Эксплуатация энергетических блоков - Эксплуатация смешивающих подогревателей

К настоящему времени турбины К-300-240 ЛМЗ и ХТЗ успешно эксплуатируются с комбинированной системой регенерации—с одним или двумя вакуумными смешивающими (контактными) ПНД.
Наибольшее распространение получила так называемая гравитационная схема включения двух смешивающих ПНД № 1 и ПНД № 2, при которой подогреватели размещаются на разных геодезических отметках и конденсат из верхнего аппарата с меньшим давлением в нижний аппарат с большим давлением поступает самотеком без установки перекачивающего насоса (рис. 4.29). Широко применяется также более простая схема с одним смешивающим ПНД (рис. 4.30), особенно при реконструкции действующих блоков 300 МВт, а также для новых блоков, где использование гравитационной схемы затруднено по условиям компоновки.
В связи с большой разностью давлений между последним и предпоследним отборами перспективных турбин К-800-240-4 решено применить схему с промежуточными насосами между смешивающими подогревателями. Для эксплуатационной проверки и накопления опыта подобная схема внедрена в настоящее время на одной из турбин К-300-240 (рис. 4.31).

Рис. 4.30. Схема регенерации низкого давления турбин К-300-240 ЛМЗ со смешивающим ПНД № 2:
1 — смешивающий ПНД № 2;      2 — гидрозатвор аварийного перелива; 3 — обратный клапан отбора;
4 — сливные обратные клапаны; 5 — рециркуляция конденсата; 6 — пар VII отбора турбины; 7 —
пар от уплотнений турбины; 8 — слив конденсата из уплотнений питательных насосов;-------------------------------
конденсат; -— пар;           — паровоздушная смесь; — ---------------------------------- конденсат греющего пара ПНД

Опыт эксплуатации турбин с комбинированной системой регенерации показывает, что при установке смешивающих ПНД № 1 и ПНД № 2 или одного ПНД № 2 работа всей системы регенерации низкого давления заметно улучшается. Это проявляется в следующем:
увеличивается температура основного конденсата за ПНД № 2 на 10—20 °С;
уменьшается тепловая нагрузка в поверхностях ПНД № 3 и ПНД № 4, что приводит к уменьшению скорости парового потока и парового сопротивления и практически исключает вывод из строя трубок. Температура основного конденсата за ПНД № 3 увеличивается на 5—7 °С, за ПНД № 4 —на 1—2 °С;
демонтируется за ненадобностью группа сливных насосов;
повышаются надежность и устойчивость работы конденсатных насосов первой и второй ступеней в связи с появлением между ними разделительной водяной емкости, находящейся в ПНД № 2;
улучшается работа уплотнений питательных насосов при подводе в них основного конденсата, нагретого в ПНД № 2, и снижаются в связи с этим потери теплоты;
уменьшаются отложения меди в проточной части турбины.
Повышение экономичности турбины только за счет первых трех факторов составляет 0,4—0,5 % по удельному расходу теплоты в зависимости от реального недогрева основного конденсата до температуры насыщения греющего пара в исходной схеме с поверхностными ПНД.

Рис. 4.31. Схема регенерации низкого давления турбины К-300-240 ЛМЗ со смешивающими подогревателями ПНД № 1, ПНД № 2 и перекачивающими насосами:
1 — конденсатор; 2 — насос КЭН-1; 3 — насос КЭН-2; 4 — насос КЗН-3; 5 — пар из VII отбора; 6 — пар из уплотнений; 7 — пар из VIII отбора
При эксплуатации смешивающих подогревателей актуальным вопросом является надежная работа защитных устройств, исключающих заброс воды в турбину. Вода может попасть в турбину в двух случаях: при затоплении смешивающего подогревателя и при сбросе турбинной нагрузки, когда в результате падения давления происходит вскипание воды и обратное движение пароводяной смеси. Затопление подогревателя и паропровода происходит при нарушении баланса по подводу и отводу основного конденсата, которое может произойти вследствие выхода из строя клапана регулятора уровня или перекачивающих насосов. При полном расходе основного конденсата затопление смешивающего подогревателя происходит за 3—4 мин.
Поверхностные аппараты затапливаются значительно медленнее, если, конечно, одновременно не выйдет из строя большое количество труб. Поэтому требования к надежности и быстродействию защиты от затопления у смешивающего подогревателя несравненно более жесткие. Для этого предусматривается, безарматурная защита в виде трубопровода с гидрозатвором, соединяющего подогреватель с конденсатором (см. рис. 4.29 — 4.31). Высота гидрозатвора выбирается таким образом, чтобы столб воды в нем уравновешивал максимальную разность давлений между данным подогревателем и конденсатором. Гидрозатвор заполняется конденсатом из конденсатора, температура которого со временем увеличивается в связи с конденсацией пара на поверхности воды в колене гидрозатвора, соединенного с подогревателем.
Во избежание вскипания воды в гидрозатворе и выбивания из него водяной пробки предусматривается постоянный добавок холодного конденсата от насосов первой ступени, В последнее время подается в опускное колено гидрозатвора небольшое количество воздуха, который заполняет свободную от воды часть линии вплоть до подогревателя и препятствует проникновению в нее пара. В этом случае исключаются постоянные потери теплоты от конденсации пара в гидрозатворе и уменьшается расход энергии на подачу добавка конденсата.
Самой естественной защитой от обратного потока влажного пара при сбросе турбиной нагрузки являлся бы обратный клапан на паропроводе отбора, установленный, как обычно, около турбины. Однако при большом диаметре паропровода клапан становится громоздким, дорогим и малонадежным. Кроме того, из-за большого сопротивления этого клапана использование вакуумных ПНД и особенно ПНД № 1 становится малоэффективным.

Таблица 4.6. Экономия затрат на турбинах Л М3

Поэтому на практике отказываются от установки обратных клапанов на паропроводах, а для защиты турбин от выноса влаги при сбросе нагрузки отделяют водяную емкость от нагревательного отсека горизонтальной перегородкой с обратными клапанами; выбирают расстояние между этой перегородкой и выходным сечением паровпускного патрубка, в 4—5 раз превышающее высоту максимально возможного слоя воды над перегородкой в аппарате, устанавливают облегченный, встроенный в корпус подогревателя паровой обратный клапан.
Опыт эксплуатации турбин К-300-240 свидетельствует о том, что устойчивость, надежность и экономичность работы всей системы регенерации при установке двух смешивающих ПНД или даже только одного ПНД № 2 значительно повышаются. Внедрение смешивающих подогревателей в схемах регенерации турбин дает [4.11] значительную экономию топлива, металла и трудозатрат (табл. 4.6).