В конце октября 1989 г. на Лукомльской ГРЭС состоялось совещание по обмену опытом внедрения установок шариковой очистки конденсаторных трубок, организованное по инициативе Главэнерго, Белэнерго и ПО Союзтехэнерго. На совещании присутствовали специалисты от электростанций, заводов-изготовителей, научных, проектных и наладочных организаций и энергоуправлений. С докладами и сообщениями выступили представители Главэнерго, Союзтехэнерго, ВТИ, СКБ ВТИ, Лукомльской, Литовской, Щекинской, Сургутской ГРЭС, Киевской ТЭЦ-5, ТЭЦ-22 Мосэнерго, Курской и Смоленской АЭС, Чебоксарского завода «Энергозапчасть», Свердловского завода эбонитовых изделий и других предприятий и организаций.
В настоящее время системами шариковой очистки (СШО) оборудованы конденсаторы 26 турбин мощностью 100, 160, 200, 250 и 300 МВт общей установленной мощностью 7 млн. кВт. Пионерами освоения отечественных СШО были Литовская и Лукомльская ГРЭС. На этих электростанциях системами шариковой очистки оснащены конденсаторы турбин практически всех установленных энергоблоков, выполнены наладка СШО и многочисленные реконструкции. Работы по усовершенствованию СШО и повышению уровня их эксплуатации продолжаются до сих пор.
Основная часть эксплуатируемых СШО изготовлена на Чебоксарском заводе «Энергозапчасть» или в мастерских электростанций по проектам СКВ ВТИ. Отмечавшиеся трудности освоения и большие затраты на реконструкцию и ремонт СШО связаны с дефектами проектов и низким качеством изготовления основных элементов СШО, плохой подготовкой конденсаторов и низким уровнем эксплуатации этих систем.
На электростанциях отмечены следующие недостатки СШО.
Шарикоулавливающие решетки из прутков диаметром 4—5 мм, приваренных на концах к поперечным связям каркаса, не отвечают требованиям надежности. Как правило, не выдерживается заданное расстояние между прутками, часты отрывы концов прутков в местах сварки. В результате на всех электростанциях имеют место значительные потери шариков. Другим характерным дефектом шарикоулавливающих решеток является то, что на них часто происходит задержка шариков. Это обычно связано с конструктивными недостатками самих решеток (нарушение принципа беспрепятственного движения шарика) или с неправильным их расположением в водоводах (в зоне неравномерного потока) . В результате нарушается нормальная циркуляция шариков по контуру, а в некоторых случаях шарики продавливаются между прутками и безвозвратно теряются.
Фильтр перед конденсатором не отвечает требованиям надежности, ремонтопригодности и экономичности работы. Из-за несовершенства конструкции подшипников часто выходит из строя смывное устройство. Это приводит к задеванию сопл о фильтрующее полотно и изгибу вала. Практически на всех электростанциях фильтрующие полотна разрушались, в результате разрушенные участки приходилось заменять. Конструкция фильтра не предусматривает возможности проведения такой операции, поэтому она сложна и трудоемка.
Гидравлическое сопротивление фильтра составляет 800— 900 мм вод. ст., т. е. оно значительно больше (в 2—3 раза), чем достигнуто фирмой Тапрогге. Это связано с несовершенством конструкции фильтра, выполненного в виде конуса с малым углом при вершине (около 10°), направленного навстречу потоку воды. Фильтр собирается из семи секций и имеет значительную длину. Соединения между секциями перекрывают проходное сечение водовода и способствуют повышению гидравлического сопротивления.
Для теплофикационных турбин с градирнями характерна высокая степень аэрации воды. Это вызывает повышенную коррозию всех элементов СШО.
Характерным для отечественных электростанций является неудовлетворительная работа вращающихся лобовых фильтров на береговых насосных. Из-за несовершенства конструкции и применения некачественных материалов фильтры, как правило, пропускают большое количество мусора. Это значительно усложняет работу фильтров перед конденсатором. Заводы-изготовители, выпускающие вращающиеся фильтры по проектам Ленгидросталь треста Гидромонтаж, не обеспечивают необходимого их качества.
