Технологическая (принципиальная) схема системы шариковой очистки конденсатора турбины.

1. Фильтр самоотмывающийся поворотный ФСП-1,0/0,8 (количество — 2 шт.)

• Номинальная производительность – 3600 м³ /час;
• Расчётное давление воды – до 0,25 МПа;
• Максимально допустимое давление воды – 0,6 МПа;
• Гидравлическое сопротивление чистого фильтра — 5 кПа;
• Максимально допустимое гидравлическое сопротивление загрязненного фильтра 20 кПа;
• Частота вращения ротора – 22,4 об/мин;
• Мощность электропривода — 1,5 кВт;
• Напряжение питания 380 В;
• Крутящий момент на выходном валу электропривода — 60 кг м.

2. Фильтр грязевый (количество — 2 шт.)

• Расчетное давление воды 0,25 МПа;
• Диаметр фильтрующих отверстий 12 мм;

3. Шарикоулавливающее устройство ШУУ-0,8 (количество — 2 шт.)

• Рабочее давление воды в корпусе – до 0,25 МПа;
• Зазор между пластинами – 10 мм;
• Гидравлическое сопротивление при номинальном расходе воды, не более -3 кПа.

4. Насос шариковой очистки НШО (количество — 1 шт.)

• Производительность – 80 м3 /час;
• Напор – 20 м.вод.ст;
• Потребляемая мощность — 7,6 кВт;
• Напряжение питания – 380 В;
• Частота вращения – 1500 об/мин.

5. Загрузочная камера ЗК-0,017 (количество — 1 шт.)

• Максимально допустимое давление воды в корпусе – до 0,6 МПа;
• Полезный объём — 0,017 м³;
• Максимальное количество загружаемых шариков – 1000 шт;
• Тип электропривода МЭО-40/63-0,63-93 ТУ25-7549.002-90;
• Напряжение питания 380 В.

5. Тройник для шариков (количество — 1 шт.)

• Диаметр присоединяемых трубопроводов – Ду100хДу80хДу80.
• Максимально допустимое давление воды в корпусе –0,6 МПа.

6. Технологический люк Л-0,5 (количество — 4 шт.)

• Максимально допустимое давление воды–0,6 МПа.

Скачать схему технологическую системы шариковой очистки в формате pdf >>>

Загрязнение трубок конденсатора турбоагрегата приводит к ухудшению теплообмена и как, следствие к уменьшению вакуума в конденсаторе. Ухудшение вакуума, связанное с загрязнением поверхности охлаждения конденсаторов, достигает на электростанциях 1-2%, а в некоторых случаях, при особенно плохом качестве воды 3-4%.

Отклонение вакуума в конденсаторе турбины от номинального, при известной температуре охлаждающей воды резко снижает экономичность работы турбоустановки и влияет на надежность работы последней ступени турбины. Кроме того, при отклонении вакуума происходит снижение энергетической мощности турбоагрегата.

В «Правилах технической эксплуатации электрических станций и сетей» оговорена необходимость проведения периодических очисток при отклонении данного показателя от нормы более чем на 0,5%.

Система шариковой очистки (СШО) является экономически выгодным и технически прогрессивным решением для электростанций. Система предназначена для очистки внутренней поверхности трубок конденсатора паровой  турбины от загрязнений, которые приносятся циркуляционной водой из водоема или возникают в процессе её протекания по трубкам.

По статистическим данным внедрение СШО при подборе оптимальных параметров шариков позволяет увеличить энергетическую эффективность без  дополнительных затрат в среднем на 1,0-2,0% для паротурбинных станций. Установка СШО на конденсаторе позволит увеличить коэффициент теплопередачи и снизить температурный напор, тем самым понизив температуру  насыщения и давление в конденсаторе.

Согласно данным учета производственно-технического ТЭЦ, среднегодовое отклонение от нормативного температурного напора на ТА составляет 2,2

°С. Температура насыщения при давлении 0,075 кгс/см² составляет 39,9 °С.

При поддержании СШО параметров работы конденсатора на нормативном уровне снижение давления отработавшего пара в конденсаторе составит:

ts=39,9-2,2=37,7 °С;

ps2=0,0666 кгс/см2;

ps1- ps2=0,0750-0,0666=0,0084 кгс/см²

ps=0,0666 кгс/см²; – давление в конденсаторе при температуре насыщения равной 37,7 °С

Используя типовую энергетическую характеристику турбоагрегата ПТ-60-130/13 ЛМЗ (см. картинку выше), определяем, что прирост мощности турбоагрегата от внедрения СШО ∆N составит – 378 кВт от установки СШО.

