CC BY
28
УДК 621.311.22 : 621.183.371
ВЛИЯНИЕ «ГАЗОВОЗДУШНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ» НА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПАРОВОДЯНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ
© 2007 г. Г.М. Борисов, С.В. Скубиенко
При рассмотрении вопросов выполнения расчетов и эксплуатации пароводяных теплообменников в нормативной и технической литературе часто применяется термин «переохлаждение» конденсата [1]. Объяснение термина заключается в том, что в условиях эксплуатации теплообменного оборудования наблюдаются отклонения фактического значения температуры образовавшегося конденсата от величины температуры насыщения пара при устанавливаемом давлении в межтрубном (паровом) пространстве тепло -обменника.
Термин «переохлаждение» конденсата применим в случае, если после образования конденсата было осуществлено его охлаждение или переохлаждение. Например, в подогревателях высокого и низкого давления системы регенерации турбоустановок энергоблоков имеются встроенные охладители дренажа (конденсата), в которых образовавшийся конденсат проходит охлаждение потоком питательной воды или основного конденсата. В данном случае рассматриваются пароводяные подогреватели без охладителей дренажа (конденсата).
В условиях нормальной эксплуатации пароводяного теплообменника, к примеру, сетевого подогревателя (СП), переохлаждение конденсата может происходить лишь в случае, если образующийся конденсат затопляет трубный пучок с сетевой водой. Однако такой случай следует рассматривать как существенное отклонение от правил технической эксплуатации, в которых предусматривается ряд требований к условиям эксплуатации СП: контроль над уровнем конденсата и работой устройств автоматического поддержания уровня; температурным напором; нагревом сетевой воды; гидравлической плотностью по качеству конденсата греющего пара; отводом неконденсирующихся газов из парового пространства и др. Следовательно, «переохлаждение» конденсата по причине дополнительного отвода тепла от конденсата (после конденсации пара) в нормальных условиях эксплуатации недопустимо.
Таким образом, отличие фактической температуры образовавшегося конденсата от температуры насыщения при величине замеряемого давления в межтрубном пространстве подогревателя, называемое в дальнейшем как «отклонение температуры конденсата», очевидно, может иметь другое объяснение.
На основе данных исследований по контролю и диагностированию эксплуатационного состояния СП [2-4] проследим, в каких случаях возможно рассмат-
риваемое отклонение температуры конденсата. Контроль основных параметров, влияющих на показатели экономичности и эффективность работы теплоэнергетических установок, сравнение их с уровнем нормативных значений необходим для оперативной корректировки ведения режимов, а также и для принятия других мер по устранению причин отклонений от нормируемых значений (наладка, ремонт и т.д.). В свою очередь, для разработки эффективных систем контроля и диагностирования эксплуатационного состояния пароводяных теплообменников необходимы характеристики, отражающие происходящие в них процессы.
Давление в межтрубном пространстве теплообменника Рсп складывается из парциального давления
пара Рп и парциального давления газовоздушной смеси Р гпарц
т. е.
Р = рп + р парц сп п гв
Конденсация пара на поверхности трубного пучка в целом происходит при температуре насыщения, равной температуре конденсата ^ и определяемой интегральным парциальным давлением пара в межтрубном пространстве (при условии поддержания уровня конденсата в конденсатосборнике и других условиях исправного технического состояния СП).
