Приложение 14 к приказу Министра энергетики Республики Казахстан от 6 января 2017 года № 2

Данная редакция действовала до внесения изменений  от 21.01.2022 г.  

1. Настоящие Методические указания по наладке и эксплуатации систем шариковой очистки конденсаторов паровых турбин (далее - Методические указания) разработаны в соответствии с подпунктом 70-14) статьи 5 Закона Республики Казахстан от 9 июля 2004 года «Об электроэнергетике».

2. Экономичность работы паротурбинных установок в значительной мере зависит от давления отработавшего пара в конденсаторе. Для турбин с начальным давлением 13 - 24 мегапаскаль (далее - МПа) и перегревом пара при увеличении давления в конденсаторе на 1 килопаскаль (далее - кПа) мощность турбоустановки снижается на 0,85 - 0,9%, а для турбин, работающих на насыщенном паре - примерно на 1,8% номинальной мощности. Основной причиной повышения давления отработавшего пара (ухудшения вакуума) является загрязнение охлаждающей поверхности конденсатора с водяной стороны, что приводит к увеличению термического и гидравлического сопротивлений конденсаторных трубок. По данным обследований перерасход топлива из-за загрязнения конденсаторов на электростанциях колеблется в широких пределах и в среднем составляет 2%. Опыт внедрения систем очистки охлаждающей воды и шариковой очистки конденсаторных трубок на турбинах теплоэлектроцентраль (далее - ТЭС) и тепловая электрическая станция (далее - ТЭЦ).

3. Настоящие Методические указания способствуют сокращению сроков наладки системы после завершения монтажа на турбоустановке.

4. В настоящих Методических указаниях применяются следующие основные понятия и определения:

1) оборотная система водоснабжения (циркуляционная) - система водоснабжения, при которой охлаждающая вода используется многократно;

2) оборотная вода (циркуляционная) - вода, циркулирующая в оборотной системе водоснабжения;

3) расход оборотной воды - количество воды, поступающей в конденсаторы и другие теплообменники после охлаждения в градирнях или после другого использования;

4) охлажденная вода - оборотная вода после охлаждения в градирнях;

5) охлаждающая вода - оборотная вода на входе в конденсаторы и другие теплообменники;

6) циркуляционные водоводы - трубопроводы, тоннели или каналы для подачи отвода циркуляционной воды;

7) подводящие водоводы - циркуляционные водоводы для подачи охлаждающей воды в конденсаторы и на вспомогательное оборудование;

8) отводящие водоводы - циркуляционные водоводы для отвода нагретой воды от конденсаторов и вспомогательного оборудования.

5. Из всех параметров, определяющих в условиях эксплуатации экономичность паротурбинной установки, наибольшее влияние оказывает давление отработавшего пара. Оно зависит от внешних условий - температуры охлаждающей воды, режима работы конденсационной установки (паровой нагрузки, кратности охлаждения) и в значительной степени от чистоты поверхности охлаждения конденсатора. Загрязнение конденсаторных трубок с водяной стороны определяется качеством охлаждающей воды - содержанием в ней различных химических веществ и взвешенных частиц. Электростанции вынуждены проводить периодические очистки трубных систем конденсаторов. Ухудшение вакуума, связанное с загрязнением поверхности охлаждения конденсаторов, достигает на электростанциях 1-2%, а в некоторых случаях, при особенно плохом качестве воды 3-4%. Снижение мощности различно для различных типов турбин и зависит от многих причин - главным образом от типа и конструкции последней ступени, длины и формы рабочей лопатки.

6. В определенном диапазоне изменения давления отработавшего пара зависимость изменения мощности от давления в конденсаторе при заданном расходе пара имеет прямолинейный характер; изменение мощности при изменении давления в конденсаторе в этом диапазоне является для данного типа турбины величиной постоянной.

7. Для турбин ТЭС с начальным давлением пара 13-24 МПа (130-240 килограмм сил/ квадратных сантиметров (далее - кгс/см2 )) и перегревом пара изменение мощности при изменении давления на 1 кПа (0,01 кгс/см2 ) составляет 0,8-0,9% номинальной мощности.

