4.1 Конденсационные установки
Кпд паротурбинной установки существенно зависит от начальных и конечных параметров пара. Кпд цикла Карно
= 
,
т.е. чем ниже температура пара на выходе из турбины, тем более эффективна ее работа.
Конденсаторы предназначены для конденсации отработавшего в турбине пара и создания и поддержания разрежения в конденсаторе (как правило в конденсационных турбинах на уровне 3 – 5 кПа) и, тем самым, в выходных патрубках турбины, что позволяет обеспечить невысокую температуру пара (24-280С) на выходе из турбины.
| ЦН – циркуляционный насос, Эж – пароводяной эжектор, другие обозначения см. рис.1.2-а. Рисунок 4.1 - Схема конденсационной установки. |
| выпуск в атмосферу |
| Подача охлаждающей воды из бассейна |
| Конденсат в ПНД |
| ЦН |
| К |
| Гр |
| Т |
| Острый пар |
| Эж |
Конденсация пара происходит за счет его охлаждения и конденсации в теплообменниках, где его теплота конденсации передается циркуляционной охлаждающей воде, которая прокачивается через трубки в баке конденсатора. Образовавшийся конденсат стекает в конденсатосборник, откуда откачивается конденсатным насосом.
На ТЭС в качестве конденсаторов используются теплообменники поверхностного типа. Конденсатор должен обеспечивать необходимое давление пара за турбиной. При увеличении давления в конденсаторе мощность турбины уменьшается, снижается её кпд. Поэтому подача охлаждающей воды и отвод тепла должны производиться постоянно.
Следует также учитывать, что по мере движения пара в конденсаторе из-за гидравлических потерь снижается его давление. Снижается также температура насыщения – как из-за понижения давления, так и снижения парциального давления пара по мере его конденсации. Поэтому целесообразным является двухходовое выполнение конденсатора по воде [о.т.Ильченко. Тепло- и массообменные аппараты ТЭС и АЭС]
| 1-корпус конденсатора, 2 и 3 – крышки корпуса, 4 – трубные доски; 5 – система прямых охлаждающих труб, закрепляемых в трубных досках 4; 6 – фланец присоединения конденсатора к выхлопу турбины; 7 – конденсатосборник; 8 – патрубок отсоса воздуха, 9 - воздухоохладитель, 10 – перегородка воздухоохладителя, 11 – труба подвода охлаждающей воды, труба отвода охлаждающей воды;12 – труба отвода охлаждающей воды, 13 – перегородка, разделяющая входную и выходную камеры; 14- горловина конденсатора; 15 – нижняя часть камеры (входная камера), 16 – поворотная камера, 17 – верхняя часть камеры (выходная камера). Рисунок 4.2 - Конструктивная схема поверхностного конденсатора. |
| Отсос воздуха |
| 6 |
| 1 |
| 7 |
| 8 |
| 9 |
| 10 |
| Выход охлаждающей воды |
| 15 |
| 7 |
| 1 |
| 3 |
| 11 |
| 12 |
| 4 |
| 2 |
| 13 |
| 5 |
| 17 |
| 14 |
| 4 |
| 16 |
| Выход конденсата |
| Вход охлаждающей воды |
| Вход пара |
|
| t 2Вd |
| t 1ВВ |
выхлопу турбины, поступает паровоздушная смесь: часть воздуха привносится паром, часть подсасывается через неплотности вакуумной системы. На патрубках, соединяющих турбину с конденсатором, устанавливается система металлических компенсаторов, обеспечивающих возможность перемещения корпуса ЦНД и конденсатора. Охлаждающая вода циркуляционным насосом подается в нижнюю камеру 15, проходит по системе труб до поворотной камеры 16, затем через верхнюю (выходную) камеру поступает в отводящую трубу и направляется в бассейн - охладитель. Патрубок 8 служит для отсоса воздуха из воздухоохладителя.
Воздухоохладитель представляет собой зону конденсатора, где охлаждение и конденсация пара протекают наиболее интенсивно. Это необходимо для минимизации потерь несконденсировавшегося пара при отсосе воздуха.
