Article

9.4. Современные конденсаторы турбины насыщенного пара

Конденсатор для турбины относительно небольшой мощности, например для АЭС с ВВЭР-440, изготовляют цилиндрической формы для уменьшения толщины стенки. Для мощной турбины размеры конденсатора становятся настолько большими, что появляется необходимость транспортировки его в разобранном виде и сборки на месте установки. Корпус такого конденсатора выполняют прямоугольной формы с внутренним оребрением для уменьшения необходимой толщины стенки. Такая форма корпуса облегчает монтаж конденсатора на месте и обеспечивает более свободный проход пара к поверхности теплообмена, что уменьшает паровое сопротивление конденсатора.

Компоновка теплообменной поверхности принимается "ленточной" (рис. 9.10) с достаточно большими свободными проходами для пара. На рисунке изображена правая половина конденсатора (левая ей симметрична). Каждая половина состоит из двух частей — верхней и нижней. Таким образом, конденсатор состоит из четырех примерно одинаковых частей.

По стороне охлаждающей воды конденсатор двухходовой: в нижней части осуществляется первый ход воды, а в верхней — второй. При длине трубок 9 м общая длина конденсатора составляет 14 м. При двухпоточном ЦНД конденсатор обычно имеет подсоединительные паровые патрубки с двух сторон по длине. Конденсатор конструируют с нисходящим потоком пара и отсосом паровоздушной смеси из центральной части нижней половины конденсатора, где температура охлаждающей воды меньше.

Обычно конденсатор располагают под турбиной (подвальное расположение). С увеличением производительности конденсатора такое размещение становится все более затруднительным. Это прежде всего относится к АЭС, так как расход пара для них существенно больше, чем для обычных станций. В этих условиях рассматривали боковое расположение конденсаторов, когда конденсаторы размещены с обеих сторон турбины двумя секциями

Рис. 9.10. "Ленточная" компоновка теплообменной поверхности современного конденсатора:
Рис. 9.10. "Ленточная" компоновка теплообменной поверхности современного конденсатора:

1 — трубки второго хода охлаждающей воды; 2 — трубки первого хода охлаждающей воды; 3 — трубки охладителя паровоздушной смеси

по высоте, причем каждая из них имеет свой подвод и отвод охлаждающей воды. Боковое расположение корпусов конденсаторов по отношению к турбине имеет определенные преимущества, так как увеличивается сечение патрубков от турбины к конденсатору и соответственно уменьшается их сопротивление.

Особенность боковых конденсаторов — боковое давление на переходный патрубок турбины, для восприятия которого используют специальные опоры.

Боковое расположение конденсаторов уменьшает потери давления при входе в конденсатор, так как делает возможным увеличение сечения патрубка, соединяющего конденсатор с турбиной. Однако имеются и недостатки: усложняются выполнение фундамента, компоновочные решения в машинном зале, ремонт и обслуживание турбины. Особенно проявляются недостатки бокового расположения конденсаторов для одноконтурных АЭС, так как обязательная биологическая защита водяного объема всех конденсаторов приводит, по существу, к биологической защите всех ЦНД, а не только ЦСД. Поэтому для одноконтурных АЭС такое расположение конденсаторов вообще неприемлемо.

Основные данные по конденсаторам турбин насыщенного пара приведены в табл. 9.1. Расчетный вакуум для них соответствует температуре охлаждающей воды, приведенной в той же таблице. Если температура охлаждающей воды отличается, то достижимый вакуум будет отличаться от указанного в таблице.

Таблица 9.1. Двухходовый конденсатор для паровой турбины на насыщенном
паре

При пусконаладочных работах и при аварийном сбросе нагрузки турбиной возникает необходимость сброса пара, минуя турбину. В первых проектах АЭС для приема пара в этих режимах применяли большие теплообменники, в которых конденсация пара обеспечивалась при некотором

противодавлении. Условно их называли технологическими конденсаторами и рассчитывали на большие расходы пара. Эти теплообменники использовались также в режиме расхолаживания реактора. Такое решение было чрезвычайно дорогим. В настоящее время в расхолаживании участвует только основное оборудование, а технологические конденсаторы для пусковых режимов рассчитывают на прием малого расхода пара. Так, для АЭС с РБМК-1000 устанавливают два технологических конденсатора по 250 т/ч, а в тепловой схеме предусматривают линии сброса пара в конденсатор помимо турбины. Для блока РБМК-1000 конденсаторы турбины должны допускать такой сброс в них пара каждый по 1450 т/ч.

