Сепаратор-пароперегреватель СПП-500-2.
Общие сведения.
В турбинах АЭС, работающих на насыщенном паре, одной из наиболее важных, является проблема
уменьшения влагосодержания в проточной части турбины. Поступающий в турбину пар уже содержит
около 0,3% влажности и если турбоустановка не будет иметь влагоотделителей, то влажность в последних ступенях турбины
может достигнут 24%, что приводит к значительному снижению внутреннего к.п.д. турбины
и недопустимой эрозии лопаток турбины.
Для снижения конечной влажности пара в тепловой схеме турбины
К-500-65/3000 предусмотрена промежуточная сепарация пара с последующим двухступенчатым
паровым перегревом отсепарированного пара, осуществляемая вне корпуса турбины в
комбинированных аппаратах – сепараторах-пароперегревателях (СПП).
Применение промежуточной сепарации и двухступенчатого перегрева повышает тепловую экономичность турбины мощностью 500 МВт примерно на 2,3%
Для обеспечения надежности работы турбины, в схеме которых предусмотрены
сепараторы-пароподогреватели, а также для обеспечения нормальных условий эксплуатации этих
аппаратов должны быть соблюдены следующие условия:
1. Аппараты в процессе эксплуатации должны быть
"сухие", другими словами сепарат влажного нагреваемого пара и конденсат
греющего пара должны выводится из них и сливаться в промежуточные емкости. Этим
предотвращается возможность заброса воды в турбину или разгон ее выпаром сепарата
или конденсата в режимах резкого снижения нагрузки, с отключением генератора.
2. В промежуточных емкостях должен поддерживаться
постоянный уровень сепарата или конденсата, чтобы избежать поскоков пара через
работающий аппарат.
3. Для поддержания процесса теплообмена в пароподогревателях,
а так же для предотвращения накопления опасной концентрации гремучей смеси, должно быть
предусмотрено удаление из аппарата неконденсирующихся газов, выделяющихся пр конденсации
греющего пара.
4. Аппараты должны быть защищены от недопустимого повышения
давления в них при аварийных ситуациях.
С турбиной К-500-65/3000 устанавливается четыре
сепаратора-пароподогревателя (СПП) типа СПП-500-2,
которые включены параллельно по перегреваемому и греющему пару. Греющим паром первой ступени
перегрева служит пар из первого отбора ЦВД турбины, а греющим паром второй ступени служит
острый пар, обираемый перед стопорными клапанами турбины. Слив сепарата из всех СПП осуществляется
под уровень в общий сепаратосборник (СС). Конденсат греющего пара отводится под уровень в
соответствующий конденсатосборник (КС-1, КС-2).
На рисyнке 1 показано включение СПП в схему турбоустановки.
С турбиной К-500-65/3000 устанавливается СПП двух модификаций, отличающихся друг от друга только
расположением внешних присоединений, обусловленных требованиями компоновки турбо установки.
(обратно к содержанию)
Рисунок 1. Включение
СПП в схему установки.
(обратно к содержанию)
Назначение и устройство СПП
Промежуточный пароперегреватель предназначен для осушки (сепарации) и
перегрева пара после ЦВД турбины.
СПП-500-2 выполнен в виде однокорпусного вертикального аппарата и состоит из
сепаратора, расположенного в верхней части, и пароперегревателя, расположенного в нижней части
аппарата. Схема СПП-500-2 показана на рисунке
2.
Сепаратор представляет собой цилиндрический сварной сосуд высотой 4367 мм с
наружным диаметром 4170 мм.
Основными узлами сепаратора являются:
Корпус (5), состоящий из обечайки и приваренного к ней крышки, в крышку
вварены два патрубка Ду – 700, один для отбора пара (четвертый обор турбины), другой для
присоединения предохранительных клапанов.
На обечайке корпуса расположены два патрубка Ду – 200 для слива сепарата
и один патрубок для подвода влажного пара.
