Подогреватели высокого давления предназначены для регенеративного подогрева питательной воды за счет охлаждения и конденсации пара.
Принципиальная схема движения теплообменивающихся потоков в зонах ПВД представлена на рис. 1.10, а. Через охладитель конденсата проходит весь поток питательной воды или его часть, ограничиваемая установкой шайбы.
|
Рис. 1.10. Схема движения теплообменивающихся сред в ПВД (а) и графики изменения температур теплоносителей (б) ОК – охладитель конденсата; СП – собственно подогреватель; ОП – охладитель перегрев |
Включение зоны охлаждения пара может быть различным. Например, возможно включение охладителя пара всех или какого-либо отдельного подогревателя параллельно по ходу воды для всех или некоторых подогревателей. Смешение потока воды, проходящего через каждый охладитель пара, с потоком питательной воды происходит на входе в паровой котел. Такая схема включения носит название схемы Рикара-Никольного. Может быть использована другая схема, когда охлаждение пара происходит потоком воды, направляемым в паровой котел после всех подогревателей (схема Виолен). Может быть применена последовательная схема включения всех зон, а также комбинированная схема. Во всех случаях через охладитель пара пропускается только часть питательной воды, а другая ее часть, большая, байпасируется помимо охладителя с помощью ограничивающей шайбы.
Конструктивно все подогреватели высокого давления (за исключением ПВД для блока К-500-60/1500) выполняются вертикальными, коллекторного типа. Поверхность теплообмена набирается из свитых в плоские спирали гладких труб наружным диаметром 32 мм, присоединенных к вертикальным раздающим и собирающим коллекторным трубам (рис. 1.11).
|
Рис. 1.11. Форма навивки спиральных труб а – одноплоскостная; б – двухплоскостная; 1 – коллектор подвода питательной воды; 2 – коллектор отвода питательной воды; 3 – спиральный змеевик |
Основными узлами подогревателя (рис. 1.12) являются корпус и трубная система.
|
Рис. 1.12. Подогреватель высокого давления ПВ-1600 а – общий вид; б – схема движения воды в трубной системе; 1 – корпус; 2 – спиральный змеевик; 3 – перегородки трубной системы; 4 – охладитель дренажа; 5 – каркас – коллектор трубной системы; В – вход питательной воды; Г – выход питательной воды; Д – вход греющего пара; Е – отвод конденсата |
Все элементы корпуса выполняются из качественной углеродистой стали 20К. Верхняя объемная часть корпуса крепится фланцевым соединением нижней части. Гидравлическая плотность соединения обеспечивается предварительной приваркой к фланцам корпуса и днища мембран, которые свариваются между собой по наружной кромке и другими методами. Само фланцевое соединение крепится шпильками.
Конструкция трубной системы включает в себя четыре или шесть коллекторных труб для распределения и сбора воды. В нижней части корпуса устанавливаются специальные развилки и тройники для соединения коллекторных труб с патрубками подвода и отвода питательной воды.
Между спиральными трубными элементами в зоне СП через 8 ÷ 12 рядов плоскостей навивки спиралей установлены горизонтальные перегородки, предназначенные для организации движения пара и отвода конденсата. Спиральные элементы поверхности зон ОП и ОК располагаются в специальных кожухах.
В кожухе ОП перегретый пар в несколько ходов омывает трубный пучок и передает теплоту перегрева. В СП пар распределяется по всей высоте. Конденсат пара с помощью перегородок отводится за пределы трубного пучка и вдоль стенок корпуса стекает в нижнюю часть, где расположена зона ОК. Неконденсирующиеся газы отводятся в подогреватель с более низким давлением пара по специальной трубе, установленной в зоне СП над верхним днищем кожуха зоны ОК.
На рис. 1.12 показана конструкция ПВД типа ПВ-1600. Там же приведены схемы движения питательной воды, пара и конденсата.
Питательная вода подводится в нижний раздающий коллектор и разветвляется по трем вертикальным коллекторам. Диафрагмы, установленные в этих коллекторах, разделяют потоки в ОК и ОП. Через поверхности ОК проходит часть потока воды, которая смешивается с основным потоком после диафрагмы. Через СП проходит весь поток воды, а через ОП только часть его, ограниченная установленными в коллекторах диафрагмами. В собирающем коллекторе вода, прошедшая ОП, смешивается с основным потоком воды. Таким образом в этом подогревателе реализована схема встроенного охладителя пара.
