Якість конденсату

Конденсат в конденсаторі не повинен збагачуватись солями та газами. Норми для конденсату в установках високого тиску:

1) твердість для установок з барабанними котлами до 3 мкг-екв/кг

2)твердість для установок з прямотечій ними котлами до 1 мкг-екв/кг

3)вміст кисню ( за навантажень не вище 50%) – не більше 20 мкг/кг.

Конденсат може бути забруднений солями, що вносяться ззовні :

1) з додатковою водою;

2) з присмоктами циркуляційної води через нещільності в конденсаторі;

3) через лінії дренажу від бойлерів при присмоктах мережевої води в їх паровий простір.

Боротьба з киснем в конденсаті повинна вестись шляхом:

1) підвищення повітряної стійкості вакуумної системи, зокрема пристроєм гідравлічних ущільнень сальників засувок що працюють під вакуумом.

2) ліквідацією переохолодження конденсату постійним підтримуванням рівня конденсату нижче від нижнього ряду трубок.

3) підтримуванням в зимовий час температур охолоджувальної води

+4 – 5° С, тощо.

Сучасні конденсатори для турбін насиченої пари

Конденсатори для турбін відносно невеликих потужностей, наприклад, для АЕС з ВВЕР – 440, виготовляють циліндричної форми, щоб зменшити товщину стінки. Для потужних турбін розміри конденсаторів стають настільки великими, що їх можливо транспортувати лише у розібраному вигляді і збирати на місці монтажу. Корпуси цих конденсаторів роблять прямокутними з внутрішніми ребрами для зменшення товщини стінки. Така форма корпусу полегшує монтаж конденсатора на місці, забезпечує більш вільний прохід пари до поверхонь теплообміну і зменшує паровий опір конденсатора.

Компонування теплообмінної поверхні приймається „стрічковим”, див. рис. 8, з широкими проходами для пари. На рисунку зображена права половина конденсатора (ліва їй симетрична). Кожна половина складається з двох частин – верхньої і нижньої. Таким чином, конденсатор складається з чотирьох приблизно однакових частин.

Зі сторони води конденсатор двоходовий: у нижній частині іде перший хід води, а у верхній – другий. При довжині трубок 9м загальна довжина конденсатора 14 м. При двопоточних ЦНТ конденсатори зазвичай мають парові патрубки розміщені з двох боків по довжині. Конденсатор конструюють з падаючим потоком пари і відсмоктуванням пароповітряної суміші з центральної частини нижньої половини конденсатора, де температура води менша.

Переважно конденсатор розміщають під турбіною (підвальне розташування). Зі збільшенням продуктивності конденсаторів таке їх розміщення стає складним. Це насамперед стосується атомних електростанцій, оскільки витрати пари для них більші, ніж на звичайних. У цих умовах пропонується бокове розташування конденсаторів, див. рис. 9, коли конденсатори розміщені з обох боків турбіни двома секціями по висоті, причому кожна з них має свій підвід і відвід води.

При розробці конденсаторів з боковим розташуванням були реалізовані і деякі інші технічні рішення щодо удосконалення конденсаційних пристроїв: нові деаераторні пристрої (рис.6) та значне зменшення коефіцієнта заповнення трубних дощок (0.25 – 0.26 порівняно з 0.5 і вище у старих конструк­ціях). Таким чином полегшу­ються проходи до трубок та інте­нсифікується теплообмін. У бо­кових конденсаторах теж засто­сована „стрічкове” компонування поверхонь теплообміну, а для підвищення надійності трубки у периферійних рядах пучка мають потовщені стінки (2 мм), щоб протидіяти динамічному напору пари.

Особливість бокових конденсаторів – боковий тиск на перехідний патрубок турбіни, для сприйняття якого використовують спеціальні опори. Конструктивне рішення бокових опор, так само як нижніх, інше, ніж для підвального розміщення конденсатора. У новому виконанні рухомі опори виготовляють з системи гнучких стержнів або пластин в залежності від величини навантажень.

Деаеруючі пристрої встановлені на обох рівнях, причому деаерований конденсат з верхньої половини спеціальними водоспускними коробами відводиться у конденсатозбірник, де змішується з деаерованим конденсатом нижньої половини, минаючи його паровий об’єм. У паровий об’єм конденсаторів подається доповнювальна (знесолена) вода, яка компенсує втрати у паротурбінній системі станції. Це забезпечує деаерацію цього потоку і дозволяє замінити триступеневе знесолення на двоступеневе, враховуючи 100% конденсатоочистку, через яку проходить цей потік.

