3. Основные типы отечественных конденсаторов

3.1. Технические данные по конденсаторам паровых турбин мощностью от 50 МВт и более ПОТ ЛМЗ, ПОАТ ХТЗ и ПО ТМЗ приведены в приложении 1 (табл. П1.1-П1.3). Конструкции некоторых конденсаторов представлены на рис. 3.1-3.5.

3.2. Конденсаторы на ТЭС и ТЭЦ, работающих на органическом топливе, устанавливаются непосредственно под ЦНД турбины. В зависимости от мощности турбины, числа выхлопов из нее пара и компоновки турбоагрегата применяются одно- или многокорпусные конденсаторы. Однокорпусные конденсаторы имеют турбины К-160-130 ПОАТ ХТЗ (два выхлопа) и К-300-240 ПОТ ЛМЗ и ПОАТ ХТЗ (три выхлопа). Турбины К-100-90 и К-200-130 ПОТ ЛМЗ имеют по два корпуса - по одному на каждый выхлоп, а турбина К-500-240 ПОАТ ХТЗ - также два корпуса - каждый из них обслуживает двухпоточный ЦНД. Все эти конденсаторы имеют два хода охлаждающей воды и поперечное расположение корпусов относительно оси турбины. Конденсаторы турбины К-300-240 и K-160-130 по охлаждающей воде двухпоточные. Они имеют в водяных камерах вертикальные перегородки, позволяющие отключать по воде одну из половин конденсатора при работе турбины с соответственно пониженной нагрузкой для отыскания и отглушения поврежденных трубок или очистки отключенной половины. Возможно также не останавливать, а лишь разгружать турбину в пределах, определяющихся допустимой температурой отработавшего пара, при аварийном выходе из строя одного из блочных циркуляционных насосов. Остальные указанные выше конденсаторы имеют по два параллельно включенных по охлаждающей воде корпуса, паровые пространства которых соединены между собой перепускными патрубками, что позволяет отключать по воде один из корпусов при работе турбины.

Турбины 500, 800 и 1200 МВт ПОТ ЛМЗ имеют при четырех выхлопах одноходовые конденсаторы с аксиальным расположением корпусов (вдоль оси турбины). Аксиальные одноходовые конденсаторы имеют или два последовательно включенных по воде (через общую промежуточную водяную камеру) двухпоточных корпуса (турбины К-500-240 и К-800-240) или две параллельные группы по два последовательно включенных однопоточных корпуса (К-1200-240). Применение аксиальных конденсаторов упрощает схему и облегчает размещение циркуляционных водоводов.

Последовательное включение корпусов аксиальных конденсаторов позволило ограничить длину примененных трубок и просто осуществить их секционирование. В этих конденсаторах предусмотрена двухступенчатая конденсация отработавшего пара, при которой давление его в первой секции (первом корпусе) по ходу охлаждающей воды ниже, чем во второй секции (втором корпусе), в которую поступает вода, подогретая в первой секции. Ступенчатая конденсация пара термодинамически эффективнее одноступенчатой.

Рис. 3.1. Конденсатор K-15240 турбины K-300-340 ПОАТ ХТЗ

Рис. 3.2. Конденсатор турбины Т-100-130 ПО ТМЗ

При разделении конденсатора на секции, последовательно включенные по охлаждающей воде, но не сообщающиеся между собой со стороны пара, в секциях, расположенных со стороны входа воды, температура конденсации t₂ и давление пара р₂ понижаются по сравнению с односекционным конденсатором тех же размеров значительнее, чем увеличиваются в секциях, находящихся на стороне выхода воды (рис. 3.6). Это приводит к некоторому углублению среднего вакуума. Так, например, в двухсекционном конденсаторе турбины К-1000-60/3000 ПОТ ЛМЗ при t_1в = 20 °C давление пара в первой секции = 4,6 кПа и во второй = 5,9 кПа. Среднее давление составляет р_2ср = 5,25 при р₂ = 5,5 кПа при односекционном выполнении конденсатора, т.е. меньше на р₂ = 0,25 кПа. При повышении температуры охлаждающей воды t_1в понижение р₂ при секционировании конденсатора и соответствующий выигрыш в экономичности турбоагрегата возрастают.