Обечайка и крышка изготовлены из стали 12Х18Н9Т;
В верхней части корпуса СПП расположены:
а) центральная труба Ду-1200, переходящая в верхней части в
переходной выходной патрубок, по которому осуществляется отвод перегретого пара из СПП;
б) сепарационное устройство;
г) цилиндрическая проставка с линзовым компенсатором.
Проставка помещается между сепарационным устройством и центральной трубой.
Сепарационное устройство (6) состоит из 20 унифицированных блоков (смотри
рисунок 3),
расположенных радиально в кольцевом пространстве между обечайкой корпуса и центральной трубой.
В сепарационном устройстве отделение влаги осуществляется на поверхности сепарирующих элементов.
Сепарирующие элементы – жалюзи, представляют собой волнообразно изогнутые листы, расположенные
вертикально и набранные в пакеты. Пакеты жалюзи прикрепляются к вертикальным стойкам каркаса.
Каждый пакет в нижней части имеет корыто, по которому сливающийся в него сепарат отводится к
центру аппарата.
Каждый унифицированный блок состоит из трех вертикально расположенных пакетов,
Для равномерного распределения потока пара по каждому пакету перед ним установлены направляющие
лопатки, а за пакетам установлены дырчатые щиты.
Соседние блоки отделены друг от друга радиально расположенным изогнутым листом,
образующим вместе с передним блоком клиновидный, сужающийся к низу канал для распределения пара по
пакетам, а с задним такой же канал, но расширяющийся к низу для выхода осушенного пара.
Все детали сепарационного устройства изготовлены из стали 12Х18Н9Т;
Пароперегреватель содержит следующие основные узлы:
а) корпус;
б) теплообменная установка 1 и 2 ступеней перегрева;
в) четыре камеры подвода греющего пара;
г) четыре камеры отвода конденсата греющего пара;
Корпус пароперегревателя состоит из обечайки и приваренной к ней нижней опорной
юбки. Нижняя часть опорной юбки представляет собой плиту толщиной 135 мм. В опорную юбку вварено
днище пароперегревателя с патрубком Ду-50 для опорожнения СПП. На обечайке корпуса находятся 8
патрубков в которых расположены камеры подвода греющего пара и отвода его кондесата.
Обечайка и опорная юбка изготовлены из стали 12Х18Н9Т.
Теплообменная установка 1 и 2 ступеней перегрева состоит из отдельных
однотипных кожухотрубных теплообменников, так называемых модулей, представляющих собой трубы
в которые вварены трубные доски. В трубных досках развальцованы и обварены трубки
Ø25x2
к центру верхней трубной доски каждого модуля. К центру нижней трубной доски каждого модуля
приварены так же трубки для отвода из модулей конденсата греющего пара. Для предотвращения проскоков
нагреваемого пара мимо трубок модуля, проходы между модулями, как сверху, так и снизу
закрываются листами, имеющими форму зазора между модулями.
Камеры подвода греющего пара к модулям 1 и 2 ступени перегрева расположены
в верхней части корпуса пароперегревателя. Каждая камера представляет собой патрубок Ду-300,
в верхней части которого имеется штуцер Ду-120 для подвода греющего пара. В патрубок вварена
трубная доска, в которой развальцованы и обварены трубки
Ø25x2, подающие пар к модулям.
Для удобства обнаружения протечек и глушения трубок подвода греющего пара, патрубки в торцевой
части имеют фланцевые заглушки.
Камеры отвода конденсата греющего
пара 1 и 2 ступеней перегрева расположены
в нижней части корпуса пароперегревателя. Каждая камера представляет собой патрубок, имеющей
в торцевой части фланцевую заглушку. В верхнюю часть патрубка вварен штуцер Ду-20 для отвода
неконденсирующихся газов, в нижнюю часть – штуцер Ду-120 для отвода конденсата греющего пара.
В патрубок вварена трубная доска, в которой развальцованы и обварены трубки
Ø25x2 для
отвода конденсата греющего пара и неконденсирующихся газов из модулей пароперегрвателя.
Ориентирование и крепление СПП производится с помощью промежуточного
опорного кольца поставляемого вместе с аппаратом. Днище пароперегревателя устанавливается на
опорное кольцо и крепится к нему болтами. Затем после окончательной установки и выверки
аппарата опорное кольцо приваривается к закладному кольцу фундамента.
