи уменьшается в 2 раза.
На рис. 7.4 представлены возможные теплотехнические схемы конденсаторов. Схема рис. 7.4, а является наиболее компактной, однако конденсат, стекающий с верхних рядов труб конденсатора, будет переохлаждаться на нижних пучках труб и, таким образом, тепловая экономичность такой схемы будет ниже. Схемы рис. б, в и г исключают переохлаждение конденсата, так как стекающий с верхних рядов конденсат подогревается поступающим снизу паром. Такие схемы называются регенеративными, и им следует отдавать предпочтение.
Рис. 7 3. Изменение давления в конденсаторе по мере движения пара к месту отсоса:
рк — давление в конденсаторе- рп— парциальное давление водяных паров, рВ03д—парциальное давление неконденсирующихся газов; Дpv — потери давления на паровое сопротивление конденсатора, Хр— суммарное давление пара « газов
Рис. 7.4. Теплотехнические схемы конденсаторов
Состав газов в конденсаторе зависит от тепловой схемы АЭС. Основную часть этих газов составляет воздух, попадающий в конденсатор через неплотности. Для одноконтурных АЭС в составе газов будут присутствовать благородные газы, как продукты деления топлива, и радиолитические газы, как продукты радиолиза воды в реакторе. Поэтому из конденсаторов одноконтурных АЭС отсасываемые эжектором газы непосредственно выбрасывать в атмосферу запрещено.
Вначале эти газы направляются на контактный аппарат, (рис. 7.5) для сжигания водорода, для исключения образования гремучей смеси. Электронагреватель 7 позволяет ускорить реакцию в контактном аппарате 8. До контактного аппарата предотвращение образования гремучей смеси происходит за счет разбавления отсасываемых газов отборным паром по линии 14. После установки сжигания водорода и дезактивации газы выбрасываются в атмосферу. Газы из конденсатора должны отсасываться постоянно, для чего устанавливаются пароструйные эжекторы (рис. 7.6). Расход пара на эжекторы составляет 0,5—0,8 % расхода пара на турбину. Рабочим паром эжекторов может быть отборный пар турбины, пар испарителей (если они имеются в тепловой схеме), выпар деаэраторов, а также редуцированный свежий пар (во время пуска).
Имеются две группы эжекторов — основные эжекторы (два работающих и один резервный) и пусковые. Для уменьшения расхода рабочего пара на основные эжекторы их делают многоступенчатыми. Пусковые эжекторы работают кратковременно только при пуске для первоначальной откачки воздуха из конденсатора и турбины, поэтому они выполняются одноступенчатыми.
Использование теплоты отработавшего пара эжекторов в тепловой схеме АЭС является обязательным. Обычно эжекторы имеют охладители пара эжекторов, устанавливаемые на основном потоке конденсаты сразу после конденсатных насосов за блочной очистной установкой. Конденсат этого пара сбрасывается в конденсатор (поз. 11 и 6, рис. 7.8).
Рис. 7 5. Схема установки для сжигания водорода после конденсатора на одноконтурной АЭС:
1 — подвод рабочего пара к эжектору; 2 — отсос парогазовой смеси из конденсатора, 3 — трехступенчатый эжектор, 4 — охладитель пара эжекторов; 5 — отвод конденсата охладителей пара эжекторов в конденсатор. 6 — основной поток конденсата после первой ступени конденсатных насосов; 7 — электронагреватель контактного аппарата; 8 — контактный аппарат; 9 — конденсатор контактного аппарата; 10 — отвод конденсата в конденсатор, 11 — подвод конденсата после второй ступени конденсатные
Рис. 7.6 Схема эжекторной установки для конденсаторов:
12 — отвод несконденсирующихся газов на дезактивацию; 13 — подача основного потока конденсата на БОУ; 14 — подвод пара при необходимости разбавления газовой смеси
1 — подвод рабочего пара. 2 — выпуск газов; 3 — вторая ступень парового эжектора, 4 — перемычка для возможности работы одной ступени при пуске, 5 — первая ступень парового эжектора, 6 — сброс конденсата в конденсатор; 7 — пусковой эжектор, 8 — отсос газов из конденсатора; 9 — конденсатор турбины; 10 — конденсатный насос; 11 — каскадный сброс конденсата из второй ступени эжектора в первую, 12 — трубопровод рециркуляции конденсата; 13 — ПНД насосов на конденсатор контактного аппарата;
В зависимости от тепловой схемы подогрев конденсата в охладителях пара эжекторов составляет 3—5 для конденсационных станций и 7—10°С для теплофикационных в связи с уменьшением расхода конденсата, связанного с уменьшением пара в конденсаторе.
