Способы поддержания вакуума в конденсаторе

Поддержание высокого вакуума в конденсаторе обеспечивается в первую очередь - плотностью всех систем цилиндра низкого давления (ЦНД) и элементов конденсатного тракта, находящихся под вакуумом, так как основные присосы воздуха в конденсатор происходят либо при некачественной работе системы уплотнений цилиндра низкого давления, либо при плохой плотности предохранительных клапанов, установленных на выхлопных патрубках ЦНД, а также за счёт присосов в теплообменном оборудовании конденсатно-питательного тракта, находящегося под вакуумом.

Кроме уменьшения присосов воздуха, существенное влияние на глубину вакуума в конденсаторе при прочих равных условиях оказывает чистота поверхностей конденсации пара. В первую очередь это относится к внутренним поверхностям трубной системы конденсатора, которые в результате прокачки большого количества воды, содержащей различные примеси (органические, илистые и т.д. частицы), подвергаются интенсивному загрязнению. Кроме того, существенную роль имеют недостатки системы технического водоснабжения, особенно оборотной.

Загрязнение внутренней поверхности трубной системы конденсатора зависит в основном от качества циркуляционной воды. Если в воде содержится большое количество загрязняющих веществ (например, илистых частиц) то уже через несколько десятков часов из–за повышения загрязнения поверхностей конденсатора происходит снижение вакуума, приводящее к снижению мощности на несколько процентов.

Загрязнение конденсаторов происходит, как правило, с водяной стороны. Вследствие загрязнения снижается вакуум, уменьшается коэффициент теплопередачи, снижается расход воды за счет гидравлического сопротивления.

По своему характеру все загрязнения можно условно разбить на 3 группы:

1. Механические

2. Биологические

3. Солевые

В большинстве случаев встречается комбинация этих загрязнений.

Механические загрязнения.

Под механическими загрязнениями понимается засорение трубок и трубных досок травой, листьями, землей, водорослями, полиэтиленовая пленка и т.д. В значительной мере эти загрязнения носят сезонный характер.

Способ борьбы.

Установка всевозможных очистных сооружений в виде неподвижных и подвижных механических сеток, решеток. Как правило, ставят сначала неподвижную решетку для грубой очистки от крупных предметов, затем мелкоячеистую сетку. В последнее время широкое распространение получили механические фильтры различных конструкций, в процессе работы которых происходит их очистка с помощью механических скребков и смыванием мусора струями воды из сопл или потоками обратной воды.

Чистка трубок конденсатора осуществляется механическим путем на остановленной части конденсатора водой под давлением (простреливанием упругих шариков через трубки конденсатора или специальными устройствами). На работающем конденсаторе это делают за счет прекращения подачи воды в одну из половин конденсатора и роста давления в конденсаторе. При этом происходит разогрев трубной системы отработавшим паром. В этом случае необходимо следить за тем, чтобы не происходило перегрева трубной системы, приводящей к нарушению вальцованных соединений и соответственно герметичности конденсатора. При этом турбину, как правило, разгружают, т.к. при работе с полной нагрузкой и значительно ухудшенным вакуумом в конденсаторе возможна поломка лопаток турбины. Широкое распространение в последнее время начинает получать непрерывная очистка конденсатора с помощью шариков.

Биологическое загрязнение.

Биологическое загрязнение представляет собой отложения на внутренней поверхности трубок конденсатора живых простейших микроорганизмов и водорослей, которые называются биологическим обрастанием.

Они вызывают дополнительное гидравлическое и термическое сопротивление.

В значительной мере обрастание зависит от сезонов. Кроме того, интенсивность обрастания по ходам воды тоже различное. Летом зарастают первые ходы воды т.к. температура воды на выходе из конденсатора становится слишком высокой (до 40 ⁰С) для развития микроорганизмов, а зимой наоборот, первые ходы имеют слишком низкую температуру и поэтому в основном зарастают последние ходы или средние.

Для уменьшения содержания микроорганизмов в воде применяют хлорирование. Дозировку хлора рекомендуется поддерживать такой, чтобы в охлаждающей воде на сливе из конденсатора количество активного хлора составляло около 0,2-0,3 мг/кг. Хлорирование, как правило, проводят периодически. Интервалы между подачами хлора бывают от нескольких минут до нескольких суток, а продолжительность подачи от 2-3 минут до нескольких часов, подбирается индивидуально для каждой станции.

Также одним из способов борьбы является шариковая непрерывная очистка.

Солевые отложения.

Это отложения на внутренней стороне трубной системы в виде накипи, создающее большое термическое сопротивление.

Выпадение накипи происходит особенно интенсивно, когда для охлаждения используется высокоминерализованная вода (морская или это явление часто наблюдается в оборотных системах циркуляционное водоснабжения, когда за счет испарения солесодержание в системе резко возрастает).