Греющий пар подводится в корпус подогревателя через паровой штуцер. При нижнем подводе паровая труба, соединяющая этот штуцер с охладителем пара, помещается в отдельном кожухе, защищающем ее от переохлаждения. Спиральные элементы теплообменной поверхности охладителя конденсата и пара располагаются в специальных кожухах, в которых с помощью системы промежуточных перегородок в межтрубном пространстве создается направленное движение потоков пара и конденсата.
На рис. 1.13 приведена схема движения воды, пара и дренажа в ПВД блока мощностью 500 МВт. Все три однокорпусных ПВД типа ПВ-2300 выполнены в корпусах одинаковых размеров (внутренний диаметр равен 3200, высота – 11050 мм). В корпусе каждого ПВД размещены встроенный предвключенный охладитель конденсата (ОК), собственно подогреватель (СП) и встроенный пароохладитель (ПО). Пароохладители первого и второго ПВД включены по параллельной схеме Рикара-Никольного. Поверхностью нагрева подогревателей являются одноплоскостные спиральные змеевики из труб диаметром 32х5 мм.
|
Рис. 1.13. Схема движения воды, пара и дренажа в ПВД блока мощностью 500 МВт 1 – коллекторы; 2 – 4 – змеевики ПО, СП и охладителя дренажа (ОД); 5 – перепускная труба; 6, 7 – кожухи ПО и ОД; 8 – перегородки глухие; 9 – подпорные шайбы; 10 – дополнительные коллекторы ОД; ППО, БПО – последовательный и параллельный ПО |
Пар в ПО и конденсат в ОК движутся как и в ПВ-1600 перпендикулярно плоскости навивки змеевика и совершают многоходовое движение.
На рис. 1.14 показана схема движения воды, пара и дренажа в ПВД блока мощностью 800 МВт. Первый ПВД этой схемы имеет два пароохладителя, один из которых является встроенным, а другой включен по схеме Виолен.
|
Рис. 1.14. Схема движения воды, пара и дренажа в ПВД блока мощностью 800 МВт КПО – концевой ПО; 2 – змеевики КПО; 6 – кожух КПО; 11 – змеевики ППО; 12 – кожух ППО; 13 – узел "труба в трубе"; остальные обозначения те же, что на рис. 1.13 |
На рис. 1.15 показана конструкция ПВД горизонтального типа (ПВ-2000-120-17А). Поверхность теплообмена этого подогревателя представляет собой два раздельных направленных в противоположные стороны U-образных трубных пучка. В центре корпуса расположена общая цилиндрическая водяная камера с двумя трубными досками.
|
Рис. 1.15. Подогреватель высокого давления ПВ-2000-120-17А а – общий вид; б – схема движения теплоносителей; 1 – корпус с трубной системой (левая часть); 2 – промежуточная водяная камера; 3 – корпус с трубной системой (правая часть); 4 – опора подвижная; 5 – поверхность охладителя конденсата; 6 – собственно подогреватель; А – вход питательной воды; Б – выход питательной воды; В – вход греющего пара; Г – выход конденсата греющего пара; Д – вход конденсата из подогревателя более высокого давления; Е – отвод паровоздушной смеси |
В подогревателе отсутствует охладитель перегрева, а поверхность охладителя конденсата выделена в нижней части трубных пучков.
Греющий пар поперечным потоком омывает горизонтально расположенные трубки и конденсируется на их поверхности. Конденсат пара отводится в кожух охладителя конденсата, где передает теплоту питательной воде при продольно-встречном омывании трубок.
Все подогреватели высокого давления помимо автоматического устройства регулирования уровня конденсата в корпусе, которым оснащены и ПНД, имеют также автоматическое защитное устройство. Назначение этого устройства — защита турбины от попадания воды в случае превышения уровня ее в корпусе в результате разрыва труб, появления свищей в местах сварки и других причин.
Поддержание нормального уровня конденсата в корпусе каждого из подогревателей в заданном диапазоне осуществляется регулирующим клапаном путем изменения количества конденсата, каскадно сбрасываемого в подогреватель более низкого давления. При превышении допустимого нормального уровня открывается клапан аварийного сброса конденсата. При дальнейшем повышении уровня сверх так называемого первого аварийного предела приборы защиты дают команду на включение клапана с электромагнитным приводом, закрывающего доступ питательной воды к ПВД и направляющего ее по байпасному трубопроводу в котел. При достижении уровнем конденсата второго аварийного предела приборы защиты дают команду на отключение питательных насосов и останов энергоблока.
Предусматривается одно защитное устройство на группу ПВД. Однако подача импульсов по уровню конденсата на него осуществляется от каждого корпуса подогревателя. При срабатывании защиты все ПВД отключаются по питательной воде.