Необходимость отсоса неконденсирующихся газов из конденсатора.
–Не конденсирующиеся газы значительно ухудшают коэффициент теплообмена при конденсации пара.
–Накапливающиеся газы повышают давление в конденсаторе.
–Наличие неконденсирующихся газов стимулируют коррозию.
Отсос паро-воздушной смеси.
В конденсатор поступает не только влажный пар из последних ступеней турбины, но и воздух через неплотности в соединениях корпуса конденсатора с выхлопным патрубком турбины и ряд других мест, например в линиях отборного пара и его конденсата, находящихся под разрежением. В зависимости от поддержания водного режима и качества воды с паром могут поступать и другие газы, например углекислота и аммиак (реакторы типа ВВЭР). Для одноконтурных АЭС – продукты радиолиза, и благородные газы, проникающие даже через практически герметичные оболочки твэлов. Поступление продуктов радиолиза существенно увеличивает газосодержание среды при входе в конденсатор. Для турбин двухконтурных АЭС количество кислорода, поступающего в конденсатор с паром, составляет не более 0,01 мг/кг (активность в парогенераторе сравнительно мала), а для турбин одноконтурных АЭС - 5-40 мг/кг (так как вода проходит через реактор).
Давление в конденсаторе равно сумме парциальных давлений водяного пара и всех остальных газов, а конденсация водяного пара будет происходить при его парциальном давлении. Таким образом, давление в конденсаторе тем значительнее отличается от парциального давления водяного пара, чем больше газосодержание. Только при нулевом газосодержании давление в конденсаторе станет равным тому наименьшему давлению, которое определяется температурой охлаждающей воды. Поэтому от степени удаления неконденсирующихся газов из конденсатора зависит степень расширения пара в турбине, т. е. тепловая экономичность. Наличие газов также ухудшает коэффициент теплоотдачи при конденсации, требуется увеличение поверхности охлаждения в конденсаторе. Так, при весовой концентрации газов, равной 1%, коэффициент теплоотдачи при конденсации пара уменьшается вдвое по сравнению с величиной, отвечающей чистому пару; при 2,5—3% — уже в четыре раза. Количество подсасываемого воздуха зависит от состояния уплотнений в местах соединений, находящихся под разрежением, и не поддается расчетному определению. Обобщение большого количества данных эксплуатации позволяет считать, что количество отсасываемого воздуха (кг/ч):
Gвоз = 2 + Dк/50
где Dк – номинальный расход пара в конденсатор, (т/ч).
Основной источник присоса воздуха – неплотности во фланцевом соединении между выхлопным патрубком турбины и приемным патрубком конденсатора поэтому в настоящее время используется соотношение:
Gвоз = αlф
где: α – коэффициент, равный 1,5 кг/(ч·м) для сварного соединения и 3,0 кг/(ч·м) – для болтового;
lф — периметр соединения, м.
Абсолютная величина присоса воздуха не зависит от нагрузки, поэтому при меньших нагрузках относительная величина присоса возрастает. Так как количество воздуха, проникающего в конденсатор, по сравнению с расходом пара очень мало, то при непрерывном отсосе воздуха давление в конденсаторе (и, следовательно, за турбиной) устанавливается равным давлению, соответствующему температуре насыщения. В месте отсоса концентрация воздуха может быть уже существенной:
|
Изменение давления в конденсаторе по мере движения пара к месту отсоса: Pк - суммарное давление; Рп - парциальное давление пара; РВОЗ - парциальное давление воздуха; Pк - Pп - РВОЗ - паровое сопротивление конденсатора. |
По мере движения к месту отсоса полное давление меняется мало, так как паровое сопротивление невелико, но парциальное давление воздуха возрастает. Поэтому парциальное давление водяного пара в месте отсоса уменьшается и конденсат сконденсировавшегося в этой области пара оказывается переохлажденным по отношению к остальному конденсату. Переохлаждение конденсата снижает тепловую экономичность установки и увеличивает расход электроэнергии на конденсационную установку. Вместе с воздухом отсасывается и некоторое количество пара, что может вызвать потерю конденсата, для исключения которой паровоздушная смесь должна быть охлаждена в соответствующем теплообменнике с возвратом конденсата в систему. Так как поверхность нагрева такого теплообменника тем больше, чем больше пара в отсасываемой смеси, то отсос целесообразно делать в области завершения конденсации.