В зависимости от конструкции конденсатора отсос воздуха может выполняться в нижней части конденсатора (рис. 4.2), в верхней части конденсатора – это конденсаторы с восходящим потоком пара; конденсаторы с отсосом воздуха в середине корпуса – конденсаторы с центральным потоком пара. Конструкция конденсатора обеспечивает эффективный процесс теплообмена между паром и охлаждающей водой. В то же время недопустимо переохлаждение конденсата, т.к. это приведет к дополнительным потерям и в итоге – к снижению кпд установки. Поэтому конструктивно конденсатор выполняется так, что образовавшийся в верхних слоях камеры конденсат, стекая вниз, смешивается с паром и нагревается опять до температуры насыщения. Такие конденсаторы называются регенеративными.
Усилия от действия атмосферного давления на корпус конденсатора воспринимаются системой гибких опор на фундамент.
4.1.2 Расчет потребности охлаждающей воды
Для конденсаторов существенными являются следующие характеристики: количество корпусов, диаметр и толщина трубок, число ходов по воде, давление в конденсаторе, удельная паровая загрузка, кратность охлаждения, гидравлическое сопротивление по воде и по пару.
Системы охлаждения конденсатора относятся к системам технического водоснабжения ТЭС, которые включают также системы охлаждения генераторов, масла турбин, на некоторых станциях – трансформаторного масла. В качестве источников водоснабжения могут использоваться естественные источники - это крупные реки, зимний и летний дебет воды в которых покрывает расходы ТЭС, озера, море. В этих случаях система водоснабжения называется прямоточной. При отсутствии вблизи станции крупных естественных водоемов или при малом дебете реки используется оборотная система водоснабжения. В такой системе охлаждающая вода после конденсатора направляется в искусственный охладитель, где охлаждается, и после него снова подается в конденсатор турбины. В качестве искусственных охладителей используются пруды-охладители, брызгальные устройства, градирни. Градирни по сравнению с другими искусственными охладителями наиболее экономичны: занимают меньшую площадь и имеют меньшие потери воды.
Для подачи охлаждающей воды в конденсатор используются циркуляционные насосы. Как правило, на каждый блок устанавливается два насоса. Потребность циркулирующей через конденсатор воды определяется его тепловым балансом:
) = 
Где 
- соответственно энтальпия отработавшего в турбине пара на входе в конденсатор и энтальпия конденсата;
и 
– энтальпия охлаждающей воды на выходе и на входе конденсатора;
Gц – расход охлаждающей воды циркуляционным насосом.
Из теплового баланса конденсатора определяется кратность охлаждения m – соотношение между расходом охлаждающей воды и расходом пара через конденсатор D к:
Температура воды на выходе из конденсатора должна быть меньше температуры конденсации пара t к на 3÷5 0С, что соответствует недогреву воды в поверхностных теплообменниках. Охлаждающая вода в конденсаторе нагревается обычно на 8…12 0С, это соответствует кратности охлаждения порядка 40…60. Расход воды на современных ТЭС составляет 50…100 м3/с.
4.1.3 Пример решения задачи.
Используя данные, полученные в задании №2 (количество пара проходящего через конденсатор), определить кратность охлаждения для конденсатора паровой турбины, если известно, что давление пара на входе в конденсатор равно рк, температура охлаждающей воды на входе в конденсатор 
0С, на выходе из конденсатора – на Δtвых 0С ниже температуры насыщения пара t н в конденсаторе. В конденсатор поступает также пар из уплотнений турбины с теплотой Q др, (при использовании на станции ПНД поверхностного типа может поступать дренаж из этих подогревателей) доля которого составляет α др от объема пара, поступающего в конденсатор из турбины. Определить, как изменится расход охлаждающей воды при увеличении (уменьшении) ее температуры на 30С.
Дано: рк = 3,5 кПа; D к= 12 кг/с; α др = 1% от D к;
t др = t н; 
Δtвых = 50С
Решение.
Кратность охлаждения – это отношение количества охлаждающей воды, которая необходима для конденсации пара, поступающего в конденсатор, к количеству этого пара.
Температуру насыщения пара t н в конденсаторе определяется по давлению пара на выходе из турбины рк, кПа, в соответствии с табл.ІІ [1]. При рк = 3,5 кПа температура насыщения t н = 26,6920С, энтальпия насыщенного пара при этом ik = 2549,9 кДж/кг, энтальпия конденсата iк' = 111,84 кДж/кг.
Температура охлаждающей воды за конденсатором 
= 26,692 – 5 = 21,6920С.
