Размещено на http://www.allbest.ru/

Эффективность использования системы шариковой очистки конденсатора паровой турбины

Д.т.н. А.Г. Тумановский,

Ю.Г. Иванов, Н.В. Болдырев

Введение

Ухудшение вакуума в конденсаторах паровых турбин, по причине загрязнения внутренней поверхности теплообменных трубок, является хорошо знакомой проблемой для многих электростанций мира, но и по сей день она не потеряла своей актуальности.

В зависимости от качества воды загрязнения трубок могут быть вызваны:

¦ отложениями взвешенных частиц (ил, песок, глина, ракушка и пр.);

¦ продуктами жизнедеятельности микроорганизмов;

¦ отложениями солей жесткости из охлаждающей воды.

Кроме того, торцы трубок и даже целые участки трубных досок могут заноситься крупным мусором: щепой, водорослями, листвой и т.п. Указанные явления приводят к выключению части трубок конденсатора из циркуляции, снижению теплопередачи в конденсаторе, повышению его гидравлического сопротивления, к ухудшению вакуума и, как следствие, к значительному увеличению удельного расхода топлива.

Наиболее распространенные методы очистки конденсатора (вакуумная и термическая сушки, промывки высоконапорной водной струей, простреливание с помощью водовоздушных пистолетов, кислотная промывка) предполагают полное или частичное обезвоживание конденсатора с соответствующим снижением мощности или остановкой турбогенератора, т.е. они могут производиться лишь периодически и, как правило, связаны с большими затратами ручного труда. Особо необходимо отметить, что в период между чистками турбоагрегат эксплуатируется с постепенно ухудшающимся вакуумом в конденсаторе, т.е. с пониженной экономичностью.

В отличие от периодических методов, шариковая очистка - это постоянная, автоматизированная, экологически чистая, профилактическая очистка, которая производится непосредственно во время работы конденсационной установки и позволяет поддерживать исходную чистоту внутренней поверхности теплообменных трубок. При этом нет необходимости ни в остановке энергоблока, ни в снижении его мощности.

Способ очистки конденсаторных трубок с помощью эластичных шариков из губчатой резины, в силу своих несомненных преимуществ, нашел широкое применение в мировой энергетике. В настоящее время система шариковой очистки (СШО) успешно эксплуатируется на многих зарубежных электростанциях, однако применение ее в России долгое время сдерживалось неоправданно высокой стоимостью импортного оборудования с одной стороны, и недостаточной надежностью отечественного с другой стороны. Качественный скачок в оборудовании СШО российского производства произошел после начала сотрудничества производителя систем шариковой очистки ООО «Теплоэнергоремонт-Новомичуринск» с научными подразделениями Всероссийского теплотехнического института (ВТИ). На основе запатентованных технических решений ВТИ осуществлена разработка усовершенствованных фильтров предварительной очистки воды, шарикоулавливающих устройств, загрузочных камер и другого оборудования СШО.

На сегодняшний день оборудование системы шариковой очистки отечественного производства доказало свое высокое качество и надежность, при этом выгодно отличаясь от зарубежных аналогов своей приемлемой стоимостью.

Техническое описание СШО

На рис. 1 представлена принципиальная схема СШО для оборотной системы циркуляционного водоснабжения.

Система шариковой очистки конденсатора состоит из двух следующих автономных технологических подсистем.

Подсистема предварительной очистки

Подсистема предварительной очистки охлаждающей воды предназначена для удаления из системы циркуляционного водоснабжения энергоблока различного мусора (водоросли, щепа, гравий, доски сопла градирен и т.д.), который, засоряя трубные доски, препятствует прохождению шариков через конденсаторные трубки.

Основным элементом подсистемы является фильтр предварительной очистки (поз. 2 на рис. 1). Корпус этого фильтра является горизонтальным участком напорного циркводово- да. Вращение фильтрующего элемента (рис. 2) обеспечивается электромеханическим приводом через зубчатую передачу на цевочное колесо каркаса с фильтрующими элементами.

В процессе работы фильтрующая поверхность накапливает загрязнения, гидравлическое сопротивление фильтра очистки воды возрастает и при достижении заданной величины производится его отмывка. В настоящее время в основе практически всех выпускаемых фильтров очистки воды заложен принцип отмывки фильтрующей поверхности обратным потоком воды.

Отмывка происходит во время медленного поворота фильтрующей поверхности относительно неподвижной отмывочной камеры, которая соединяется в момент отмывки со сбросным водоводом или с другой емкостью с пониженным давлением. Таким образом, в пределах отсосной камеры, которая имеет площадь существенно меньше циркводовода, часть воды проходит через фильтрующую поверхность в обратном направлении и уносит загрязнения. В случае установки СШО в системе оборотного циркводоснабжения эти загрязнения выводятся из контура при помощи фильтра грязевого (поз. 3) и бака сбора мусора (поз. 4).

Время отмывки фильтра соответствует 1-2 оборотам фильтрующего элемента, что составляет 1,5-3 мин. Фильтрующий элемент может вращаться как по часовой, так и против часовой стрелки, обеспечивая, таким образом, условия для реверсивного вращения в случае застревания крупного мусора. Технология промывки фильтра предварительной очистки исключает необходимость приобретения и размещения в схеме дополнительных насосов, предназначенных для подачи силовой воды на промывку фильтрующей поверхности.

