Ремонт пароводяного подогревателя поверхностного типа
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ ТУРБОУСТАНОВОК ТЭС И АС
Срок действия с 01.07.88
до 01.07.98*
__________________
* См. ярлык «Примечания»
РАЗРАБОТАНЫ Уральским филиалом Всесоюзного дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнического научно-исследовательского института им. Ф.Э.Дзержинского (УралВТИ)
ИСПОЛНИТЕЛИ К.С.Стрелкова, канд. техн. наук (руководитель темы), В.М.Марушкин, канд. техн. наук
УТВЕРЖДЕНЫ Главным научно-техническим управлением энергетики и электрификации Минэнерго СССР 29.09.85
Заместитель начальника Д.Я.Шамараков
Настоящие Методические указания распространяются на поверхностные пароводяные теплообменные аппараты низкого и высокого давления, используемые в системе регенерации стационарных паровых турбин тепловых и атомных электростанций в качестве подогревателей питательной воды, и устанавливают требования к эксплуатации и ремонту подогревателей.
С вводом в действие настоящих Методических указаний утрачивают силу «Руководящие указания по эксплуатации регенеративных подогревателей» (М.-Л.: Госэнергоиздат, 1962).
1. КЛАССИФИКАЦИЯ. КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ И СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ
1.1. Классификация поверхностных подогревателей
1.1.1. Поверхностные подогреватели подразделяются:
по типу конструкций:
коллекторно-спиральные с поверхностью теплообмена, выполненной из спиральных змеевиков, присоединенных к коллекторам;
камерные — с трубными досками и прямыми, U- или П-образными теплообменными трубками;
по месту включения в схему конденсатно-питательного тракта:
подогреватели низкого давления (ПНД),
подогреватели высокого давления (ПВД);
по расположению поверхностей нагрева:
1.1.2. Обозначение типоразмера поверхностного подогревателя образуется следующим образом:
Основные технические требования к конструкции и надежности ПВД и ПНД, а также комплектации системы регенерации паротурбинных установок приведены в ОСТ 108.271.17-76 и ОСТ 108.271.28-81.
1.2. Конструкции подогревателей низкого давления
1.2.1. На электростанциях Минэнерго СССР эксплуатируется несколько десятков типов поверхностных подогревателей низкого давления.
Саратовский завод энергетического машиностроения (СарЗЭМ) выпускает ПНД для паротурбинных установок мощностью 50-300 МВт. ПО «Красный котельщик» изготовляет подогреватели для систем регенерации энергоблоков 300 МВт и более для ТЭС, а также поставляет ПНД на АС.
ПНД выполнены в виде камерных кожухотрубных вертикальных теплообменников с поверхностью теплообмена из П- или U-образных трубок 16х1 мм (для отдельных рядов 16х2 мм), закрепленных вальцовкой в трубной доске.
В ПНД с теплообменной поверхностью до 350 и 800 м применяются трубки из латуни Л-68, Л070-1, а также сплава МНЖ5-1, в ПНД типа ПН-400 в схеме блоков СКД — из стали 08Х18Н10Т. В подогревателях выпуска ПО «Красный котельщик» П-образные трубки 16х1 мм в основном из стали 08Х18Н10Т.
Применение в подогревателях низкого давления аустенитной коррозионно-стойкой стали вызвано требованиями водного режима для энергоблоков сверхкритического давления и атомных установок. С целью снижения загрязнения питательного тракта окислами меди латунные трубки, ранее установленные, заменены трубками из аустенитной стали либо из сплавов МНЖ5-1.
Другие узлы ПНД изготовляются из углеродистой стали.
Трубная доска в подогревателях Саратовского завода закрепляется с помощью шпилек между фланцами корпуса и водяной камеры (черт.1).
Черт.1. Подогреватель низкого давления типа ПН-400-26-7-II для турбоустановок К-300-240:
а — общий вид; б — схема движения основного конденсата; 1 — трубка; 2 — водяная камера; 3 — трубная доска; 4 — трубная система; 5 — корпус; 6 — вход к.г.п.; 7 — концевая труба воздухоотсасывающего устройства; 8 — направляющая перегородка; 9 — опора трубного пучка; 10 — щиты, закрывающие проход пара мимо трубного пучка; 11 — рамки для заводки трубного пучка в корпус; Г — вход греющего пара; Б, В — вход и выход основного конденсата
Аппараты ПО «Красный котельщик» имеют вварную трубную доску, а фланцевый разъем выполнен на водяной камере и расположен выше патрубков основного конденсата (черт.2).