Из уравнения теплового баланса
Объемный расход охлаждающей воды через конденсатор, кг/с
(4.1)
ΣQ др – суммарное тепло, поступающее в конденсатор от дренажа ПНД, уплотнений турбины и пр. В соответствии с условием принимается равным 1% от общего расхода теплоты пара, проходящего через конденсатор, ср - теплоемкость воды, ср = 4,19кДж/кг К. Тогда имеем:
= 
= 603,192 кг/с
откуда кратность охлаждения
m = 
/ Dk = 603,192 /12 = 50,265
При увеличении температуры охлаждающей воды на 30С
= 
= 811,308 кг/с
Кратность охлаждения
m = 
/ Dk = 811,308 /12 = 67,62
4.2 Деаэраторы
4.2.1 Назначение и принцип действия
Деаэраторы – аппараты, предназначенные для термической деаэрации воды, т.е. для удаления растворенных в воде газов путем доведения ее до кипения.
Агрессивные газы – кислород и углекислый газ СО2 – попадают в питательную воду с аэрированными потоками конденсата и добавочной химически очищенной водой. Основное коррозионное воздействие оказывает кислород, углекислый газ действует также как катализатор воздействия О2.
Аэрирование может происходить в конденсаторе, в конденсатных насосах, в вакуумных подогревателях (первых ПНД, в которых давление ниже атмосферного аналогично давлению пара на выходе из турбины, что способствует возникновению присосов воздуха). Наличие этих газов усиливает коррозию пароводяного тракта. «Правилами технической эксплуатации» содержание растворенного кислорода в деаэрированной воде не должно превышать 10мкг/кг для котлов с давлением >= 10 МПа, 20 мкг/кг при давлении 4 – 10 МПа, остаточное содержание СО2 - соответственно не более 2 - 7 мкг/кг и 5-10 мкг/кг, т.е. только следы.
В основу осуществления термической деаэрации на ТЭС положен закон Дальтона - Генри: растворимость газа в воде пропорциональна при данной температуре его парциальному давлению в газовой смеси, соприкасающейся с поверхностью воды
G г = αрп (кг/м3).
Здесь рп - парциальное давление газа, Н/ м2; (парциальным давлением газа называется такое давление, которое имел бы каждый компонент, т.е. газ, входящий в состав смеси газов, если бы он один занимал такой же объем, какой занимает вся смесь)
α - коэффициент абсорбции, кг/(м3 Па), α зависит от температуры, сначала с ростом температуры снижается, а затем растет.
Т.е. при повышении температуры воды до температуры насыщения, соответствующей давлению в деаэраторе, растворимость газа снижается до нуля из-за снижения до нуля парциального давления: давление газов над поверхностью жидкости падает, т.к. они вытесняются водяными парами.
Относительный состав газов при растворении воздуха в воде отличается от их состава в воздухе. При Т = 00С и давлении, соответствующем нормальному атмосферному, содержание газов в воде и воздухе следующее
Вода Воздух
Кислород 34,9% а, 21%
Углекислый газ 2,5 0,04
Азот и инертные газы 62,6 78,96
Чем больше поверхность соприкосновения воды и греющего пара в деаэраторе, тем больший эффект будет достигнут. Это достигается дроблением потока воды на струи или пленки.
Деаэрации на ТЭС подлежат:
- конденсат, образующийся в конденсаторах турбин (1-я ступень деаэрации);
- вода из дренажных баков открытых сливов:
- конденсат из системы регулирования мощности турбин;
- БРОУ, РОУ (редукционно-охладительные установки - применяются на ТЭЦ для резервирования отпуска пара одной турбиной данного типа. Для резервирования отопительных отборов турбины эти устройства не устанавливаются).
- питательная вода, поступающая в парогенератор.
4.2.2 Классификация деаэраторов
Типы используемых деаэраторов различают по следующим признакам:
1. По назначению (виду деаэрируемого потока):
- деаэраторы питательной воды основных парогенераторов, испарителей, паропреобразователей (рис.3.10 -3.12),
- деаэраторы добавочной воды и обратного конденсата от внешних потребителей;
- деаэраторы подпиточной воды тепловых сетей.
