Схемы и теплообменное оборудование системы регенерации высокого давления современных тепловых электростанций

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический Университет»

Институт дистанционного образования

Реферат

по дисциплине: Теплоэнергетика и теплотехника

Схемы и теплообменное оборудование системы регенерации высокого давления современных ТЭС

Исполнитель: Сваровский Александр

Руководитель: Лавриненко С.В.

Томск 2014

Содержание

Обозначения и сокращения

Введение

Схема и теплообменное оборудование системы регенерации ПВД

Устройство и принцип работы ПВД

Список использованных источников

Обозначения и сокращения

ТЭС - Тепловая электростанция

ПВД - Подогреватель высокого давления

ПНД - Подогреватель низкого давления

СП - Смешивающие подогреватели

ОП - Охладитель пара

ОК - Охладитель конденсата

СП - Собственно Подогреватель

Введение

Тепловая электрическая станция (ТЭС) - сложная многокомпонентная система, состоящая из большого числа подсистем и агрегатов. При проектировании и эксплуатации ТЭС некоторым агрегатам уделяется недостаточно внимания, их тепловые потери считаются естественными. К таким агрегатам и системам можно отнести турбогенераторы, трансформаторы ТЭС, систему смазки подшипников вала турбины и турбогенератора, систему непрерывной продувки котлов. Потери теплоты ряда рабочих сред, например, отработавшего пара турбин, традиционно считаются неизбежными из-за низкого потенциала теряемой теплоты, хотя наличие низкопотенциальных теплопотерь ведет к существенному понижению энергетической эффективности ТЭС. Только в конденсаторах турбин крупных электростанций теряется до 500 МВт тепловой мощности.

С учетом этого одним из наиболее актуальных вопросов эксплуатации ТЭС является разработка технологий, позволяющих регенерировать (возвращать в цикл) теплоту низкого потенциала. Естественно ожидать, что наибольший эффект от повышения единичной мощности энергоблоков будет достигнут при одновременном укрупнении всех его элементов, при повышении экономичности и надежности всего комплекса оборудования тепловых электростанций (ТЭС), работающих на органическом или ядерном топливе. В частности это относится к подогревателям высокого давления (ПВД).

Эффективность использования отборов пара теплофикационных турбин (отопительных, регенеративных) для нужд теплового потребления в значительной мере определяет экономичность работы теплоэлектроцентралей. Неслучайно в СССР в качестве основного способа экономии органического топлива в масштабах страны применялась теплофикация, централизованное теплоснабжение на базе комбинированной выработки электрической и тепловой энергии. Также в советское время всегда уделялось значительное внимание развитию внутренней теплофикации - использованию отборов пара турбин для подогрева питательной воды и других технологических внутристанционных потоков теплоносителей. Регенеративный подогрев основного конденсата и питательной воды является одним из важнейших методов повышения экономичности современных ТЭС.

Тепло отбираемого пара используется сперва в турбине, где он совершает работу, а затем передается воде, с которой возвращается в парогенератор. Таким образом, тепло отработавшего пара регенеративных отборов турбины не теряется в конденсаторе турбины с охлаждающей водой, а сохраняется на электростанции; передаваясь конденсату или питательной воде, это как бы восстанавливается, регенерируется.

Рис.1 Принципиальная схема ТЭС

Схема и теплообменное оборудование системы регенерации

Схема регенеративного подогрева воды составляет основу принципиальной тепловой схемы электростанции, которая, в свою очередь, основной технологической и расчетной схемой, позволяющей по заданным энергетическим нагрузкам определить расходы пара и воды во всех частях установки и ее энергетические показатели.

В состав принципиальной схемы входят: подогреватели высокого (ПВД) и низкого (ПНД) давления с охладителями пара (ОП) и конденсата (дренажа, ОК) ; деаэраторы питательной и добавочной воды; трубопроводы отборов пара от турбин к подогревателям; питательные, конденсатные и дренажные насосы; линии основного конденсата и дренажей.