(обратно к содержанию)
|
Рисунок 2. Сепаратор-пароперегреватель
СПП-500-2 (серийный) 1 — опорная решетка модулей; 2 — модули II ступени перегрева; 3 — модули I ступени перегрева; 4 — перегородка между модулями I и II ступеней перегрева; 5 — корпус; 6 — блоки сепарационные; 7 — раздающая камера; А — вход влажного пара; Б — отвод сепарата после сепарационной части; В — выход перегретого пара; Г — подвод греющего пара к модулям II ступени; Д — подвод греющего пара к модулям I ступени; Е — отвод конденсата греющего пара из модулей II ступени; Ж — отвод неконденсирующихся газов из модулей I ступени; 3 — отвод конденсата греющего пара из модулей I ступени; И — отвод неконденсирующихся газов из модулей II ступени; К — к предохранительным клапанам; Л — к отбору. (обратно к содержанию) |
|
Рисунок 3. Схема сепарационного блока 1 — входной канал; 2 — выходной канал; 3 — жалюзийные пластины; 4 — направляющие лопатки; 5 — дырчатый лист (обратно к содержанию) |
| Наименование параметра | размерность | величина |
| геометрические характеристики | ||
| высота аппарата | мм | 9050 |
| наружный диаметр корпуса | мм | 4170 |
| масса аппарата в сухом виде | кг | 1185 |
| поверхность теплообмена (общая) | м2 | 2725 |
| поверхность теплообмена 1-й ступени | м2 | 1240 |
| поверхность теплообмена 2-й ступени | м2 | 1485 |
| площадь жалюзи | м2 | 33.7 |
| перегреваемый пар | ||
| расход на входе | кг/ч | 519722 |
| давление на входе | атм | 3.73 |
| температура на входе | ºC | 137,4 |
| влажность на входе | % | 15 |
| расход за сепаратором | кг/ч | 446657 |
| температура за сепаратором | ºC | 136,6 |
| влажность за сепаратором | % | 0.1 - 0.2 |
| температура за первой ступенью перегрева | ºC | 192±2 |
| температура на выходе | ºC | 263±2 |
| греющий пар первой ступени перегрева | ||
| расход | кг/ч | 31500 |
| давление на входе | атм | 18,9 |
| температура на входе | ºC | 208,5 |
| влажность на входе | % | 10 |
| греющий пар второй ступени перегрева | ||
| расход | кг/ч | 42100 |
| давление на входе | атм | 63,9 |
| температура на входе | ºC | 278,4 |
| влажность на входе | % | 0,7 |
Назначение и устройство сепаратосборника
Сепаратосборник (СС) предназначен для сбора отсепарированной в сепараторе СППП влаги.
Сепаратосборник (смотри рисунок 4-а) представляет собой вертикальный цилиндрический сварной сосуд,
основными узлами сепаратосборника являются:
Корпус, состоящий из обечайки и приваренных к ней крышки и днища. На обечайке
расположены два патрубка Ду-300 для подвода сепарата. В днище вварен патрубок Ду-400 для отвода сепарата
из сепаратосборника. В крышке расположены патрубок Ду-70 для присоединения уравнительных линий от
сепаратора СПП и патрубок Ду-50 для отвода из сепаратосборника неконденсирующихся газов. Для доступа
внутрь при проведении ремонтных работ в крышке выполнен люк-лаз.
Горизонтальная сетка-успокоитель, предотвращающая колебания уровня в СС, которая расположена (по высоте)
между подводящими патрубками и нормальным уровнем воды в СС.
Опора, представляющая собой юбку с приварным опорным кольцом и системой укрепляющих ребер.
(обратно к содержанию)
Назначение и устройство конденсатосборников.
Кондесатосборники первой и второй ступеней (КС-1, КС-2) предназначены для сбора конденсата
греющего пара и неконденсирующихся газов из соответствующих полостей пароперегревателя.