2. По способу обогрева деаэрируемой воды:
- деаэраторы с внешним предварительным нагревом воды паром (деаэраторы перегретой воды – рисунок 3.8)
- с внутренним обогревом воды со смешиванием ее с греющим паром (деаэраторы смешивающего типа (рис 3.9)
3. По давлению греющего пара:
- деаэраторы повышенного давления (тип ДП, давление 0,6-0,7 МПа);
- деаэраторы атмосферного давления (тип ДА, рабочее давление 0,10-0,12 МПа);
- вакуумного типа (тип ДВ, рабочее давление 7,5 - 50 МПа)
- деаэраторы постоянного и переменного (скользящего) давления.
4. По конструктивному выполнению:
- струйно-капельного тарельчатого типа;
- пленочного типа с насадкой;
- пленочного типа;
- с барботажными устройствами и без них (рис.3.10);
- с вертикальной цилиндрической деаэрационной колонкой (рис. 3.10 3.12),
- с горизонтальной цилиндрической деаэрационной колонкой.
| 1-деаэратор; 2- подогреватель; 3-охладитель выпара; 4 - питательный насос; 5- дренажный насос. Рисунок 4.3 – Схема деаэраторной установки с предварительным подогревом воды. |
| Пар из отбора турбины |
| воздух |
| Конденсат турбины |
| выпар |
| 1 – парогенератор; 2 – турбина; 3 – конденсатор; 4 – конденсатный насос; 5 – подогреватель низкого давления; 6 – деаэратор; 7 – питательный насос; 8 – подогреватели высокого давления; 9 –регулятор давления; 10 генератор. |
| Рисунок 4.4 – Схемы включения деаэраторов питательной воды: а) – в качестве самостоятельной ступени регенеративного подогрева питательной воды; б) – подключение к регулируемому отбору на ТЭЦ. |
| ПНД |
| Дренаж из ПВД |
| К парогенератору |
| Острый пар |
| 10 |
| 6 |
| 7 |
| 8 |
| 9 |
| 1 |
| Дренаж |
| 2 |
| 3 |
| 4 |
| 5 |
| 6 |
| 7 |
| 8 |
| 9 |
| 10 |
| а) |
| б) |
| 1 -подвод воды; 2 – смесительно-распределительное устройство; 3 – горловина смесительного устройства; 4 – перфорированная тарелка; 5 – перепускной лист; 6 – перфорированный лист барботажного устройства; 7- сливные трубы; 8 – бак-аккумулятор; 9 – горловина бака; 10 – коллектор подвода пара; 11 – поддон; 12 – пароперепускные трубы (наружная и внутренняя; 13 – сегментное отверстие; 14 – корпус колонки; 15 – отвод пара Рис.4.5 - Принципиальная схема двухступенчатой барботажной деаэрации |
Используются в основном два вида деаэраторов: струйного (струйно-капельного) типа и пленочного типа. В струйных деаэрационных колонках (рис4.6а) устанавливаются так называемые ситчатые тарелки (с отверстиями 5…8 мм в виде сита), проходя через которые сверху вниз водяной поток дробится на множество струй, чем достигается увеличение поверхности соприкосновения воды и греющего пара. Применяются от двух до пяти тарелок, которые размещаются одна под другой на расстоянии 400 – 1200 мм.
| 1- отводимый воздух, 2 – охладитель выпара, 3- паровоздушная смесь, 4-регулятор уровня воды, 5 - отвод деаэрированной воды; 6 - отвод конденсата выпара, 7 - подвод деаэрируемой воды; 8 - подвод греющего пара, 9 - питательный насос; 10 - эжектор. Рисунок 4.6 - Схема включения термического деаэратора: а – атмосферного или повышенного давления; б - вакуумного, |
Скорость пара, поступающего в деаэратор, не должна превышать предельно допустимой из условия предотвращения уноса капель воды паром. Для давления 0,6 –0,7 МПа – это 4 -5 м/с. Основной конденсат подается в деаэратор через водослив на верхнюю тарелку, горячие дренажи ПВД – на промежуточную тарелку. Греющий пар из отбора подается в кольцевую камеру у основания колонки, а затем поднимается вверх, пересекает при этом струи воды, нагревая ее до температуры насыщения (Рис.4-6). Выделившиеся из воды газы поднимаются вверх вместе с небольшим количеством несконденсировавшегося пара в виде паровоздушной смеси и удаляются из колонки через центральный штуцер. Из вакуумного деаэратора – паровым эжектором (Рис.4.6 -б). Такие колонки имеют несколько отсеков, поэтому довольно высокие. Остаточное содержание кислорода в деаэрированной воде зависит от количества избыточного пара, удаляемого с газами – так называемого «выпара». Для снижения потерь питательной воды деаэраторы смешивающего типа снабжаются охладителями выпара, которые представляют собой кожухотрубчатые теплообменники, предназначенные для максимально возможной конденсации пара из отводимой от деаэратора парогазовой смеси и утилизации его теплоты. Образовавшийся конденсат направляется в систему питания котла. Воздух и газы удаляются вышеуказанными способами..