Подогреватели высокого давления предназначены для регенеративного подогрева питательной воды за счет охлаждения и конденсации пара.

Принципиальная схема движения теплообменивающих потоков в зонах ПВД представлена на рис. 2 . Через охладитель конденсата проходит весь поток питательной воды или его часть, ограничиваемая установкой шайбы.

Рис.2. Схема движения теплообменивающихся сред в ПВД(а) и графики изменения температур теплоносителей(б): ОК- охладитель конденсата; СП- собственно подогреватель; ОП- охладитель перегрев

Включение зоны охлаждения пара может быть различным. Например, возможно включение ОП всех или какого-либо отдельного подогревателя параллельно по ходу воды для всех или некоторых подогревателей. Смешение потока воды, проходящей через каждый ОП, с потоком питательной воды происходит на входе в паровой котел.

Такая схема включения носит название схемы Рикара-Никольного. Может быть использована другая схема, когда охлаждение пара происходит потоком воды, направляемым в паровой котел после всех подогревателей (схема Виолена). Может быть применена последовательная схема включения всех зон, а также комбинированная схема. Во всех случаях через ОП пропускается только часть питательной воды, а другая ее часть, большая, байпасируется помимо охладителя с помощью ограничивающей шайбы.

Рис.3. Схема включения ОК: а- на полный расход воды; б- на частичный расход воды; в- параллельно первому ходу КП; 1- зона КП; 2- ОК; 3- дроссельная шайба

Как показывает практика включение схем Рикара и Виолена практически равноэкономичны, а оптимальное распределение нагревов по ступеням в системе регенерации ПВД при использовании этих схем становится более равномерным. Однако внедрение концевых и параллельных ОП пока еще не изменило традицию повышенного нагружения подогревателя, питающего отборным паром из холодной нитки промежуточного нагрева.

Стремление максимально упростить тепловую схему энергоблока и тем самым повысить надежность и экономичность реализуется при максимальном укрупнении регенеративных подогревателей. Это, приводит к тому, что даже для самых мощных энергоблоков, как правило, располагаются в двух параллельных линиях питательной воды, рассчитанных на пропуск и нужный подогрев всего количества питательной воды. При укрупнении ПВД следует иметь ввиду, что переход от многокорпусного ПВД к однокорпусному , не уменьшает затрат металла. Поэтому основные выгоды от укрупнения складываются в основном из упрощения эксплуатации и уменьшения занимаемой площади помещения. Питательный насос , как правило, располагается перед группой ПВД. Можно также располагать ПВД между двумя питательными насосами 1-го и2-го подъемов. При одноподъемной схеме питательных насосов водяная сторона ПВД находится под наивысшим давлением в турбоустановке.

Преимущество духоподъёмной схемы - выполнение ПВД на менее высокое давление, недостатки - усложнение и удорожание питательной установки, необходимость синхронизации насосов и усложнение их регулирования. Однако предпочтение, как в России, так и за рубежом отдается одноподъемной схеме.

Устройство и принцип работы ПВД

Конструктивно все подогреватели высокого давления (за исключением ПВД для блока К-500-60/ 1500) выполняются вертикальными , коллекторного типа. Поверхность теплообмена набирается из свитых в плоские спирали гладких труб наружным диаметром 32 мм., присоединенных к вертикальным раздающим и собирающим коллекторным трубам (Рис.4.)

Рис.4.Форма спиральных труб: а- одноплоскостная; б-двухплоскостная; 1-коллектор подвода питательной воды; 2-коллектор отвода питательной воды; 3-спиральный змеевик

энергетический подогреватель давление пар

Основными узлами подогревателя являются корпус и трубная система.

Все элементы корпуса выполняются из качественной углеродистой стали 20К. Верхняя объемная часть корпуса крепится фланцевым соединением к нижней части. Гидравлическая плотность соединения обеспечивается предварительной приваркой к фланцам корпуса и днища мембран, которые свариваются между собой по наружной кромке и другими методами. Само фланцевое соединение крепится шпильками (Рис.5.)

