§ 155. Конденсатори парових турбін
Теплова енергетика виробляє 85% усієї вироблюваної в нашій країні електроенергії і розвивається за рахунок введення в дію потужних електростанцій з великими енергоблоками, які працюють на високих і надвисоких параметрах пари: тиск 130-240 кгс / см2, температура 535-565 ° С.
В даний час діють конденсаційні електростанції (ГРЕС) потужністю 3000 МВт з енергоблоками по 200, 300 і 800 МВт кожен.
Теплофікаційні станції (ТЕЦ) в великих містах обладнуються турбінами по 100 і 250 МВт, потужність ТЕЦ досягає 1000 МВт.
Електричні генератори, за допомогою яких механічна енергія перетворюється в електричну, приводяться в дію паровими або газовими турбінами. Електричні генератори невеликої потужності (до 1000 кВт) можуть приводитися в дію двигунами внутрішнього згоряння.
Пар для парових турбін виробляється в котлах, де спалюють вугілля, торф, газ або нафтопродукти. На атомних електростанціях роль котлів виконують атомні реактори.
Схема найпростішої конденсаційної електростанції показана на VII.19. З парового котла 1 пар надходить в турбіну 2, яка приводить в дію електричний генератор 3. Відпрацьований пар після турбіни направляється в конденсатор 4, в який подається також охолоджуюча вода циркуляційним насосом 5, в результаті чого відбувається конденсація пара. Конденсат перекачується в бак 6 живильної води конденсатні насосом 7. В цей же бак подається додаткова хімічно очищена або обезсолена вода 8 для заповнення втрат. У паровий котел вода подається з бака 6 живильним насосом 9.
Коефіцієнт корисної дії турбіни можна збільшити, підвищивши температуру і тиск пари, що надходить в турбіну, або знизивши температуру і тиск насиченої пари на виході з турбіни. Останнє досягається шляхом конденсації виходить з турбіни пара, яка відбувається в установленому для цієї мети конденсаторі при подачі в нього охолоджуючої води.
Поверхневий конденсатор складається з пучків трубок діаметром 17-25 мм, довжиною в кілька метрів, які виконуються з металів, добре проводять тепло (латунь, мельхіор). Кінці трубок ввальцовани в металеві трубні дошки, поміщені в корпусі конденсатора, який представляє собою металеву ємність. Простору між трубними дошками і торцями корпусу утворюють водяні камери. У одноходових конденсаторах вода надходить в передню водяну камеру, проходить через трубки і виходить в задню камеру, з якої відводиться зливними трубами. У Двоходові конденсаторах вода двічі проходить по довжині корпусу і відводиться з передньої камери. У триходових конденсаторах вода проходить корпус три рази.
Виходить з турбіни пар надходить в паровий простір конденсатора, укладену між трубними дошками, і конденсується на зовнішній поверхні трубок, усередині яких проходить охолоджуюча вода. Сконденсувалася пар (конденсат) збирається в нижній частині корпусу конденсатора і відводиться конденсатні насосом для повторного використання.
У тих випадках, коли пара не підлягає повторному використанню, наприклад на геотермальних електростанціях, турбіни обладнуються конденсаторами змішувального типу. У них охолоджуюча вода розбризкується за допомогою спеціальних сопел; виходить з турбіни пара конденсується на поверхні бризок і змішується з охолоджувальною водою.
Такі конденсатори застосовуються також при використанні на теплових електроотанціях повітряно-конденсаційних установок системи проф. Геллера (Угорська Народна Республіка). У цій установці в конденсатор змішувального типу подається від радіаторного охолоджувача (сухий градирні) хімічно очищена охолоджуюча вода. Після змішування в конденсаторі з виходять з турбіни паром вона нагрівається і знову прямує на суху градірню; невелика частина цієї хімічно очищеної води направляється в котел. Головною перевагою установки системи Геллера є майже повна відсутність втрат води.
Тиск пари на виході з турбіни залежить від температури, при якій відбувається його конденсація. Чим нижче температура охолоджуючої води, яка подається в конденсатор, тим нижче тиск пара, що виходить з турбіни (глибше вакуум в конденсаторі).
Залежність тиску в конденсаторі і к. П. Д. Турбіни від температури конденсації пари характеризується цифрами, наведеними в табл. VII.4.
З табл. VII 4 видно, що зниження температури конденсації виходить з турбіни пара на 10 ° (з 40 до 30 ° С) і пов'язане з цим поглиблення вакууму на 3,2% призводить до підвищення термічного к. П. Д турбіни на 1,4%, що рівносильно збільшенню потужності турбіни приблизно на 2,7% при тій же витраті пара і палива.
З формули випливає, що температура охолоджуючої води, яка подається в конденсатор, безпосередньо впливає на температуру конденсації відпрацьованої в турбіні пара і, отже, на глибину вакууму в конденсаторі і к. П. Д. Турбіни. Крім того, при підвищенні температури охолоджувальної води понад певного значення знижується потужність, що віддається турбіною. Гранична температура охолоджуючої води, при якій турбіна може працювати на мінімальну потужність, приймається зазвичай рівною 33 ° С, а для турбін, виготовлених для районів з тропічним кліматом, -36-40 ° С.
Величина температурного натиск-а конденсатора залежить від коефіцієнта теплопередачі його трубок, на який величезний вплив справляє стан поверхні трубок - їх чистота. На стінках трубок можуть утворюватися відкладення механічного, біологічного та хімічного походження, що пов'язано з якістю охолоджуючої врди. В результаті утворення таких відкладень коефіцієнт теплопередачі трубок різко падає, а температурний напір конденсатора зростає. Наприклад, наявність органічних відкладень товщиною всього 0,1 мм може призвести до підвищення температурного напору конденсатора на 10 ° С. Крім того, відкладення в трубках конденсаторів і циркуляційних трубопроводах збільшують гідравлічний опір системи.
Зі сказаного випливає, що хоча для охолодження конденсаторів використовується технічна вода, якість якої не нормується, необхідно вживати всіх можливих заходів щодо зниження її температури і поліпшення якості.