В деаэраторах пленочного типа применяется так называемая неупорядоченная насадка: в слое располагается множество мелких металлических элементов разной формы, которые омывает вода. Наиболее распространенные элементы Ω – подобной формы с отверстиями. Это предоставляет возможность увеличить поверхности соприкосновения двух сред и повысить эффективность деаэрации. Насадка насыпается сверху на сетку из нержавеющей стали. Пар подается снизу и, проходя через колонку, нагревает конденсат. Эти колонки значительно ниже.
Применяются также деаэраторы с горизонтальной колонкой. Они могут быть как вакуумными, так и для повышенного давления. В этом случае деаэрируемая вода вводится в колонку сверху. Из верхней части выполняется и отвод паровоздушной смеси. Греющая среда (пар или вода) подводится через боковую стенку, которая отделена от основной части колонки вертикальной или наклонной перегородкой. Через барботажный лист внизу колонки и обводной короб греющая среда переходит в основную часть колонки.
Деаэрированная вода сливается внизу колонки в деаэраторный бак-аккумулятор (поз.8 на рис.4.5) обычно горизонтальной цилиндрической формы, емкость которого рассчитана на обеспечение надежного питания парогенератора в течение определенного времени. Для блока этот запас воды должен обеспечивать возможность работы блока не менее 5 минут, для неблочной электростанции суммарный запас во всех деаэраторных баках должен обеспечивать работу станции в течение 10 минут, для ТЭЦ – 15 минут. Кроме того на ТЭС предусматривается запас питательной воды, необходимый для пуска котлов и их промывки. Этот запас хранится в специальных баках(обычно 3 бака емкостью 1000м3).
Деаэратор может одновременно выполнять функцию смешивающего подогревателя (рис. 4.4, а). Однако при отсутствии подогревателя, питающегося паром из того же отбора, что и деаэратор, используется дросселирование пара отбора, что ведет к снижению тепловой экономичности.
В деаэраторе должно поддерживаться постоянное давление независимо от нагрузки турбины, а давление в отборах меняется пропорционально расходу пара на турбину. Поэтому процесс деаэрации регулируется автоматически путем поддержания постоянного давления пара в колонке. Для работы деаэратора в диапазоне нагрузок турбины нужно иметь запас по давлению отбора, которое снижается в регулирующем клапане до требуемой величины. В случае прекращения подачи пара в деаэратор в нем снижается давление, что может привести к запариванию питательного насоса, в который будет поступать питательная вода из бака-аккумулятора при номинальной температуре.
| D др i др |
| воздух |
| D д i д |
| D эу i′′ д |
В настоящее время на ряде станций стали применяться бездеаэраторные схемы. Такие схемы являются более экономичными, так как уменьшаются капвложения ввиду отсутствия деаэраторной установки, части трубопроводов и арматуры, уменьшения количества насосов; снижаются затраты на ремонт и эксплуатационные расходы. Повышается тепловая экономичность установки, поскольку исключаются потери с выпаром деаэратора, потери при дросселировании от борного пара, снижается потребление энергии на собственные нужды станции. Возможность применения бездеаэраторной схемы обусловлена улучшением конструкции конденсаторов турбин и повышением их деаэрирующей способности, применением ПНД контактного типа (смешивающих), внедрением специальных водных режимов (например, с дозированным вводом кислорода). На вновь строящихся ТЭС рекомендуется использование бездеаэраторных схем.