Кондесатосборник (смотри рисунок 4-б) представляет собой вертикальный цилиндрический
сварной сосуд, основными узлами конденсато сборника являются:
Корпус, состоящий из обечайки и приваренных к ней крышки и днища. На обечайке расположены
два патрубка Ду-200 для подвода конденсата греющего пара. В днище вварен патрубок Ду-300 для отвода
конденсата из кондесатосборника. В крышке расположены патрубок Ду-50 для отвода из неконденсирующихся газов.
Для доступа внутрь при проведении ремонтных работ в крышке выполнен люк-лаз.
Горизонтальная сетка-успокоитель, предотвращающая колебания уровня в КС, которая расположена (
по высоте) между подводящими патрубками и нормальным уровнем воды в КС.
Опора, представляющая собой юбку с приварным опорным кольцом и системой укрепляющих ребер.
(обратно к содержанию)
Рисунок 4. Сепарато – (а) и конденсатосборник (б)
1 - корпус; 2-сетка-успокоитель.
А - подвод сепарата (а), конденсата греющего пара (б).
Б – отвод неконденсирующихся газов.
В – отвод сепарата (а), конденсата греющего пара (б).
(обратно к содержанию)
Краткое описание работы СПП.
Пар после ЦВД турбины с влажностью около 15% через боковой патрубок Ду-1200 поступает в раздающую
камеру (7 на рисунке 2), образованную крышкой и верхней частью сепарационных блоков и попадает в
сепарационное устройство, как показано на рисунке 3. Проходя по клиновидным сужающимся каналам, поток пара при помощи
направляющих лопаток и дырчатого листа, создающего дополнительное сопротивление, равномерно распределяется
по жалюзийным пакетам. Влага содержащаяся в паре, задерживается на поверхности жалюзи и стекает с них в
находящиеся под пакетам корыта, по которым она направляется к центру аппарата. Далее между вертикальными
стойкам каркаса сепарат пара проходит вниз, собирается в кольцевой полости и по трубопроводу Ду-200 отводится под
уровень воды в сепаратосборник. На линиях отвода сепарата из СПП в сепаратосборник установлены обратные клапаны,
препятствующие забросу пара в турбину при резком сбросе нагрузки. Сепарат из сепаратосборника через клапан регулятора
уровня сливается в корпус ПНД-3 (в нормальном режиме) или в конденсатор турбины (при пониженной нагрузке).
После жалюзийных пакетов осушенный пар (степень влажности 0.2 - 0.1%) проходит по расширяющимся
каналам сепарационных блоков вниз и поступает в пароперегреватель.
В пароперегревателе пар первоначально проходит вниз по трубам модулей первой ступени перегрева,
расположенных по периферии, где нагревается от 137
ºС до 192 ºС, затем поток пара у днища аппарата разворачивается
и направляется вверх по трубкам модулей второй ступени перегрева, где нагревается до 263
°С и, через центральную трубу Ду 1200, отводится на ЦНД турбины.
Греющий пар 1 (первый отбор турбины) и 2 (острый пар) ступеней перегрева поступает в подводящие камеры,
по трубкам 25x2 подается в межтрубное пространство модулей и, нагревая проходящий по трубкам
модулей основной поток пара, конденсируется. Конденсат греющего пара по трубкам 25x2 стекает в выходные камеры,
откуда через патрубки Ду-120, расположенные в нижней части выходных камер, отводится подуровень вода в
соответствующие конденсатосборники (КС-1, КС-2). Из конденсатосборников конденсат направляется через регулирующие
клапаны в деаэраторы (при нормальном режиме работы) или конденсаторы турбины (при пониженной мощности).
Неконденсирующиеся газы, выделившиеся при конденсации греющего пара, удаляются из аппарата в
месте с конденсатом, который стекает в в выходные патрубки не полным сечением. Далее неконденсирующиеся газа
через патрубки Ду-20, расположенные в верхней части выходных камер, отводятся в паровое пространство соответствующих
конденсатосборников, откуда по трубопроводам с дроссельными устройствами (трубопроводы дроссельных сдувок)
направляются через расширительный бак в конднсаторы турбины.
(обратно к содержанию)