Рис. 3.3. Конденсатор турбины К-500-60/1500 ПОАТ ХТЗ:

1 - вход пара; 2 - вход охлаждающей воды в нижние поток; 3 - выход охлаждающей воды из нижнего потока; 4 - вход охлаждающей воды в верхний поток; 5 - выход охлаждающей воды из верхнего потока; 6 - основной трубный пучок; 7 - воздухоохладитель; 8 - паровые щиты; 9 - деаэрационное устройство; 10 - конденсатосборник; 11 - переходный патрубок; 12 - боковая опора; 13 - отсос паровоздушной смеси

Рис. 3.4. Продольное расположение конденсатора турбины К-800-240-3 ПОТ ЛМЗ

Рис. 3.5. Поперечный разрез конденсатора 800-КЦС-3 ПОТ ЛМЗ

Рис. 3.6. Температуры в давление в односекционных (а) и двухсекционных (б) конденсаторах:

F - поверхность охлаждения конденсатора; t_1в, t_2в - начальная и конечная температуры охлаждающей воды; t_в - перепад температур воды; t₂ - температура конденсирующегося пара; р₂ - давление пара; р₂ - понижение среднего давления пара при секционировании;

индексы: I - первая секция; II - вторая секция

Конденсаторы теплофикационных турбин Т-100-130 и Т-250-240 ПО ТМЗ отличаются от применяющихся для конденсационных турбин наличием наряду с основным встроенного трубного пучка со своими водяными камерами и независимым подводом и отводом охлаждающей воды. Это позволяет для турбины T-100-130 при работе ее в течение отопительного периода со значительным отбором пара на сетевые подогреватели и пропуском через ЦНД лишь вентиляционного расхода пара прекратить подачу охлаждающей воды в основной трубный пучок и конденсировать вентиляционный пар на встроенном пучке, охлаждаемом сетевой водой или подпиточной водой теплосети. При этом полезно используется теплота конденсации вентиляционного пара. Использование встроенного пучка в конденсаторе турбины Т-250-240, разрешается заводом для подогрева подпиточной воды теплосети при сохранении охлаждения основного трубного пучка циркуляционной водой. Разрешена также работа на встроенном пучке с пропуском через него циркуляционной воды при закрытых задвижках на перепускных трубах от ЦСД-II к ЦНД.

3.3. В турбинах влажного пара расход отработавшего пара при той же мощности в 1,6-1,8 раза больше, чем в турбинах перегретого паря, что приводит и к соответственно большей тепловой нагрузке конденсаторов.

Конденсаторы быстроходных турбин (3000 об/мин) К-220-44, К-500-65 и К-750-65 подвальные, по воде двухходовые с поперечным расположением однопоточных корпусов. Турбина К-220-44 имеет по корпусу конденсатора на каждый из двух двухпоточных ЦНД, остальные две турбины - на каждая из четырех двухпоточных ЦНД. Боковые конденсаторы имеют у турбины К-500-60 по одному и у турбины К-1000-60 по три последовательно соединенных по воде корпуса с каждой стороны турбины, отработавший пар поступает в них как из нижней, так и из верхней половины корпуса ЦНД. В отличие от подвальных конденсаторов перегородки в водяных камерах, разделяющие два потока воды, у них горизонтальные. Для нижнего потока применяются циркуляционные насосы с меньшим давлением воды, чем для верхнего.

Применение боковых конденсаторов позволяет упростить конструкцию ЦНД и фундамента турбины и облегчает размещение крупных конденсаторов. В то же время оно приводит к необходимости применения разъемных фланцевых соединений выхлопных патрубков турбины обеих половин ЦНД с конденсатором, разборки и сборки этих соединений при вскрытиях ЦНД. Кроме того, при гидравлической опрессовке конденсатора должна заливаться водой и турбина, уплотнения которой требуют при этом герметизации. Из-за недостаточной длины поставляемых трубок боковые конденсаторы турбины К-1000-60 выполнены, как указано выше, в виде двух групп с тремя последовательно включенными по воде корпусами, что связано с трудностями эксплуатационного контроля состояния и замены трубок в среднем корпусе.