Черт.2. Подогреватель низкого давления типа ПН-1000-29-7-III:
а — общий вид; б — схема движения основного конденсата; 1 — водяная камера; 2 — обечайка; 3 — трубная доска; 4 — корпус; 5, 9 — внешняя поворотная камера; 6 — трубный пучок; 7 — корпус ОП; 8 — центральная поворотная камера; 10 — подвод конденсата греющего пара с более высокого давления; 11 — подвод паровоздушной смеси из подогревателя с более высоким давлением; 12 — кольцевое воздухоотсасывающее устройство; 13 — перегородка; 14 — отвод основного конденсата из ОП; 15 — анкерная связь; 16, 17 — опоры; 18 — ограничительная диафрагма; А — вход пара; Б, В — подвод и отвод основного конденсата; Г — отвод конденсата греющего пара; I-IV — ход основного конденсата
1.2.2. Представителем наиболее распространенной конструктивной схемы ПНД для турбоустановок мощностью от 50 МВт до первых турбоустановок мощностью 500 и 800 МВт является подогреватель типа ПН-400-26-7-II (черт.1).
Он состоит из следующих основных узлов: водяной камеры 2, трубной системы 4, корпуса 5. В водяной камере установлена перегородка, разделяющая ее на три отсека и создающая четыре хода основного конденсата в трубной системе.
Трубная доска 3 крепится между фланцами камеры и корпуса. Плотность между трубной доской и фланцами, а также между перегородками водяной камеры и трубной доской обеспечивается с помощью паронитовых прокладок толщиной 1-1,5 мм. К отсекам водяной камеры приварены патрубки Б, В входа и выхода основного конденсата. В водяной камере шесть анкерных шпилек соединены с трубной доской на резьбе. Через камеру шпильки проходят в трубках 1, верхняя кромка которых приварена к крышке. Нижний торец труб 1 упирается в трубную доску и уплотнен с помощью паронитовой прокладки. В отверстия трубной доски завальцованы концы труб поверхности теплообмена. Жесткость их обеспечивается перегородками 8, приваренными к каркасу трубной системы (швеллеры и трубы, приваренные к трубной доске).
Между внутренней стенкой корпуса и наружным диаметром перегородок имеется технологический зазор шириной 15-17 мм для установки трубного пучка в корпус.
К цилиндрической части корпуса приварены патрубки входа греющего пара Г, конденсата пара 6, входа и выхода 7 паровоздушной смеси, а к эллиптическому днищу корпуса — патрубок выхода конденсата греющего пара.
Схема движения основного конденсата ПН-400-26-7-II показана на черт.1.
Пар вводится в корпус через патрубок Г, конденсируется на трубах поверхности теплообмена, а некоторая часть его совместно с неконденсирующимися газами (воздухом) выводится через полукольцевую перфорированную трубу 7.
Весь конденсат греющего пара сливается на уровень воды в корпусе, снизу через патрубок в днище выводится из подогревателя. Ввод конденсата греющего пара, как правило, осуществляется через перфорированную трубу 6 в нижнюю часть корпуса под уровень конденсата.
В случае устройства в ПНД встроенного пароохладителя часть трубок, расположенных в центральной зоне корпуса, помещается в кожух прямоугольного сечения. Верхние участки боковых и торцевых плоских листов кожуха приварены к нижней плоскости трубной доски.
1.2.3. В охладитель пара подогревателя ПН-1000-29-Г-III (черт.2), используемого в схеме турбоустановки К-500-240-2 для ПНД, пар поступает через специальный патрубок в распределительную камеру охладителя и тремя потоками на трубки поверхности теплообмена. Через отверстие в боковых листах охладителя пар поступает к трубам зоны конденсации.
