Тепловые и атомные электрические станции - часть 23

 

179

 

Рис. 8.9. Схемы  движения  потоков  пара  и  конденсата  (а),  питательной  воды  (б)  в 
ПВД: 
1–3 – соответственно  поверхности  ОД,  ПК  и  ОП; 4 – коллекторы  питательной 
воды; 5 – коллекторы ОД; 6 – перепускные трубы; 7 – ограничительные шайбы; 8, 
9 – вход питательной воды и ее выход; 10 – отвод воды из ОП; П – подвод пара; 12 
– вход конденсата; 13 – отвод конденсата. 

 
На  электростанциях,  работающих  при  докритических  начальных 

параметрах  на  органическом  топливе,  а  также  на  двухконтурных  АЭС 
трубы  ПНД  изготавливают  из  латуни,  а  змеевики  ПВД – из  углероди-
стой  стали.  Углеродистую  сталь  для  трубной  системы  ПНД  применять 
нельзя, так как конденсат содержит кислород и углекислоту и, следова-
тельно,  трубы  из  углеродистых  сталей  в  этих  условиях  будут  сильно 
корродировать. 

На  рис. 8.10 показан  регенеративный  подогреватель,  в  котором 

трубная система собрана из прямых труб, закрепленных в двух трубных 
досках.  В  этой  конструкции  при  расширении  труб  в  процессе  нагрева-
ния нижняя водяная камера несколько перемещается и, так же как при 
U-образных трубах (см. рис. 8.5), сколько-нибудь существенные темпе-
ратурные  напряжения  не  появляются.  Такие  аппараты  применяются  в 
основном  на  блоках  АЭС.  Трубная  система  изготавливается  из  нержа-
веющей  стали.  Трубы  крепятся  вальцовкой  с  обваркой  их  концов  к 
трубным доскам. 

 

180

 

Рис. 8.10. Регенеративный подогреватель с трубной системой, собранной из прямых 
труб: 
1 -– корпус; 2 – трубная доска; 3, 5 – вход и выход основного конденсата; 4 – верх-
няя водяная камера; 6 – отсос парогазовой смеси; 7 – штуцер к показателю уровня; 
8 – нижняя водяная камера; 9 – отвод конденсата греющего пара; 10 – подвод дре-
нажа из подогревателя более высокого давления; 11 – подвод греющего пара. 

 
В приведенной конструкции нижние участки труб затоплены кон-

денсатом  греющего  пара,  вследствие  чего  конденсат  охлаждается  до 
температуры 

t , которая ниже температуры насыщения 

к

t , но так как в 

этой части трубной системы в трубах находится вода (основной конден-

 

181

сат),  подогретая  уже  в  первом  и  третьем  ходах  теплообменника,  здесь 
достигается,  конечно,  меньшая  глубина  охлаждения  конденсата,  чем  в 
конструкции,  показанной  на  рис. 8.7. Регенеративные  подогреватели  с 
прямыми  трубами  выпускаются  также  с  трубной  системой,  в  которой 
теплота передается от пара  к воде только  конденсацией  (без охладите-
лей конденсата). 

На  АЭС  применяются  регенерированные  подогреватели  и  с  кол-

лекторной  системой.  Их  устанавливают  на  блоках  с  реакторами  типа 
ВВЭР в качестве ПВД (после деаэратора). Охладители пара на них от-
сутствуют. 

На одноконтурных АЭС трубы ПНД изготавливают из нержавею-

щей  стали, так как попадание в реактор меди нежелательно. Для змее-
виков  ПВД  также  целесообразно  применять  нержавеющую  сталь,  так 
как  здесь  усиливается  коррозия  труб  с  внешней  стороны  из-за  повы-
шенного содержания радиолитического кислорода. 

Трубы  из  нержавеющей  стали  начинают  применять  также  для 

ПНД  обычных  электростанций  при  сверхкритических  начальных  пара-
метрах пара (см. рис. 8.6), чтобы избежать отложений, содержащих ок-
сиды меди и железа, в топочных экранах котла (имеющих наиболее вы-
сокие  тепловые  нагрузки)  и в  проточной  части  турбин.  Отложения  по-
нижают экономичность турбоустановки и могут привести к аварии кот-
ла. При сверхкритических начальных параметрах на блоках с латунны-
ми трубами отложения образуются весьма интенсивно. Поэтому замена 
латунных труб трубами из стали X18Н10Т (которая приводит к удоро-
жанию регенеративных подогревателей) быстро окупается. 