Планируемая средняя продолжительность работы ТА в летний  период составляет 3672 часа.

Дополнительная выработка электроэнергии летом от внедрения системы очистки  «на ходу» составит:

∆Э=0,378*3672= 1388 тыс. кВтꞏч/год.

Экономия условного топлива в летний период:

∆B= ∆Эхbк = 1388х0,425= 589,9 тут/год

где:

bк=425 г/кВт*ч – среднее значение удельного расхода топлива на отпуск электроэнергии по конденсационному циклу в летний период.

Дополнительная экономия составит снижение затрат на очистку охлаждающих трубок с помощью механических способов очистки, величина данных затрат оценивается на уровне 170 000 рублей/год.

Техническое обеспечение автоматической системы управления системой шариковой очистки (далее — СШО). Техническое обеспечение совместно со специальным программным обеспечением составляет основу системы управления. Техническое обеспечение выполнено с применением контроллеров производства фирмы Siemens.

Основные функции системы управления СШО

— непрерывный контроль чистоты фильтра по перепаду давления на нем;

— автоматическое включение отмывки фильтра при достижении заданного перепада;

— автоматическая промывка фильтра 1 раз в 24 часа при не превышении установленного значения перепада давления на фильтре;

— при заклинивании ротора фильтра, в случае попадания крупных загрязнений, включается вращение ротора в противоположную сторону;

— после устранения причины заклинивания ротора фильтра, переключается вращение ротора фильтра в первоначальном направлении;

— при невозможности устранить причину заклинивания ротора фильтра автоматически, отключается электропривод фильтра, включается сигнал аварии;

— при невозможности отмыть фильтр автоматически и достижении перепада давления на нем выше аварийной установки, включается сигнал аварии;

— включение шариковой очисткой конденсатора выполняется в соответствии заданной периодичностью;

— управление электрическими исполнительными механизмами;

— при неисправности оборудования системы управления включается световая сигнализация.

Для управления системой шариковой очистки предусматривается установка локального шкафа АСУ СШО. Шкаф выполнен на базе устройств ввода-вывода Simatic ET200 (No 22734-11 в государственном реестре средств измерений) производства фирмы Siemens AG (Германия). На двери шкафа установлены ключи управления и арматура сигнализации положения исполнительных механизмов, кнопка аварийного останова. Для редактирования уставок, просмотра аварийных сообщений, индикации технологических параметров и состояния запорной арматуры и механизмов системы проектом предусматривается установка автоматизированного рабочего места оператора СШО на БЩУ-2. Предусматривается передача информации в общеблочный ПТК.

Система шариковой очистки (СШО) трубного пучка конденсатора турбины.

Технология поддержания в чистоте конденсаторных трубок с помощью эластичных шариков из губчатой резины — СШО нашла широкое применение в современной энергетике.

Применение мягкого шарика, диаметр которого на 1-2  мм больше внутреннего  диаметра трубки, позволяет удалять с ее поверхности все виды вновь образующихся и недостаточно закрепленных отложений, поддерживая, таким  образом, исходную чистоту трубки в течение всего периода эксплуатации турбоагрегата.

Технологически система шарикоочистки разделяется на две автономные подсистемы:

• подсистема «ФИЛЬТР» — технологическая схема очистки циркуляционной воды;
• подсистема «ШАРИКОВАЯ ОЧИСТКА» — технологическая схема циркуляции шариков.

Подсистема «ФИЛЬТР» предназначена для предварительной очистки охлаждающей воды от различного мусора (щепа, гравий, элементы оросителей, полиэтиленовые бутылки и т. д.), который, засоряя трубные доски, препятствует  прохождению шариков через конденсаторные трубки.

Основным элементом подсистемы «ФИЛЬТР» являются фильтры предварительной очистки, устанавливаемые на подводящих к конденсатору  циркуляционных трубопроводах.

Подсистема «ШАРИКОВАЯ ОЧИСТКА» предназначена для транспортировки шариков через конденсаторные трубки.

Принцип работы СШО основан на предотвращении образования отложений на внутренних поверхностях конденсаторных трубок за счет циркуляции через них пористых резиновых шариков (ПРШ), диаметр которых на 1-2 мм больше внутреннего диаметра конденсаторных трубок.

Шарики загружаются в загрузочную камеру (ЗК), предназначенную для загрузки  и  ввода шариков в контур циркуляции.

После включения насоса шариковой очистки НШО шарики по трубопроводам транспортировки направляются в напорный водовод перед конденсатором.