8. Для турбин АЭС, работающих на насыщенном паре с давлением 4,4 - 6,5 МПа с располагаемым теплоперепадом примерно вдвое меньшим, чем для турбин с перегретым паром изменение давления в конденсаторе более существенно сказывается на изменении мощности турбины.

9. Так, для турбин АЭС с частотой вращения 3000 об/мин мощность турбины при изменении давления в конденсаторе на 1 кПа изменяется примерно на 1,8%.

10. Для турбин с частотой вращения 1500 оборотов в минуту (далее - об/мин) в силу особенностей аэродинамической характеристики рабочей лопатки последней ступени (большая длина, значительная веерность) изменение мощности значительно меньше и приблизительно уравнивается со значением для турбин ТЭС на органическом топливе.

11. В таблице 1 приложения к настоящим Методическим указаниям приведены данные по изменению мощности турбоагрегата при изменении давления в конденсаторе на +1 кПа в пределах прямолинейных участков поправочных кривых на давление в конденсаторе, там же приведено изменение удельного расхода теплоты при номинальной нагрузке конденсационных турбин. Данные этой таблицы могут быть полезны при оценке эффективности применения системы шариковой очистки для предотвращения загрязнения трубок конденсатора.

12. Загрязнение трубок конденсатора в процессе эксплуатации и меры борьбы с отложениями в трубках конденсатора.

13. Загрязнение трубок конденсаторов приводит к повышению давления отработавшего пара по следующим причинам. Во-первых, из-за неудовлетворительной работы водоочистных сооружений (грубые решетки в подводящем канале водозабора, вращающиеся сетки) заносятся крупными частицами трубные доски и входные участки трубок, что приводит к сокращению поверхности охлаждения и к уменьшению расхода охлаждающей воды из-за увеличения гидравлического сопротивления конденсатора. И то, и другое приводит к росту давления в конденсаторе по сравнению с нормативными значениями. Наиболее часто в воде содержатся примеси береговая растительность и прибрежный мусор (листья, сучья), водные растительные и животные организмы (водоросли, рыба, моллюски), промышленные и бытовые отходы (щепа, строительный мусор). Для приведения конденсатора в нормальное состояние требуется останов турбины или отключение одной половины конденсатора со снижением нагрузки для очистки трубных досок вручную. Иногда от заноса трубных досок избавляются промывкой обратным потоком воды.

14. При исправно работающих в канале водозабора и на береговых насосных станциях защитных устройствах загрязняется внутренняя поверхность трубок конденсатора из-за плохого качества охлаждающей воды и выпадения отложений.

15. Уменьшение коэффициента теплопередачи из-за малой теплопроводности отложений вызывает рост температурного напора и, соответственно, давления в конденсаторе.

16. Вследствие существенного различия применяемых для охлаждения конденсатора вод по составу и количеству содержащихся в них примесей, характер и интенсивность загрязнения конденсатора с водяной стороны зависит от местных условий.

17. Основные виды загрязнений, которые могут встречаться на практике по отдельности или в различных сочетаниях:

1) отложение не растворенных в воде взвешенных веществ (золы, песка, глины, растительных остатков, ила), выпадающих особенно интенсивно при пониженных скоростях воды в трубках;

2) обрастание трубок, вызываемое содержащимися в воде микроорганизмами, образующими при их закреплении и развитии слизистые отложения на стенках трубок;

3) минеральные отложения вследствие выпадения из перенасыщенного раствора карбонатов кальция и магния (преимущественно при оборотном водоснабжении) и гипса (при морской охлаждающей воде с высоким содержанием сульфатов).

18. Выбор метода борьбы с загрязнением трубок конденсатора производится в каждом отдельном случае индивидуально с учетом местных условий и технико-экономического сопоставления различных вариантов.