Сброс пара производится в паровое пространство переходного патрубка (от турбины к конденсатору) через входящую в состав конденсационной установки быстродействующую редукционную установку, располагаемую вне переходного патрубка.

В паровой объем конденсаторов подается и добавочная (обессоленная) вода, восполняющая утечки в паротурбинной системе АЭС.

Расходы пара на турбину и в конденсатор зависят от времени года, что связано с сезонным изменением температуры и термического КПД турбинной установки. Поэтому производительность конденсатных насосов надо выбирать в расчете на 100%-ную нагрузку турбины в условиях летнего периода и с учетом расхода дренажей ПНД, если они подаются в конденсатор.

Напор конденсатных насосов определяют, исходя из давления в деаэраторе и сопротивления регенеративной системы и всего тракта от конденсатора до деаэратора.

Если применена 100%-ная конденсатоочистка, то используют двухподъемные конденсатные насосы, то есть устанавливают после конденсатора конденсатные насосы первого подъема (KHI), а после конденсатоочистки — второго подъема (КНП) (рис. 9.11 а,). Производительности этих насосов должны быть одинаковыми. Насос первого подъема преодолевает сопротивление тракта до конденсатоочистки и ее фильтров; насос второго подъема — сопротивление остального тракта до деаэратора, то есть напор его больше, чем первого подъема. При этом фильтры конденсатоочистки работают под малым давлением. Применяется и одноподъемная схема (рис. 9.116). Однако при этом фильтры должны быть рас-

Рис. 9.11. Установка конденсатных насосов двухподъемная (<em>а</em>) и одноподъемная (<em>б</em>):
Рис. 9.11. Установка конденсатных насосов двухподъемная (а) и одноподъемная (б):

1 — конденсатор; 2 — конденсатный насос первого подъема; 3 — конденсатоочистка; 4 — конденсатный насос второго подъема; 5 — конденсатный насос полного подъема

считаны на полный напор насоса, то есть на давление около 2,0 МПа.

Для предотвращения кавитации в конденсатных насосах их устанавливают с определенным подпором по отношению к конденсатору. Если конденсаторы расположены в "подвальном" помещении, то величина подпора, естественно, весьма ограничена, поэтому сопротивление всасывающей линии от конденсатора до насоса должно быть минимальным.

Если принята бездеаэраторная схема, то конденсатный насос создает подпор для питательного, поэтому выбор обоих насосов необходимо делать совместно. В качестве конденсатных насосов применяют сальниковые центробежные (обычно многоступенчатые) насосы (то есть насосы с протечкой) с расположением под ними приямка и откачкой дренажа в баки "грязного" конденсата. Такое решение наиболее просто и экономично; оно может быть использовано и для конденсатных насосов одноконтурных АЭС, учитывая слабую радиоактивность конденсата, особенно после конденсатоочистки. Привод конденсатных насосов обычно только электрический.

Для выбора числа и производительности конденсатных насосов решающее значение имеет подход к их резервированию. По этому вопросу еще нет окончательных рекомендаций. Например, для пятого блока НВАЭС с ВВЭР-1000 конденсатные насосы выбраны без резерва — на каждую турбину мощностью 500 МВт установлено по два насоса, каждый на 50% производительности блока. При выходе из строя одного насоса произойдет не выключение турбины, а лишь снижение ее мощности. Так как стоимость конденсатного насоса относительно невелика, то часто применяют три насоса — два рабочих и один резервный, каждый по 50% производительности (рис. 9.12).

Рис. 9.12. Схема включения конденсатных насосов при установке двух рабочих и одного резервного
Рис. 9.12. Схема включения конденсатных насосов при установке двух рабочих и одного резервного