Состав и технические характеристики применяемого оборудования СШО:

1. Фильтр самоотмывающийся поворотный ФСП-1,0/0,8.
2. Фильтр грязевый.
3. Шарикоулавливающее устройство ШУУ-0,8.
4. Насос шариковой очистки НШО.
5. Загрузочная камера ЗК-0,017.
6. Тройник для шариков.
7. Технологический люк Л-0,5.

Необходимость очистки трубного пучка конденсатора.

Экономичность работы паровой турбины в значительной степени определяется давлением отработавшего пара или вакуумом в конденсаторе, зависящим от режима работы и состояния конденсационной установки. Одной из основных причин ухудшения вакуума в конденсаторе является снижение коэффициента  теплопередачи трубного пучка конденсатора вследствие его загрязнения с  внутренней (водяной) стороны различным мусором, вносимым с охлаждающей  водой, а также органическими и накипными отложениями.

Опыт работы различных электростанций дает возможность спрогнозировать снижение теплопередачи в конденсаторе за счет загрязнения его поверхности теплообмена.

Ухудшение вакуума в результате загрязнения водяной стороны конденсатора происходит постепенно, по мере накопления отложений и мусора, не создавая  резкой аварийной ситуации, что является предпосылкой для отсутствия достаточного внимания к проблеме поддержания чистоты трубной системы конденсатора и приводит к длительной эксплуатации турбин с повышенным давлением отработавшего пара.

Виды систем очистки трубок конденсатора.

В зависимости от качества охлаждающей воды, характера и состава отложений, для поддержания работоспособности конденсаторов практикуются различные  способы периодических чисток: термическая и вакуумная сушки, кислотные промывки, промывка высоконапорной установкой и проч., которые дают кратковременный и недостаточный эффект.

Кроме того, процесс периодической очистки конденсаторных трубок является мероприятием трудоемким и требует дополнительных ресурсозатрат, как людских, так и финансовых.

Иные способы предотвращения образования отложений в трубной системе конденсаторов, такие как использование ультразвуковых генераторов, электромагнитная обработка охлаждающей воды и ее обработка дымовыми  газами котлов, практического эффекта, как правило, не дают.

Эффективным и универсальным средством обеспечения высокого уровня чистоты конденсаторов является система шариковой очистки (СШО).

Пароструйный эжектор типа ЭП-3-750, сделанный в СССР на Ленинградском металлическом заводе.

Принцип действия пароструйного эжектора.

В пароструйном эжекторе высокоскоростной поток пара (рабочее тело) проходит через сопло и создает вакуум, всасывая в себя медленно движущийся второй поток (всасываемое тело) — это может быть газ, пар или жидкость. Затем эти два потока смешиваются и выходят из эжектора с более высоким давлением.

Эжекторы паровых турбин широко применяются в энергетической промышленности для преобразования энергии пара в механическую энергию, которая затем может быть использована для привода генераторов электроэнергии или других механизмов. Они обычно используются в больших электростанциях, где требуется высокая производительность и эффективность.

Скачать паспорт пароструйного эжектора типа ЭП-3-750 в формате pdf >>>

Охладитель пара концевых уплотнений турбины — это устройство, которое используется для снижения температуры пара после его прохождения через уплотнения. Это важно, поскольку избыточная температура может привести к повреждению или износу уплотнений, что может привести к утечкам или другим проблемам.

Охладитель пара уплотнений обычно состоит из теплообменника, через который проходит пар, и среды, которая используется для охлаждения пара. Пар проходит через теплообменник, где его тепло передается среде охлаждения. Это позволяет снизить температуру пара и предотвратить его перегревание, что может привести к повреждению уплотнения.

Охладители пара уплотнений широко применяются в различных отраслях промышленности, таких как нефтехимическая, энергетика, химическая промышленность и другие, где требуется надежное и эффективное уплотнение для предотвращения утечек и повреждений оборудования.

На ТЭЦ в качестве охладителей пара уплотнений турбинного агрегата используются подогреватели типа ПСВ (на фото сверху охладитель пара уплотнений турбины ПТ-65/75-130/13 – ПСВ-125-7-15).

Концевые уплотнения паровой турбины служат для уменьшения потерь пара и энергии через зазоры между поворотными и неподвижными частями турбины. Уплотнения полностью или частично блокируют эти зазоры, предотвращая утечку пара.

Они могут быть изготовлены из различных материалов, таких как металл или специализированные полимеры, и могут быть сконструированы по-разному в зависимости от специфического вида турбины и рабочих условий. Однако все они выполняют важную функцию, удерживая рабочее вещество внутри турбины и защищая ее детали от износа и повреждения.

Высокая эффективность этих уплотнений критически важна для эффективной работы турбины и обеспечения безопасности ее эксплуатации.