Витрата пари на турбіну залежить від пори року, що зв’язане з сезонною зміною температури води охолодження і відповідно вакууму у конденсаторі і термічного ККД турбінної установки. Через це продуктивність конденсаторних насосів треба вибирати з розрахунку на 100% навантаження турбіни в умовах літнього періоду з урахуванням витрати дренажів ПНТ, якщо їх подають у конденсатор.

Напір конденсатних насосів визначають зважаючи на тиск у деаераторі і опір регенеративної системи і всього тракту від конденсатора до деаератора. Якщо застосовується 100% конденсатоочистка, то часто використовують двопідйомні конденсатні насоси, тобто після конденсатора встановлюють

конденсатні насоси першого підйому (КН І), а після конденсатоочистки - другого підйому (КН ІІ), див. рис.10. Продуктивності цих насосів повинні бути однаковими. Насос першого підйому долає опір тракту до конденсатоочистки та її фільтрів; насос другого підйому – опір решти тракту до деаератора, тобто його напір більший, ніж першого підйому. При цьому фільтри очистки конденсату працюють під малим тиском. Використовується також і одно підйомна схема (рис.10), але при цьому фільтри повинні розраховуватись на повний напір насоса, тобто на тиск біля 2 МПа.

Для запобігання кавітації у конденсатних насосах їх встановлюють з певним підпором щодо конденсатора. Якщо конденсатори розміщені у „підвальному” приміщенні, то величина підпору обмежена і опір всмоктувальної лінії повинен бути мінімальним.

Якщо прийнята бездеаераторна схема, то конденсатний насос створює підпір для живильного, через це обидва насоси слід добирати узгоджено. Використовуються сальникові відцентрові конденсатні насоси (зазвичай багатоступеневі), тобто насоси з протіканням та розміщенням під ними приямку і відкачкою дренажу в баки „брудного” конденсату. Таке вирішення найбільш просте і економічне; воно може застосовуватись і для одноконтурних АЕС, враховуючи слабку радіоактивність конденсату, особливо після конденсатоочистки. Привід конденсатних насосів лише електричний.

Основні дані щодо конденсаторів турбін, які працюють на насиченій парі, представлені у табл. 1. Розрахунковий вакуум у них відповідає температурі води, що подана у таблиці. Якщо реальна температура води інша, то вакуум у конденсаторі буде відрізнятися від розрахункового.

Вакуум у конденсаторі також залежить від стану конденсаторних трубок. Якщо останні забруднені відкладеннями, то це призводить до росту їх термічного пору і підвищення температури конденсації і тиску пари.

Таблиця 1

Двоходові конденсатори для парових турбін насиченої пари.

Тип турбіни	Тип конденсатора	Поверхня теплообміну,м2	Витрата пари у конденсаторі, т/год	Число конденсаторів на одну турбіну, шт.	Розрахункова температура води охолодження, ºС	Розрахунковий вакуум, кПа
К-220-44	К-12150	12150	365	2	22	5.1
К-500-65/3000	К-10120	10120	435	4	12	3.6
К-750-65/3000	К-16100	16100	600	4	15	4.4
К-1000-60/1500	К-45600	45600	1725	2	15	3.9
К-1000-60/3000	КЦ-1000	22000	765	4	20	4.9

Для протидії відкладенням застосовують хімічну (стабілізаційну ) обробку води та механічну очистку трубок конденсатора за допомогою спеціальних шомпольних пристроїв або високонапірними гідропістолетами. Часто застосовується очистка трубок гумовими кульками „на ходу”, тобто при працюючому конденсаторі, див. рис.11.

Система складається з водяного ежектора 3, сітки для уловлювання кульок 2 та транспортних трубопроводів. Кульки виготовляють з пористої гуми або полімерних матеріалів стійких до зносу діаметром на

1 – 2 мм більшим від діаметра трубок. Їх через спеціальний шлюз завантажують у вхідну камеру конденсатора з якої вони потоком води розносяться по трубках і стирають з їх внутрішньої поверхні осад. У вихідній камері вони виловлюються сіткою і ежектором знову подаються у вхідну камеру, див. рис. 11. Система кулькової очистки (СКО) ефективна у випадку намулоподібного осаду та при високій початковій чистоті трубок. Якщо осад має кристалічну структуру (СаСО₃), то застосовують пористі кульки з корундовим вінцем, який повинен зшкрябувати його. Проте, на практиці, корундове покриття швидко зношується і такий спосіб малоефективний.

У цьому випадку найефективнішими є стабілізаційні заходи, що ґрунтуються на зменшенні тимчасової твердості оборотної води (підкислення мінеральними кислотами) та її обробці комплексонами, диспергантами та іншими стабілізаторами.