Движение пара и основного конденсата в трубной системе показано на черт.2. Установкой горизонтальных и вертикальных перегородок внутри водяной камеры организовано четыре хода I-IV основного конденсата в зоне КП и два хода в охладителе пара V, VI. После четвертого хода часть основного конденсата через отверстия в вертикальной перегородке водяной камеры поступает в охладитель, выводится из подогревателя через дополнительный патрубок и вводится по трубопроводам в поток основного конденсата за ограничительной диафрагмой.
В крупных ПНД с диаметром корпуса более 1800 мм цилиндрическая часть водяной камеры приваривается к трубной доске, а крышка соединена с ней воротниковыми фланцами с мембранным уплотнением.
Патрубки подвода и отвода основного конденсата расположены на цилиндрической части водяной камеры, ниже плоскости фланцевого разъема.
1.2.4. Для повышения тепловой эффективности ПНД выпускаются аппараты со встроенным охладителем конденсата греющего пара, например ПН-350-16-7-II.
Основной особенностью аппаратов ПН-350-16-7-I, II, III является установка плотно облегающего трубный пучок кожуха, который позволяет с помощью перегородок типа «диск-кольцо» организовать направленный поток пара.
1.2.5. В конструкции подогревателей для турбоустановки К-1200-240 использованы лучшие из ранее разработанных технических решений узлов (черт.3).
Черт.3. Подогреватель низкого давления типа ПН-2300-25-7-III:
а — общий вид; б — схема движения основного конденсата; в — схема подключения подогревателя по конденсату греющего пара; 1 — водяная камера; 2 — трубная доска; 3 — ушко; 4 — люк; 5 — корпус; 6 — обечайка; 7 — стакан; 8 — трубная система; 9 — охладитель конденсата; 10 — направляющие перегородки; 11 — кожух; 12 — лоток; 13 — перегородки вертикальные; 14 — камера
Водяная камера подогревателя имеет эллиптическую крышку. Плотность фланцевого соединения достигается за счет установки плоских колец (мембран) толщиной 6 мм.
Перегородки водяной камеры по высоте установлены до фланцевого разъема и обеспечивают четыре хода основного конденсата в трубной системе, причем в первом-втором ходе он движется четырьмя потоками. На вертикальных и горизонтальных перегородках водяной камеры установлены люки 4 со съемными крышками, обеспечивающие доступ к трубной доске. Трубки имеют внешний диаметр 16 мм, толщину стенки 1,2 мм и выполнены из стали 12X18Н10Т. За пределами вальцовочного соединения с паровой стороны отверстия в трубной доске имеют диаметр 18 мм, чтобы предотвратить щелевую коррозию трубной доски, выполненной из стали 20.
По периферии трубной доски размещены трубки первого-второго хода основного конденсата; в центральной части установлены трубки третьего-четвертого хода, в которых основной конденсат движется одним потоком.
Патрубок для входа пара установлен на корпусе со стороны, противоположной установке патрубков входа и выхода основного конденсата, а в корпусе перед ним имеется пространство, свободное от труб. Греющий пар направляется в это пространство и равномерно распределяется по высоте трубного пучка. Далее пар совершает два основных и один дополнительный ход (в зоне гибов труб).
Вначале (первый ход) пар поступает на трубки четвертого хода основного конденсата, выполняющие в этом случае функции охладителя пара, а затем на трубки третьего хода. Второй ход пар совершает двумя потоками, каждый из которых последовательно омывает трубки второго, а затем первого хода основного конденсата.
Весь трубный пучок подогревателя размещен в кожухе 11, что позволяет улучшать условия движения пара в межтрубном пространстве без протечек его помимо труб поверхности теплообмена. Трубки первого хода, расположенные со стороны, противоположной входу пара, выделены под охладитель конденсата 9.
В зоне конденсации через горизонтальные направляющие перегородки 10 проходят все теплообменные трубки, которые делят трубный пучок на симметричные (по характеру и направлению движения в них пара, основного конденсата) отсеки. Между всеми горизонтальными перегородками установлены вертикальные 13, отделяющие трубки поверхности теплообмена третьего-четвертого хода основного конденсата от трубок первого-второго ходов и обеспечивающие два хода пара в каждом отсеке. Вертикальные перегородки совместно с кожухом образуют (со стороны входа пара в корпус) два вертикальных канала 14, перепускающих пар под последнюю перегородку. Поступление под нее греющего пара помимо каналов исключено благодаря установке стакана 7.
