5.5. Конструкции конденсаторов

Наиболее ответственной деталью конденсатора яв­ляются конденсаторные трубки. Одним из основных требований, предъявляемых к ним, является стойкость против коррозии, и поэтому их изготавливают из спла­вов цветных металлов на основе меди, латуней, а также хромоникелевой нержавеющей стали.

Совокупность конденсаторных трубок, на которых осуществляется конденсация пара, называется трубным пучком. К компоновке трубного пучка предъявляют следующие требования: максимально возможное уве­личение площади «живого» сечения для прохода пара; создание постоянной скорости протекания пара; орга­низация наиболее короткого и прямого пути паровоздушной смеси к месту отсоса; улавливание и отвод конденсата на промежуточных уровнях по высоте пуч­ка; создание «зеркала» конденсата на дне конденсато­ра; свободный доступ пара в нижнюю часть конденса­тора под трубный пучок к месту сбора конденсата и др.

При компоновке трубный пучок разбивают на две части: основной пучок, в котором происходит массовая конденсация пара при практически отсутствующем от­носительном содержании воздуха, и пучок воздухо­охладителя, где конденсация происходит с меньшей скоростью, а образующийся конденсат переохлажден. Общей особенностью компоновки трубного пучка конденсаторов современных паровых турбин (рис. 5.5) является выполнение его в виде ленты, свернутой сим­метрично относительно вертикальной оси, с глубокими проходами в пучке для направления пара к возможно большей части поверхности теплообмена. Ленточная компоновка увеличивает периметр входной части основ­ного пучка и снижает скорость натекания пара на труб­ки, чем достигается уменьшение парового сопротивле­ния конденсатора.

Рис. 5.5. Компоновка трубного пучка:

1 — основной пучок; 2 — сливные трубки; 3 — первый ряд трубок; 4 — трубки основного пучка; 5 — отсос паровоздушной смеси; 6 — пучок воздухоохладителя; 7 — паронаправляющие и конденсатоудаляющие пе­регородки (щиты); 8—ок­на в промежуточных труб­ных досках; 9 — промежу­точная трубная доска.

В целях снижения температуры паровоздушной смеси, отсасываемой эжектором, к пучку воздухоохладителя смесь поступает только после прохождения основного пучка. Кроме того, к трубкам воздухоохладителя подводится охлаждающая вода низкой температуры (из первого хода).

При ленточной компоновке трубного пучка организуется свободный доступ к зеркалу конденсата в конденсатосборнике, что обеспечивает подогрев конденсата и относительно малое его переохлаждение. Кроме того, для предотвращения переохлаждения конденсата и сни­жения парового сопротивления конденсат в трубном пучке улавливается и отводится с помощью перегородок.

Собранный конденсат сливается в конденсатосборник струями у трубных досок и перегородок.

Рис. 5.6. Конденсатор К-7520 ХТЗ

1, 4 — передняя и задняя водяные камеры, 2—сбросные устройство; 3—трубопровод отбора пара, 5 — отсос паровоздушной смеси, 6—пружинная опора, 7, 8—подвод и отвод охлаждающей воды, 9—горловина, 10—трубный пучок, 11—воздухе охладитель, 12— паровые щиты, 13 — конденсатосборник.

Конденсаторные трубки крепятся в трубных до­сках. Методы крепления конденсаторных трубок в досках должны обеспечивать плотность и долговеч­ность соединения. В конденсаторах современных паро­вых турбин конденсаторные трубки обоими концами закреплены в трубных досках развальцовкой. В целях предотвращения опасной для прочности трубок вибра- ции и предупреждения их провисания устанавливают промежуточные трубные доски (перегородки). Труб­ные доски и перегородки чаще всего крепят к корпусу конденсатора с помощью сварки.

Рассмотрим конструкцию конденсатора поверхно­стного типа на примере, изображенном на рис 5.6. Корпус конденсатора выполнен сварным из стальных листов. Снаружи и изнутри корпус имеет ребра жест­кости. К корпусу приварена горловина, трубные доски и водяные камеры.

Корпус установлен на пружинных опорах и при­креплен к выходному патрубку турбины с помощью фланца горловины. Пружинные опоры разгружают турбину от усилий, вызванных весом конденсатора, а также обеспечивают свободное тепловое расширение выходного патрубка и конденсатора в вертикальном направлении.

Основной трубный пучок конденсатора ленточной конструкции. Трубный пучок воздухоохладителя выпол­нен в виде коаксиальных цилиндров. Отсос паровоздушной смеси осуществляют через заднюю водяную камеру. Организация потоков паровоздушной смеси к воздухоохладителю выполнена с помощью паровых щи­тов, которые наряду со сливными трубками служат для промежуточного сбора конденсата и его отвода.

Охлаждающая вода в конденсатор подается двумя раздельными потоками (на рис. 5. 6 показан один поток), что позволяет проводить чистку трубок отдельных по­токов без останова турбины. Конденсатор имеет сброс­ное устройство, обеспечивающее прием пара при пуске и резких сбросах нагрузки. В горловине конденсатора имеется полость, соединенная с отбором пара, исполь­зуемым для подогрева конденсата.

Конденсаторы паровых турбин АЭС характеризуют­ся большей площадью поверхности теплообмена по сравнению с аналогичной поверхностью конденсаторов турбин той же мощности, но установленных на ТЭС.

Например, суммарная площадь поверхности охлаждения конденсатора турбины К-500-65/3000 ХТЗ составляет 40500 м², а конденсатора турбины К-500 240 ХТЗ-23 050 м² . Однако увеличенная поверхность конденсаторов турбин АЭС при частоте вращения ротора п=50с^-1 не создает значительных трудностей при их конструировании, так как габариты выхлопного патрубка ЦНД и число выхлопов турбин АЭС позволяют разместить такие конденсаторы при их подвальном расположении поперек оси турбины (турбоустановки типов К-70, К-220-44, К-500-65/3000).

Тепловые процессы, происходящие в конденсаторах турбин АЭС, работающих по двухконтурной схеме, такие же, как и в конденсаторах турбин, установленных на ТЭС. В связи с этим методики теплового и гидравлического расчетов таких конденсаторов, требования к технологии их изготовления, применяемые материалы такие же, как и для конденсаторов турбин ТЭС.

Конденсаторы турбин одноконтурных АЭС рассчи­тывают и конструируют с учетом радиоактивности пара и конденсата, повышенного содержания в паре не­конденсирующихся газов в виде гремучей смеси, образующейся в реакторе в результате радиолиза воды. Предусматривают также дополнительные меры по обес­печению плотности соединений в местах крепления кон­денсаторных трубок в трубных досках.

Конденсаторы турбин АЭС в общем случае конст­руктивно включают в себя те же элементы, что и кон­денсаторы турбин ТЭС корпус, внутри которого рас­положены конденсаторные трубки, водяные камеры, отделенные от трубного пространства трубными доска­ми, конденсатосборник, а также дополнительные устрой­ства, улучшающие работу конденсатора (паронаправляющие щиты, деаэрационное устройство и пр. ).