Подсистема циркуляции шариков

Подсистема циркуляции шариков предназначена для поддержания внутренней поверхности теплообменных трубок в эксплуатационно-чистом состоянии.

конденсаторный очистка шариковый циркуляция

Для очистки трубок конденсатора используются шарики из пористой (губчатой) резины различной твердости с диаметром на 1-3 мм больше внутреннего диаметра трубок конденсатора. Партия шариков подается в напорный водовод, равномерно распределяется потоком по трубной доске конденсатора и под напором воды проходит сквозь трубки, плотно прилегая к стенкам и предотвращая образование органических отложений и очагов минеральных отложений на их внутренней поверхности. Прошедшие через конденсатор пористые резиновые шарики (ПРШ) попадают в сливной циркуляционный трубопровод, где задерживаются установленным шарикоулавливающим устройством (поз. 5 на рис. 1). Из шарикоулавливающего устройства (рис. 3) шарики вместе с водой отсасываются специальным насосом (поз. 6) и вновь направляются в напорный водовод. Сбор и загрузка ПРШ в линию циркуляции осуществляется при помощи специального устройства, называемого загрузочная камера (поз. 7 на рис. 1, см. также рис. 4). Для своевременного вывода из контура циркуляции изношенных до размера внутреннего диаметра конденсаторной трубки шариков используется узел автоматической калибровки, состоящий из калибрующего устройства (поз. 8) и бака для отработавших шариков (поз. 9).

Автоматизированная система управления

Как показал опыт эксплуатации СШО, даже тщательный визуальный контроль за перепадом давления на фильтре не обеспечивает своевременного включения режима его отмывки. В качестве рационального решения данной проблемы предлагается система управления, созданная на базе микроконтроллеров фирмы Siemens. Эта система может быть предназначена как для управления только одними фильтрами предочистки, так и для управления всей СШО. Наиболее совершенные варианты АСУ СШО включают в состав логическую часть, построенную на контроллере указанной зарубежной фирмы, электросиловую часть, комплект КИП, компьютер типа ноутбук со специальным программным обеспечением. В программном обеспечении предусмотрено накопление статистической информации, а также возможность ручного управления.

Технико-экономическая эффективность СШО

Внедрение системы шариковой очистки внутренней поверхности трубных систем конденсационных установок паровых турбин является эффективным инновационным решением практически для всех ТЭС и АЭС.

Внедрение указанной системы позволяет:

¦ добиться высокой эффективности и работоспособности энергетического оборудования, благодаря постоянной теплопередаче в охлаждающих трубках теплообменников и конденсаторов;

¦ добиться снижения себестоимости электроэнергии и негативного влияния на окружающую среду, вследствие увеличения КПД блока и экономии сжигаемого топлива (в случае ТЭС);

¦ снизить давление отработавшего пара в конденсаторе турбины (вакуум) при поддержании шариковой очисткой в чистоте охлаждающей поверхности конденсатора;

¦ снизить затраты на собственные нужды блока за счет снижения мощности потребляемой циркуляционными насосами и за счет снижения оптимального расхода охлаждающей воды на конденсатор турбины;

¦ исключить внеплановые остановы блока для очистки охлаждающих трубок с помощью альтернативных периодических методов;

¦ исключить коррозию охлаждающих трубок под слоем отложений, исключить их эрозию из- за попадания крупных загрязнений;

¦ сократить затраты на ремонт конденсаторов в период плановых остановов;

¦ повысить надежность блока;

¦ улучшить качество основного конденсата из- за уменьшения присосов охлаждающей воды и, тем самым, улучшить водно-химический режим работы блока.

Как показывает практика, после качественного внедрения системы шариковой очистки вакуум в конденсаторе стабильно поддерживается на уровне не ниже нормативных значений при любых нагрузках и температурах охлаждающей воды.

Если учитывать только экономию топлива, то затраты на внедрение системы шариковой очистки для типового энергоблока 300 МВт окупаются за период от 1,5 до 3,5 лет (рис. 5). При большей мощности энергоблока окупаемость достигается еще быстрее, поскольку стоимость оборудования с ростом мощности увеличивается незначительно.

Заключение

В настоящее время высокоэффективное оборудование СШО отечественного производства успешно эксплуатируется более чем на 40 ТЭС, в том числе на Астраханской ТЭЦ-2, Березовской ГРЭС, Заинской ГРЭС, Каширской ГРЭС, Конаковской ГРЭС, Пермской ГРЭС, Рязанской ГРЭС, Троицкой ГРЭС, Череповецкой ГРЭС, Волжской ТЭЦ-2, Набережно-Челнинской ТЭЦ, Новосибирской ТЭЦ-5, Орловской ТЭЦ, Минской ТЭЦ-3, Пермской ТЭЦ-9, а также большинства ТЭЦ ОАО «Мосэнерго» и других электростанциях.

Большое количество конструктивных исполнений конденсационных установок при одновременном разнообразии условий их эксплуатации, как правило, требует проведения ряда подготовительных работ: обследование конденсатора и циркводоводов, разработка принципиальной схемы СШО, подбор оборудования, проектноизыскательские работы, чистка и покрытие полимерным материалом водяных камер конденсатора и участков циркуляционных водоводов на старых блоках, монтаж, шефмонтаж, пуско-наладка. Следует отметить, что именно такой комплексный подход, предлагаемый ООО «Теплоэнерго- ремонт-Инжиниринг», обеспечивает максимальную эффективность и успех внедрения СШО.

Размещено на Allbest.ru