Между кожухом и кромкой горизонтальных перегородок путем установки дистанционных вставок предусмотрен зазор шириной 17 мм, необходимый для слива конденсата с направляющих перегородок. Расположение рядом с этим зазором труб первого-второго хода основного конденсата, на которых конденсируется 80-85% от общего расхода пара, улучшает условия отвода конденсата греющего пара при минимальном заливании конденсатом нижележащих участков труб. В вертикальных каналах на кромках горизонтальных перегородок рядом с трубками поверхности теплообмена первого хода установлены лотки 15, собирающие с перегородок конденсат греющего пара и отводящие его через вертикальные трубы (в каждом канале предусмотрена одна труба, проходящая через середину всех лотков) под уровень конденсата в корпусе.
Отвод конденсата с перегородок осуществляется через трубы каркаса, в которых для этого просверлены на уровне перегородок отверстия. На одной образующей корпуса расположены паровой патрубок и патрубок входа конденсата из последующего ПНД, что позволяет пару самовскипания беспрепятственно поступать в паровой объем корпуса, а конденсату сливаться в нижнюю часть корпуса. Этот конденсат совместно с конденсатом греющего пара выводится из подогревателя через патрубок, установленный на днище. При включении в работу охладителя конденсата 9 отвод конденсата происходит через патрубок, расположенный на обечайке 6 в верхней части корпуса.
На корпусе установлены патрубки входа и выхода паровоздушной смеси (воздуха), штуцеры для присоединения водоуказательных приборов, коллекторы для присоединения приборов автоматического регулирования уровня конденсата в корпусе, сигнализации и защиты. Отвод воздуха осуществляется через патрубок, одновременно проходящий через корпус и стакан 7 гидрозатвора.
В вакуумных подогревателях ПН-2300-25-7-IV, V движение основного конденсата такое же, как и в ПН-2300-25-7-II (черт.3). Поток пара в них совершает только один ход с целью снижения парового сопротивления. В этих аппаратах вертикальные перегородки в межтрубном пространстве отсутствуют, пар движется по направлению к трубному пучку первого хода основного конденсата, за которым установлена вертикальная перфорированная труба отвода воздуха. Паровоздушная смесь перед ее удалением через перфорированные трубы проходит через струи переохлажденного конденсата. Пар из смеси конденсируется, и обогащенная воздухом смесь выводится из аппарата.
1.2.6. Подогреватели низкого давления энергоблоков АС выполняются прямотрубными (трубки 16х1 мм) для обеспечения полного опорожнения трубной системы с двумя трубными досками и водяными камерами. Одна из камер выполняется «плавающей». Концы труб после развальцовки привариваются к трубным доскам.
Для повышения надежности ПНД для АС аппараты имеют приемные паровые камеры. Греющий пар через патрубок вводится в кольцевую камеру между кожухом и корпусом. Через отверстия в верхней части кожуха пар поступает на трубный пучок и движется через него в общем направлении сверху вниз. Направление движения пара задается с помощью перегородок типа «диск-кольцо».
1.3. Конструкция подогревателя высокого давления
1.3.1. Подогревателями высокого давления типа ПВ ПО «Красный котельщик» укомплектованы все турбоустановки тепловых и атомных электростанций. Это теплообменные аппараты с коллекторно-спиральными системами и поверхностью теплообмена, образованной из навитых в плоские спирали труб змеевиков, присоединенных к коллекторам. Поверхность теплообмена размещена в корпусе и омывается снаружи греющей средой. По спиральным трубам организовано движение питательной воды.
В традиционной компоновке ПВД горизонтально расположенные спиральные змеевики собраны в вертикальные колонны, концы труб змеевиков приварены к вертикальным раздающему и собирающему коллекторам. Аппарат разделен на три зоны по видам теплообмена. Верхняя часть змеевиков заключена в герметичный кожух и омывается перегретым паром, средняя наибольшая часть поверхности теплообмена воспринимает тепло конденсации пара, нижние змеевики также заключены в кожух и образуют зону охладителя конденсата.
Источник