Некоторые рекомендации по реконструкции паропроводов.

Источниками пара на ТЭЦ являются паровые турбины, а также редукционно-охладительные установки, подключенные к паропроводам. Отпуск пара осуществляется с 4-х обще-станционных коллекторов Ду-500 мм — нитки «А», «Б», «В» и «Г». В связи с износом трубопроводов, эстакад трубопроводов, тепловой изоляции труб, необходима реконструкция паропроводов.

Выполняемые объемы работ по реконструкция паропроводов:

— разработка проектно-сметной документации (проектная и рабочая);

— экспертиза промышленной безопасности проектной документации;

— строительно-монтажные и пуско-наладочные работы.

— сдача трубопроводов в эксплуатацию.

Основные технические решения и требования для проектирования реконструкция паропроводов:

— границы проектирования и точки подключения к технологическим линиям;

— необходимые обследования строительных конструкций существующих эстакад, используемых при размещении паропроводов;

— замена участков существующего паропровода;

— замена арматуры;

— замена существующего коммерческого узла учета пара;

— приведение помещения теплового пункта к требованиям СНиП 41-02-2003 «Тепловые сети», п.47 Постановления Правительства РФ от 18 ноября 2013 г. N 1034 «О коммерческом учете тепловой энергии, теплоносителя», Свод правил по проектированию и строительству СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов»;

— замена тепловой изоляции существующего паропровода.

Проектом определить допустимые тепловые потери исходя из действующей нормативно-технической документации.

Проектом предусмотреть теплоизоляцию паропроводов необходимой толщины из негорючих материалов (каменной или базальтовой ваты). Покрывной слой – оцинкованный лист толщиной не менее 0,7 мм.

Выполнить расчеты трубопроводов на устойчивость (продольный изгиб) и прочность, расчет гидравлических режимов работы паропроводов. Диаметр, толщину стенок паропроводов, тип и количество опорно-подвесных систем должны быть рассчитаны проектной организацией согласно нагрузкам потребителей, планируемой общей протяжённости паропроводов и т.п.

Конденсационный режим работы турбины — это режим, при котором пар, выходящий из высокого давления ступени турбины, конденсируется в конденсаторе и затем снова подается в низкое давление ступени турбины.

В конденсаторе пар охлаждается водой, которая циркулирует внутри его трубчатых элементов. При контакте с холодной поверхностью трубок пар конденсируется и превращается в воду, которая затем собирается в специальном баке и используется для повторного использования в процессе охлаждения пара.

Таким образом, турбина работает без бойлерной установки.

Ниже представлен расчет работы турбоагрегата Т-50-130 без подогревателей сетевой воды (ПСГ).

Расчет выполнен на основании РД 153-34.1-09.321-2002 «Методика экспресс — оценки экономической эффективности энергосберегающих мероприятий на ТЭС».

Технико-экономические показатели работы турбоагрегата (ТА) за 2016 – 2018 годы приведены в табл.1.

 

Таблица 1. Данные по работе ТА

Наименование параметра	2016	2017	2018	Среднее
Выработано эл. энергии	53481,74	72220	99325,24	75009
Ср. эл. нагрузка	62,69841	35,54134	32,44032	37,8
Число часов  в работе	853	2032	3061,783	1982
Уд. расход тепла брутто	2092,929	1943,85	2034,706	2019

 

Экономия условного топлива составит:

DВ= Δq_т* N_ср* Т_час/(Q_ут *h_к * h_т)=231*37,8*1982/(7000*0,865*0,98)=

=2915,4 тут/год.

где:

Δq_т – изменение удельного расхода тепла брутто, ккал/кВт*ч;

Δq_т= q_т1— q_т, ккал/кВт*ч

q_т – удельный расход тепла брутто – 2019 ккал/кВт*ч (усредненное значение за 3 года, данные приведены в соответствии с табл. 1).

q_т1 – удельный расход тепла брутто при работе турбины в конденсационном режиме при средней нагрузке, =2250 ккал/кВт*ч;

Рисунок 1. Расход свежего пара, полный и удельный расходы тепла при работе на конденсационном режиме (представлен выше).

Δq_т= q_т1— q_т=2250-2019=231 ккал/кВт*ч

• N_ср – средняя мощность турбины – 37,8 МВт*ч (усредненное значение за 3 года);
• Т_час – период работы в году – 1982 ч (усредненное значение за 3 года);
• Q_ут– теплота сгорания условного топлива =7000 ккал/кг.
• h_к – КПД нетто КА=0,865 (усредненный КПД нетто КА (котельный агрегат) в периоды работы турбины за 3 года),
• h_т – КПД теплового потока =0,98.