4.2.3 Тепловой расчет деаэратора
Уравнение материального баланса деаэратора, соответствующее схеме на рисунке 4.7, может быть записано в виде: (Рыжкин, стр. 141) [О.Е.1] [О.Е.2]:
D к + D дp + D д + D y.д= D пв+ D э.y. кг/с (4.3)
где D к – поток основного конденсата;
D др - поток дренажей из ПВД;
D д – поток греющего пара,
D у.д - пар из уплотнений турбины, штоков стoпopных и pегyлиpyющиx клапанов (при необходимости),
D пв – отводимый из деаэратора пoтoк питaтельнoй воды;
| пар |
| D кд i' кд |
| D д i д |
| D эу i эу |
| D уд i уд |
| D пв i д1 |
| Рисунок 4.7 - Схема к расчету материального и теплового балансов деаэратора. |
| выпар |
| D др i' др |
| пар |
| пар |
В долях расхода пара на турбину уравнение (4.3) принимает вид:
α к + α дp + α д + α y.д= α пв+ α э.y (4.3а)
Обозначив энтальпию потоков пара i и воды 
соответствующими индексами, запишем уравнение теплового баланса:
(4.4)
или
(4.4а)
Решая систему уравнений (4.3, 4.4) или (4.3а) и (4.4а), определяют количество греющего пара из отбора турбины D д (α д), а затем величину потока основного конденсата D к.
4.3 Испарители
В оборудовании и трубопроводах ТЭС имеют место потери пара и конденсата, а также при использовании барабанных котлов – потери продувочной воды. Такие потери относят к внутренним потерям. Наибольший объем этих потерь приходится на режимы пуска и основа котлов, а также в режиме промывки оборудования. На КЭС эти потери составляют порядка 0,8÷1,1%, на ТЭЦ – 1,5÷1,8%, что обусловлено в основном непрерывной продувкой барабанных котлов. Внешние потери присущи для ТЭЦ и зависят от схемы отпуска тепла. При закрытой схеме отпуска тепла и пара потери практически становятся равными внутренним потерям станции.
Для восполнения потерь пара и конденсата в пароводяном тракте ТЭС используется химически очищенная добавочная вода. Помимо химической очистки и деаэрирования добавочная вода проходит термическую очистку испарением в испарительных установках. с последующей конденсацией вторичного пара в конденсаторах испарителей. При этом получают практически дистиллят исходной добавочной воды, в котором отсутствуют соли, щелочи, кислоты и т.п. элементы, зашлаковывающие и коррозирующие элементы пароводяного тракта.
На рисунке 4.8 представлена схема подключения одноступенчатой испарительной установки с предварительным подогревом добавочной воды в блочной схеме ТЭС. Химически очищенная добавочная вода (ДВ) подается в подогреватель добавочной воды (ПДВ), откуда поступает в деаэратор испарительной установки ДИ, деаэрация в котором происходит при давлении, близком к атмосферному. Деаэрированная вода насосом испарителя (НИ) подается в испаритель И.
Испаритель представляет собой поверхностный теплообменник, в который в качестве греющей среды подается пар из отборов турбины – первичный пар. Этот пар нагревает химически очищенную и деаэрированную добавочную воду, которая в результате нагрева испаряется, образуя вторичный пар. Вторичный пар охлаждается и конденсируется в конденсаторе испарителя (КИ), охлаждающей средой служит конденсат из основного конденсатора турбины. Конденсат греющего пара направляется в регенеративный подогреватель низкого давления (в некоторых схемах – в конденсатор испарителя). Греющий пар, отдавая тепло, конденсируется при постоянной температуре насыщения t и.н, нагреваемая вода превращается во вторичный пар при постоянной температуре испарения (парообразования) t и1. Для протекания процесса требуется, чтобы t и.н была больше t и1, соответственно давление греющего пара было больше давления вторичного пара, т.е. р и > р и1.
Конденсат пара, получаемый в конденсаторе испарителя, является дистиллятом, содержание солей ≈0,01мг/л. Дистиллят перекачивающим (дренажным) насосом ДН подается в деаэратор питательной воды, где смешивается с основным потоком конденсата. Подача дистиллята автоматически регулируется по уровню питательной воды в деаэраторе. Конденсатор испарителя также является пароводяным поверхностным теплообменником. Из изложенного следует, что испарительня установка включена по принципу регенеративного подогревателя конденсата, и используемое для нее тепло пара из отборов турбины возвращается в парогенератор с питательной водой. Однако в схеме имеют место энергетические потери, обусловленные наличием температурного напора в испарительной установке и, соответственно, недогрев θ = tи.н – tк.и, оС, где tк.и –температура подогрева воды в конденсаторе испарителя, оС.
