Деаэрирующая способность конденсатора

Требование ПТЭ о том, чтобы в конденсате, поступающем из конденсатора турбины в питательную систему котла, включающую в себя основной деаэратор, содержание кислорода не превосходило 20 мкг/кг, имеет целью предотвратить вынос в деаэратор при гидразинно-аммиачном водном режиме продуктов коррозии - окислов железа и меди, образующихся на участке «конденсатор-деаэратор». Поступая с водой из деаэратора в котел, эти продукты коррозии способствуют пережогу его экранных и конвективных труб.

При нейтрально-окислительном водном режиме ограничение содержания кислорода в конденсате, поступающем из конденсатора, позволяет более устойчиво поддерживать требуемый водный режим.

В условиях конденсации пара, содержащего примесь воздуха, в конденсаторе паровой турбины по пути движения парового потока в трубном пучке от входа в него до выхода отсасываемой воздухоудаляющим устройством паровоздушной смеси образуются, как было указано выше, две характерные зоны: интенсивной конденсации пара и охлаждения паровоздушной смеси, причем граница между этими зонами перемещается в зависимости от режимных условий. Чем меньше паровая нагрузка, температура, а при некоторых условиях и расход охлаждающей воды и чем больше присос воздуха, тем больше доля поверхности охлаждения конденсатора, приходящаяся на зону охлаждения паровоздушной смеси, в которой концентрация воздуха значительно выше, чем в зоне интенсивной конденсации, и благоприятнее условия для абсорбции, а главное механического захвата воздуха конденсатом, т.е. увеличения содержания кислорода в конденсате, стекающем из трубного пучка.

Однако в современных конденсаторах регенеративного типа с ленточной и модульно-ленточной компоновкой трубного пучка, обеспечивающей доступ части отработавшего пара в расположенную под пучком нижнюю часть парового пространства, при работе воздухоудаляющего устройства в режиме, не выходящем за пределы рабочего участка его характеристики, дегазация конденсата на его пути от трубного пучка до конденсатосборника обычно достаточна для поддержания в конденсате, удаляемом из конденсатора при различных эксплуатационных условиях, содержания кислорода до 10 - 20 мкг/кг, т.е. не превосходящего допустимое по ПТЭ[4].

Сказанное иллюстрируют опытные данные Союзтехэнерго для турбины K-100-90 с двумя пароструйными эжекторами ЭП-3-600, представленные на рис. 7 и 8. Графики показывают, что резкое увеличение содержания кислорода в конденсате наблюдается при значительном снижении паровой нагрузки конденсатора и температуры охлаждающей воды и сопутствует резкому повышению давления в конденсаторе из-за перегрузки эжекторов при повышении присоса воздуха, обусловленном увеличением размеров вакуумной зоны турбоагрегата с понижением D₂ и t_1в. При работе эжекторов на рабочем участке их характеристики изменение в широких пределах D₂ и t_1впрактически не сказалось на содержании кислорода в конденсате. Аналогичные опытные данные получены для конденсаторов различных типов при температурах охлаждающей воды от 1 до 26 °C.

Рис.7. Характеристика деаэрирующей способности конденсатора турбины К-100-90 по испытаниям в различных условиях:

1 - температура охлаждающей воды t_1в = 5 ¸ 7 °C, расход воздуха G_в = 0,014 ¸ 0,0278 кг/с (50 ¸ 100 кг/ч); 2 - t_1в = 6 ¸ 10 °C; G_в = 0,0028 ¸ 0,0033 кг/с (10 ¸ 12 кг/ч); 3 - t_1в = 26 °C; G_в = 0,005 кг/с (18 кг/ч)

Рис.8. Деаэрация в конденсаторе турбины K-100-90 при различных присосах воздуха:

1 - в работе один эжектор; 2 - в работе два эжектора (паровая нагрузка конденсатора близка к номинальной, температура охлаждающей воды к 6 °C)

Из сказанного следует, что конденсаторы с рационально спроектированным трубным пучком обеспечивают, как правило, достаточно высокую степень деаэрации конденсата отработавшего пара, поступающего в конденсатосборники, и не требуют при нормальных условиях их работы дополнительной деаэрации этого конденсата (например, в деаэрационных конденсатосборниках).

Применение в ряде конструкций конденсаторов специальных деаэрационных устройств, расположенных под трубным пучком или в конденсатосборниках, рассчитано в основном на дополнительную деаэрацию конденсата лишь в тех случаях, когда присосы воздуха в вакуумную систему турбоагрегата значительно возрастают по сравнению с допустимыми по ПТЭ и не могут быть по условиям эксплуатации быстро устранены, а воздухоудаляющие устройства обеспечивают еще допустимое для работы турбины давление отработавшего пара.