Регенеративный  подогреватель  смешивающего  типа  показан  на 

рис. 8.11. Такие подогреватели применяются в настоящее время на бло-
ках мощностью 200, 300, 500 и 800 МВт [59]. Для блока с турбиной К-
200-130 корпус подогревателя имеет диаметр 2200 и высоту 6000 мм (от 
входного  сечения  штуцера  подвода  пара  до  нижнего  сечения  штуцера 
отвода  конденсата).  Корпус  разделен  поперечной  перегородкой 11 на 
собственно подогреватель и сборник конденсата. Поток основного кон-
денсата  подается  в  верхнюю  часть  подогревателя  на  дырчатый  лист 4, 
откуда струями перетекает на лист 2 и затем в занятое водой простран-
ство переливного устройства 16. Из этого устройства конденсат по тру-
бам 19 перепускается  в  нижнюю  часть  аппарата  (сборник  конденсата). 
Переливные трубы 19 имеют обратные затворы. Пар поступает в подог-
реватель по трубе 5, на которой также установлен обратный затвор. Об-
ратные затворы на паровой и водяной линиях исключают возможность 
обратного  перетока  воды  в  паровую  линию  и  отбор  турбины  при  вне-
запном снижении мощности турбины и давления пара в отборе.  

 

182

 

Рис. 8.11. Регенеративный 
подогреватель 

смеши-

вающего типа: 
1 – корпус;  
2, 4 – дырчатые листы;  
3 – линия  подвода  конден-
сата;  
5 – подвод пара;  
6 – отсос  паровоздушной 
смеси;  
7 – иллюминатор;  
8 – обратный  затвор  для 
пара;  
9 – люк;  
10 – уравнительная  тру-
ба;  
11 – разделительная  пере-
городка;  
12 – обратный затвор для 
конденсата;  
13 – переливная труба;  
14 – отвод конденсата;  
15 – подвод  пара  из  уп-
лотнений; 
16 – переливное  устрой-
ство;  
17 – дренаж  из  сетевых 
подогревателей; 
18 – кольцевой коллектор; 
19 – переливная труба;  
20 – труба  для  подвода 
дренажа  из  вышестояще-
го  ПНД  (по  ходу  пара  в 
турбине) 

 

 

Пересекая водяные струи, пар конденсируется и подогревает воду 

 

183

до температуры насыщения 

н

t . Подогретый поток отводится из нижней 

части  аппарата.  Когда  уровень  в  корпусе  подогревателя  поднимается 
выше  допустимого  значения,  часть  воды  перетекает  через  гидравличе-
ский затвор и по трубе 13 отводится в конденсатор турбины. Выпар от-
сасывается и отводится по линии, подсоединенной к штуцеру 6. Дренаж 
из вышестоящего ПНД (по ходу пара в турбине) подводится по трубе 20 
через коллектор 18. 

Наряду  с  рассмотренным  подогревателем  смешивающего  типа 

разработаны  и  применяются  конструкции  в  горизонтальном  исполне-
нии.  При  этом  горизонтальная  конструкция  подогревателей  позволяет 
использовать гравитационную схему их установки, что исключает необ-
ходимость  применения  дополнительных  насосов  для  перекачивания 
конденсата из одного подогревателя в другой. 

На  рис. 8.12 показана  схема  установки  подогревателей  низкого 

давления смешивающего типа блока К-300-240. Подогреватели 

1

П  и 

2

П  

устанавливаются  последовательно  один  над  другим  (гравитационная 
схема).  Разность  высот  между  подогревателями  выбирается  по  макси-
мально  возможной  разности  давлений  в  них  с учетом  гидравлического 
сопротивления  трубопроводов  слива  и  некоторого  запаса  высоты.  Для 
приведенной на рис. 8.12 схемы эта высота равна 8,5 м. 

Первый по ходу конденсата подогреватель 

1

П  имеет диаметр 1,6 м 

и длину 4,5 м. Внутри корпуса последовательно расположены три яруса 
лотков с отверстиями диаметром 8 мм, между которыми (в центральной 
части  корпуса)  имеется  канал  для  прохода  пара.  Перетекая  с  одного 
лотка  на  другой,  вода  дробится  на  тонкие  струи.  Греющий  пар  подво-
дится одновременно ко всем струйным пучкам и конденсируется на них, 
подогревая воду до температуры насыщения. Подогретый в 

1

П  конден-

сат  самотеком  переливается  в 

2

П .  Конструкция 

2

П   не  отличается  от 

конструкции 

1

П . Под подогревателем 

2

П  устанавливается конденсатос-

борник, который отделен от парового пространства подогревателя пере-
городкой с обратными затворами, что позволяет предотвратить попада-
ние воды в паропровод греющего пара и отказаться от установки на нем 
защитной арматуры. 

Конструкция  подогревателей  позволяет  обеспечивать  эффектив-

ную деаэрацию потока конденсата. Последнее может быть использовано 
при создании бездеаэраторной схемы блоков. 