Меры борьбы с увеличением солесодержания в воде оборотных систем – продувка оборотных систем, поддержание солесодержания на допустимом уровне. Как правило, выпадение отложений начинается при концентрации равной 2-4,5 мг-экв/кг. Это связано с тем, что в оборотных системах, температура воды на выходе из конденсатора выше и нагрев воды тоже, как правило, выше (т.е. Dt ­ чем в прямоточных схемах). В результате нагрева растворимость минеральных веществ падает, и из воды выпадают на поверхность трубок отложения.

Меры борьбы:

· Непрерывная шариковая очистка конденсатных трубок

· Механическая очистка на остановленном или отключенной части конденсатора

· Химические отмывки конденсатора, растворами муравьиной, соляной и т.д. кислотами с добавкой ингибиторов (раствор 2-5%).

· Обработка воды фосфатами.

(NaPO₃)₆ , Ca(H₂PO₄)₂ и Na₃PO₄´12H₂O

концентрация поддерживается в пределах 1-2,5 мг/кг в пересчете на P₂O₅.

· Обработка воды серной или соляной кислотой, когда вода сильно минерализована солями Ca или Mg. В этом случае они превращаются в хорошо растворимые в воде сульфаты или хлориды.

При подкислении поддерживают избыток карбонатной жесткости на уровне 1,5-2 мг-экв/кг для предотвращения агрессивного воздействия на металлоконструкции, бетон и т.д.

Повреждения конденсаторов:

· Нарушение герметичности;

· Повреждение трубок конденсаторов в месте крепления их в трубные доски, которые вызываются воздействием воды при входе в трубную систему.

Для борьбы с таким видом с механическими и биологическими, а также солевыми отложениями в настоящее время используют систему непрерывной шариковой очистки конденсатора. Суть такой очистки заключается в том, что через трубную систему конденсатора непрерывно прокачиваются шарики, изготовленные из упругого материала. Диаметр таких шариков несколько больше, чем внутренний диаметр трубки конденсатора. Когда такой шарик попадает во входные отверстия трубки конденсатора, он под действием напора воды, всасывается в эту трубку и проталкивается через неё. При этом сам шарик слегка деформируется, за счёт своих упругих свойств, и как бы протирает внутреннюю поверхность трубки, очищая её от отложений. Использование такой системы позволяет увеличить выработку мощности без дополнительных затрат в среднем на 2–4 %.Очистка поверхностей нагрева не только обеспечивает лучшие условия теплообмена, но и снижает возможность коррозионных повреждений поверхностей нагрева конденсатора, так как зачастую коррозионные процессы более интенсивно проходят как раз под слоем отложений. На рис. 8.9 представлена принципиальная схема установки системы шарикоочистки фирмы Тапрогге.

Поток циркулирующей охлаждающей воды проносит эластичные шарики через конденсаторные трубки. Они очищают поверхность трубок и в улавливателе шариков, установленном на выходе охлаждающей воды из конденсатора отделяются от потока воды, затем отсасываются насосом и снова подаются на вход охлаждающей воды в конденсатор через патрубок на фильтре охлаждающей воды. В контур циркуляции шарики загружаются через шлюз, установленный на трубопроводе напора насоса циркуляции шариков.

Первая очистка от твёрдых отложений проводится шариками с корундовым покрытием.

Для постоянной очистки применяются полирующие шарики. В контуре одной половины конденсатора циркулирует 600 шариков. Средняя потребность в полирующих шариках на год – 100 тысяч штук (эти данные приведены по работе Балаковской АЭС мощностью 1000 МВт).

Как уже говорилось выше, электростанция вследствие внедрения системы шарикоочистки получает возможность поддерживать в конденсаторе турбины более глубокий вакуум, позволяющий обеспечить прирост мощности энергоблока, причём наиболее эффективно применение систем шарикоочистки на агрегатах, имеющих большой удельный расход пара на выработку электроэнергии. К таковым можно отнести энергоблоки АЭС, а также оборудование, работающее без промперегрева и на пониженных параметрах. Именно на таком оборудовании прирост мощности может достигать до 3 % от номинальной. Эффект от применения систем очистки на энергоблоках с промперегревом и на закритические параметры пара ниже (1-1,5 %).

Наряду с понижением вакуума в конденсаторе существуют и другие преимущества шариковой очистки.

- остановка питтинговой коррозии охлаждающих трубок под слоем отложений, исключение их эрозии из-за попадания в охлаждающие трубки крупных загрязнений, т.е. увеличение срока службы охлаждающих трубок;

- исключение внеплановых остановов блоков для очистки охлаждающих трубок и трубных досок конденсаторов;

- сокращение затрат на ремонт конденсаторов в период плановых остановов;

- повышение надёжности блока;

- уменьшение выбросов в атмосферу за счёт увеличения КПД блока.