19. Борьба с отложениями в трубках конденсатора проводится проведением периодических чисток трубок конденсатора различными способами:

1) механическая чистка, промывка трубок кислотой, растворяющей накипь (водный конденсат низкомолекулярных кислот, 2-5%-ная соляная кислота);

2) термические методы, основанные на высушивании отложений подогретым воздухом;

3) метод разрушения отложений струей воды, подаваемой насосом с давлением 300-400 кгс/см2 .

20. Периодические чистки конденсаторов требуют останова турбоагрегата или снижения его нагрузки и связаны со значительными трудозатратами. Допускается ухудшение вакуума из-за загрязнения трубок не более чем на 0,5%, после чего проводится чистка согласно Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей, утвержденным приказом Министра энергетики Республики Казахстан от 30 марта 2015 года № 247 (зарегистрирован в Реестре государственной регистрации нормативных правовых актов за № 11066) (далее - Правила). В среднем за период между чистками вакуум ухудшится примерно на 0,25%, что для турбины К-300-240 соответствует увеличению удельного расхода тепла на 0,25%. В условиях эксплуатации ухудшение вакуума от чистки до чистки оказывается значительно больше согласно Правилам.

21. Для поддержания трубок конденсатора в чистом состоянии применяются не периодические чистки, а профилактические мероприятия, предотвращающие образование отложений на стенках трубок. Методы не относятся к экологически чистым мероприятиям.

22. Указанным методам относятся:

1) рекарбонизация охлаждающей воды, предотвращающая образование минеральных отложений (карбоната кальция или магния);

2) хлорирование воды для борьбы с обрастанием трубок моллюсками и водными микроорганизмами (бактерии, микроводоросли).

23. Применение эластичных шариков из пористой резины для предотвращения отложений в трубках конденсаторов. Поддержание конденсатора в чистом состоянии осуществляется применением эластичных шариков из пористой резины, циркулирующих по замкнутому контуру через конденсаторные трубки, предотвращая отложение на стенках трубок практически любых веществ.

24. Применение эластичных пористых шариков из губчатой резины диаметром на 1-2 мм больше внутреннего диаметра трубки дают ожидаемый эффект. Губчатые шарики с удельным весом, близким к 1, вместе с потоком охлаждающей воды поступают к трубной доске и, попадая в трубку, перемещаются за счет разности давлений между входом и выходом охлаждающей воды (гидравлического сопротивления конденсатора). При этом шарик деформируется, принимает бочкообразную форму и, плотно прижимаясь к стенке трубки, стирает откладывающиеся на стенке частицы. Вид системы шариковой очистки получил широкое распространение во многих странах. Применение мягкого шарика диаметром больше внутреннего диаметра трубки позволяет удалять с поверхности трубки все виды образующихся и недостаточно закрепленных на стенке трубки отложений и поддерживать исходную чистоту трубки, то есть эксплуатировать турбоустановку с нормативным вакуумом в конденсаторе. Способ является экологически чистым, исключаются трудоемкие работы по механической или химической очистке конденсаторных трубок.

25. Устройство шариковой очистки трубок конденсатора представляет собой технологическую систему, присоединяемую к основному тракту охлаждающей воды непосредственно перед и после конденсатора, согласно рисунку 1 приложения к настоящим Методическим указаниям.

26. Пористые резиновые шарики, диаметр которых на 1-2 миллиметра (далее - мм) больше внутреннего диаметра трубки, вводятся в контур циркуляционной системы в напорный водовод перед конденсатором.

27. После прохождения через трубки конденсатора шарики улавливаются сеткой, установленной в сливном водоводе вблизи выходной водяной камеры конденсатора (или непосредственно в камере).

28. Из выходного патрубка шарикоулавливающей сетки внешним трубопроводом шарики с потоком воды подводятся к водоструйному эжектору (или насосу), который подает шарики снова в напорный патрубок, замыкая контур циркуляции. Эжектор, обеспечивающий подачу шариков в напорный водовод, создает напор, равный гидравлическому сопротивлению внешнего тракта устройства, плюс противодавление, равное гидравлическому сопротивлению конденсатора от места ввода шариков в напорный водовод до места вывода шариков из шарикоулавливающей сетки.