Вместе с тем, на совещании отмечался и полученный положительный опыт проектирования и совершенствования СШО. В частности, на Литовской ГРЭС при участии ВТИ на турбине К-300-240 ЛМЗ внедрена СШО, которая не потребовала наладочных работ. В ее проекте реализованы выявленные при исследованиях на стенде ВТИ оптимальные значения угла раскрытия конического фильтра, что позволило уменьшить его длину и снизить гидравлическое сопротивление до 400 мм вод. ст.
На Ладыжинской ГРЭС с помощью ВТИ внедрен малогабаритный секционный вращающийся фильтр, отмываемый по секциям обратным током охлаждающей воды. На обеих электростанциях внедрены изготовленные из стальных полос шарикоулавливающие решетки с разработанными ВТИ турбулизаторами, которые исключают задержку и продавливание шариков.
При участии Союзтехэнерго усовершенствованы СШО на Лукомльской ГРЭС. В частности, на двух энергоблоках установлены малогабаритные шарикоулавливающие пластинчатые решетки с гидравлическим сопротивлением примерно 250 мм вод. ст., а также загрузочные камеры, снабженные устройством для отбраковки шариков.
Несмотря на трудности внедрения СШО на отечественных электростанциях, которые не преодолены еще до настоящего времени, все выступавшие на совещании отмечали значительные преимущества этого способа очистки по сравнению со всеми другими способами и не сомневались в его перспективности. Известно, что при загрязнении трубных досок и появлении твердых и мягких отложений на внутренней поверхности трубок конденсаторов наблюдаются ухудшение вакуума и соответствующее снижение мощности турбины; увеличение гидравлического сопротивления конденсатора, расхода энергии на циркуляционные насосы; более интенсивная коррозия трубок, приводящая к сокращению срока службы, уменьшению поверхности охлаждения конденсатора и в конечном счете к увеличению расхода топлива и затрат на преждевременную замену трубок. Увеличение расхода топлива приводит к дополнительному загрязнению окружающей среды.
Установка СШО исключает загрязнение трубных досок мусором, а трубок — отложениями. Все компоненты охлаждающей воды, засоряющие водяное пространство конденсатора, задерживаются фильтрами, установленными непосредственно перед водяными камерами конденсатора, и отводятся в сливной циркуляционный водовод (при этом равновесие фауны и флоры водоема не нарушается). При необходимости они могут задерживаться в мусоросборнике и уничтожаться.
Поддержание в чистоте конденсаторов обеспечивает максимально достижимое значение вакуума и минимальное гидравлическое сопротивление конденсатора, что способствует экономии топлива. По данным испытаний Союзтехэнерго на Литовской и Лукомльской ГРЭС она составила в среднем 0,7—0,8 %. Для других электростанций при худшем качестве охлаждающей воды экономия топлива может достигнуть 2—3 % и более.
Уменьшение числа повреждений трубок способствует повышению надежности работы конденсатора, уменьшению внеплановых остановов турбоустановок и уменьшению числа разгрузок турбин для проведения чисток конденсаторных трубок.
При наличии СШО на электростанции сокращаются выбросы вредных веществ в окружающую среду благодаря меньшему количеству сжигаемого топлива на единицу вырабатываемой мощности. Кроме того, уменьшается выделение тяжелых металлов вследствие подавления коррозии.
Для совершенствования СШО, повышения их надежности, успешной эксплуатации по рекомендации участников совещания создана рабочая группа специалистов, в задачу которой входит координация работ по обеспечению единой методики и концентраций усилий при создании и внедрении СШО, экспертиза опытных образцов усовершенствованных элементов, разработка типовых решений и организация испытаний СШО, обобщение опыта эксплуатации и создание банка данных о ее работе.
Разработаны мероприятия по устранению недостатков СШО. Заводам-изготовителям предложено осуществлять комплексную поставку оборудования СШО. Совещание выразило уверенность в скорейшем преодолении возникших трудностей и резком увеличении масштабов внедрения установок шариковой очистки.
Г. И. Ефимочкин, доктор техн. наук, Г. Г. Яковлев, канд. техн. наук ВТИ — Главэнерго Минэнерго СССР