 

184

 

Рис. 8.12. Схема  установки  подогревателей  низкого  давления  смешивающего  типа 
блока К-300-240:  

1

П

, 

2

П

 – первый  и  второй  подогреватели; 

2

КН

 – конденсатный  насос  второго 

подъема; 1 – обратный затвор; 2 – гидрозатвор; 3 – аварийный слив; 4 – клапан; 5 
– аварийный слив из 

1

П

; 6 – подвод конденсата к 

2

П

; 7,10 – отвод паровоздушной 

смеси; 8 – бак; 9 – слив конденсата, минуя 

2

П

; 11 – подвод конденсата 

 

185

В  регенеративных  подогревателях  поверхностного  типа  потоки 

основного  конденсата  и  питательной  воды  подогреваются  до  темпера-
туры 

в

t , отличающейся от температуры насыщения 

р.п

t′  в подогревателе 

на значение недогрева 

1

t

Δ .. Для принятых значений 

1

t

Δ  и других пере-

падов  в  характерных  точках  (

2

t

Δ   и 

3

t

Δ )  расход  пара  в  подогревателе 

j

D ) (

j

α

) определяется из уравнения теплового баланса. 

 

 

 

Рис. 8.13. Упрошенная схема поступления воды, пара и дренажей в регенеративные 
подогреватели поверхностного (а) и смешивающего (б) типов и выхода из них 

 
В  соответствии  с  обозначениями,  принятыми  на  рис. 8.13, это 

уравнение запишется в виде 

в

в

в -1

р.п

р.п

др

др

др +1

др

(

)

(

)

(

)

j

j

j

j

j

j

j

D

h

h

D

h

h

D

h

h

η

⋅

−

⋅

=

⋅

−

+

⋅

−

∑

,       (8.1) 

или в расчете на 1 кг пара, подведенного к турбине, 

в

в

в -1

р.п

р.п

др

др

др +1

др

(

)

(

)

(

)

j

j

j

j

j

j

j

h

h

h

h

h

h

α

η

α

α

⋅

−

⋅

=

⋅

−

+

⋅

−

∑

,       (8.1 а) 

где  

др

др

,

D

α

∑

∑

–  сумма  расходов  всех  потоков,  перепускаемых  каскадно 

из вышестоящего регенеративного подогревателя в рассматриваемый, в 

 

186

абсолютном и относительном выражениях;  

р.п

0,99

η

≈

–  коэффициент,  учитывающий  потери  теплоты  в  окружаю-

щую среду. 

Такой вид уравнение имеет в тех случаях, когда наряду с трубным 

пучком ПК имеются пучки ОП и ОД и когда таких пучков нет или име-
ется лишь ОД. Энтальпии 

др -1

др

j

j

h

h

−

, конечно, зависят от типа регене-

ративного подогревателя и принятых значений 

2

t

Δ . 

В  регенеративном  подогревателе  смешивающего  типа  поток  ос-

новного конденсата уходит из подогревателя при 

в

р.п

t

t′

=

, конденсат па-

ра смешивается с основным конденсатом и уравнение теплового балан-
са принимает вид 

р.п

в

в -1

др

др +1

р.п

в р.п

(

)

j

j

j

j

j

D h

D

D h

D

h

D h

η

⎡

⎤

′

+

−

+

⋅

⋅

=

⎣

⎦

∑

;                     (8.2) 

р.п

в

в -1

др

др +1

р.п

в р.п

(

)

j

j

j

j

j

h

h

h

h

α

α

α

α

η

α

⎡

⎤

′

+

−

+

⋅

⋅

=

⎣

⎦

∑

.                      (8.2а) 

 

Эти уравнения позволяют определить необходимое для подогрева 

основного конденсата количество отборного пара. 

 
 

Вопросы для самопроверки

  

 
1.

 

Назовите  преимущества  и  недостатки  каскадного  слива  дренажа  ре-
генеративных подогревателей. 

2.

 

Каково  назначение  охладителя  пара  и  охладителя  дренажа  в  регене-
ративных подогревателях? 

3.

 

Почему  давление  греющего  пара  подогревателей  всегда  ниже  давле-
ния нагреваемой воды? 

4.

 

Чем обусловлено применение коллекторной системы подвода и отво-
да воды в ПВД? 

5.

 

Каково назначение анкерных болтов в ПНД? 

6.

 

Поясните  необходимость  отвода  воздуха  и  неконденсирующихся  га-
зов из подогревателей. 

7.

 

Как  изменится  недогрев  воды  до  температуры  насыщения  греющего 
пара  в  регенеративных  подогревателях  при  снижении  нагрузки  тур-
боустановки? 

8.

 

Поясните принцип термической деаэрации воды. 

9.

 

Назовите преимущества барботажных деаэрирующих устройств. 

10.

 

Какое назначение имеет бак-аккумулятор? 

11.

 

Назовите  преимущества  и  недостатки  турбинного  привода  пита-