| И – испаритель; ДИ – деаэратор испарительной установки; КИ – конденсатор испарительной установки; ДВ – добавочная вода; ПДВ – подогреватель; СМ – смеситель; НИ – насос испарительной установки; ДПВ – деаэратор питательной воды; αдв - доля добавчной воды; αдист – доля дистиллята, полученного в КИ; ОУ – охладитель уплотнений; ПР – продувка. Остальные обозначения см. ранее. Рисунок 4.8 – Схема подключения испарительной установки. |
| αдист |
| ПДВ |
| Пар из отбора ЦНД турбины |
| КИ |
| ДНди |
| к ДПВ |
| αДВ |
| ПНД7 |
| Пар из отбора ЦСД турбины |
| И |
| ДИ |
| НИ |
| КН |
| α ПР |
| ОУ |
| К подогревателю НС |
| αи |
| СМ |
| к ПНД6 |
| дренаж из ПНД6 |
| дренаж из ПНД7 |
| Пар из выхлопного патрубка турбины |
| К |
| αК |
| дренаж из ОУ и ПДВ |
| основной поток конденсата |
Поверхности нагрева в испарителе F и конденсаторе испарителя F к.и (м2) зависят от тепловой нагрузки и температурных напоров в этих устройствах и определяется из уравнения теплопередачи:
(4.5)
где Δ t и = tи.н – tи1 – величина температурного напора в испарителе,0С;
Q н - тепловая нагрузка испарителя, кВт, определяется из уравнения теплового баланса, которое без учета продувки испарителя имеет вид:
׳ 
(4.6)
или в долях рас хода пара через турбину
(4.6а)
где D и и i и – расход и энальпия греющего пара, поступающего в испаритель из отбора турбины, кг/с и кДж/кг соответственно;
i ׳и – энтальпии конденсатов первичного пара;
i ׳д – то же вторичного пара (дистиллята), кДж/кг;
D и1 и i и1 - расход и энтальпия вторичного пара, причем i и1 принимается равной энтальпии сухого насыщенного пара;
αи и αи1 – доли расхода первичного и вторичного пара от расхода пара на турбоустановку, о.е.;
k и – коэффициент теплопередачи;
Δt и = t и.н– t и1 – температурный напор в испарителе.
Из (4.5) следует, что чем больше температурный напор, тем меньше требуемая площадь поверхности нагрева в испарителе.
Уравнение теплового баланса конденсатора испарителя без учета продувки
(4.7)
где D к.и - расход основного конденсата через испаритель;
i к.и1 и i к.и2 - энтальпия основного конденсата (питательной воды)до и после испарителя.
С учетом продувки испарителя уравнение теплового баланса (4.6) принимает вид:
(4.8)
где 
- расход продувочной воды испарителя;
- энтальпия конденсата вторичного пара
Продувки испарителя определяются содержанием примесей в питательной воде.
О правильности выбора схемы включения испарительной установки и рассчетет ее параметров можно дать заключение в том случае, если получена экономически обоснованная величина недогрева θ ≥3÷50С (или ϑ ≥12÷20кДж/кг). Если по расчетам θ получилась менше указанных величин или даже отрицательной, то при выбранных соотношениях расходов вторичного пара и конденсатавторичный пар не сконденсируется. Требуется либо повысить давление вторичного пара, уменшив температурный напор в испарителе, либо (при отсутствии такой возможности) изменить схему подключения установки.
Контрольные вопросы.
1. Основные параметры конденсаторов турбоустановки.
2. Конструкции конденсаторов турбин.
3. Какие параметры влияют на величину потока охлаждающей воды через конденсатор?
4. Что подлежит обязательной деаэрации на ТЭС?
5. Какие газы и почему следует удалять из пароводяного тракта ТЭС?
6. Уравнение теплового баланса деаэратора.
7. Назначение, принцип работы и требования к деаэраторам ТЭС.
8. Классификация деаэраторов.
9. Используемые конструкции деаэраторов
10. Назначение и схемы подключения испарителей на ТЭС.
11. От каких параметров зависит площадь испарительной поверхности испарителя.
12. Уравнения теплового баланса испарителя и конденсатора испарителя.