Конструкция трубной системы включает в себя четыре или шесть коллекторных труб для распределения и сбора воды. В нижней части корпуса устанавливаются специальные развилки и тройники для соединения коллекторных труб с патрубками подвода и отвода питательной воды.

Рис.5.Подогреватель высокого давления типа ПВ-600-380-41

1-рым для съема корпуса, 2-направляющие ролики, 3-корпус, 4-трубная система, 5-нижняя крышка, 6-опора, 7-уровнемер, 8-конденсационный бачок аварийного сигнализатора уровня, 9-фланец парового патрубка, 10-паронитовая прокладка,11-подкладные кольца, 12-набивка из асбестопроволочного шнура, 13-48 шпилек М60*3,14-паропроводящая труба; МУ-минимальный уровень конденсата в корпусе; А, Б-вход и выход питательной воды; В-вход греющего пара; Г- выход конденсата греющего пара из охладителя конденсата; Д-отсос воздуха; Е-впуск воздуха из вышерасположенного подогревателя; Ж-впуск конденсата греющего пара из вышерасположенного подогревателя; И-опорожнение трубной системы. Между спиральными трубными элементами в зоне СП через8-12 рядов плоскостей навивки спиралей установлены горизонтальные перегородки, предназначенные для организации движения пара и отвода конденсата. Спиральные элементы поверхности зон ОП ОК располагаются в специальных кожухах.

В кожухе ОП перегретый пар в несколько ходов омывает трубный пучок и передает теплоту перегрева. В СП пар распределяется по всей высоте. Конденсат пара с помощью перегородок отводится за пределы трубного пучка и вдоль стенок корпуса стекает в нижнюю часть, где расположена зона ОК. Неконденсирующиеся газы отводятся в подогреватель с более низким давлением пара по специальной трубе, установленной в зоне СП над верхним днищем кожуха зоны ОК.

Питательная вода подводится в нижний раздающий коллектор и разветвляется по трем вертикальным коллекторам Диафрагмы установленные в этих коллекторах, разделяют потоки в ОК и ОП. Через поверхности ОК проходит часть потока воды, которая смешивается с основным потоком после диафрагмы. Через СП проходит весь поток воды, а через ОП только часть его, ограниченная установленными в коллекторах диафрагмами. В собирающем коллекторе вода, прошедшая ОП, смешивается с основным потоком воды. Таким образом в этом подогревателе реализована схема встроенного охладителя пара.

Греющий пар подводится в корпус подогревателя через паровой штуцер. При нижнем подводе паровая труба, соединяющая этот штуцер с охладителем пара, помещается в отдельном кожухе, защищающем ее от переохлаждения. Спиральные элементы теплообменной поверхности охладителя конденсата и пара располагаются в специальных кожухах, в которых с помощью системы промежуточных перегородок в межтрубном пространстве создается направленное движение потоков пара и конденсата.

Рис.6. Технологическая схема сборки отечественных ПВД

Заключение

Системы регенерации играют большую роль в процессе производства энергии, за счет снижения потерь теплоты с отработавшим паром в конденсаторе турбины. На современных ТЭС в основном применяются поверхностные (кожухотрубные) подогреватели (ПНД, ПВД, СП). Конкретные решения по количеству аппаратов в системе регенеративного подогрева питательной воды и месту их в тепловой схеме ПТУ принимаются на основе технико-экономических расчетов. В ходе проведенного изучения, выяснили что схема с большим количеством подогревателей эффективнее в связи с увеличением КПД турбоустановки.

Список использованных источников

1.Теплообменные аппараты ТЭС. Ю.Г.Назмеев, В.М.Лавыгин. М.:Энергоатомиздат. 1998г.

2. Тепловые электрические станции. В.Я. Рыжкин. М.:Москва. 1987 г.

3.Подогреватели высокого давления турбоустановок ТЭС и АЭС. В.М.Марушкин, С.С.Иващенко, Б.Ф.Вакуленко. М.:Энергоатомиздат.1985г.

Размещено на Allbest.ru