Изменение эксплуатационного состояния поверхностей нагрева СП характеризуется, прежде всего, изменением температурных напоров (недогревов). Работа СП с повышенными недогревами приводит к снижению показателей тепловой экономичности теплофикационных турбин ТЭЦ, величины выработки электроэнергии за отопительный период [2]. Средствами эксплуатационного контроля и систем регулирования предусматривается поддержание уровня конденсата регулятором уровня конденсата СП, определение нарушения гидравлической плотности и связанного с этим загрязнения конденсата осуществляется при химическом анализе проб конденсата СП. Температурный напор находят по разнице температур насыщения пара при давлении в подогревателе и температуре сетевой воды после него, а нагрев сетевой воды - по разнице показаний температур сетевой воды до и после теплообменника. Существенным критерием для определения эксплуатационного состояния поверхностей нагрева сетевых подогревателей является контроль за отводом неконденсирующейся газовоздушной смеси и загрязнением трубной
системы отложениями из сетевой воды. В соответствии с рекомендациями методических указаний по эксплуатационному контролю за состоянием поверхностей нагрева СП [1] определяется только общая величина недогрева 8/, которая сравнивается с расчетным (нормативным) температурным напором (недо-гревом) 8/н и по отклонению которого А8/ характеризует изменение состояния СП:
А8/ = 8/ - 8/н.
Отклонения А8/ могут быть связаны как с загрязнением, так и с накоплением в межтрубном пространстве газовоздушной смеси в связи с её недостаточным отводом. Поэтому при изменении эксплуатационного состояния будет меняться величина 8/ на соответствующие доли 8/[о] и 8/[гв], связанные с отложениями и «газовоздушным загрязнением»
А8/ = 8/[гв] + 8/[о].
Определение только величины превышения недогрева А8/ ещё недостаточно для обоснования и принятия мер по устранению причин ухудшения состояния поверхностей нагрева СП, имеющих различную природу происхождения [3, 4].
С целью снижения составляющей повышенного недогрева, связанного с отложениями 8/[о] при эксплуатации оборудования должны проводиться различные целевые мероприятия, например: оптимизация проведения чисток внутренних поверхностей трубной системы сетевых подогревателей, регулирование водно-химического режима сетевой воды и т.д.
Для устранения составляющей повышенного недогрева 8/[гв], связанного со снижением парциального давления пара в межтрубном пространстве сетевого подогревателя (при соответствующем возрастании парциального давления газовоздушной смеси), должны приниматься меры по улучшению и регулированию отсоса газовоздушной смеси, снижению присосов воздуха в СП при работе с давлением в межтрубном пространстве ниже атмосферного. Так, для теплофикационных турбин при двухступенчатой схеме установки СП характерна работа первого по ходу сетевой воды подогревателя, как правило, при давлениях пара отбора ниже атмосферного, для последующего СП -несколько ниже атмосферного и лишь в зимний период -при давлениях пара выше атмосферного. Переход от условий работы с давлением пара выше атмосферного
к условиям ниже атмосферного будет связано с появлением присосов воздуха и необходимостью регулирования отсоса газовоздушной смеси.
Таким образом, поскольку температура конденсата насыщенного пара однозначно определяется парциальным давлением пара, то при нормальных эксплуатационных условиях работы значение /к будет зависеть от присутствия в межтрубном пространстве СП определенного количества газовоздушной смеси.
При общем Рсп с увеличением доли Ргпварц будет снижаться доля составляющей парциального давления пара Ргпварц . Как следствие, это приведет к снижению температуры насыщения пара, соответствующей Р]пварц и равной ей температуре конденсата /к, по сравнению с тем значением, которое соответствовало бы /к пара без заметного содержания в нем газовоздушной смеси.
Снижение фактической температуры конденсата по сравнению с максимально возможной температурой конденсата для СП при значении общего давления в межтрубном пространстве Рсп будет заключаться не в «переохлаждении» и не в дополнительном каком-то охлаждении, а в снижении парциального давления пара за счет накопления газовоздушной смеси. Поэтому вместо термина «переохлаждение» конденсата для пароводяных теплообменников следует применять словосочетание «газовоздушное загрязнение».
Литература
1. Методические указания по эксплуатационному контролю за состоянием сетевых подогревателей. МУ-34-70-104-85. М., 1985.
2. Борисов Г.М., Макарчьян В.А. Внедрение систем оперативной диагностики - средство улучшения технико-экономической работы оборудования на ТЭС // Вестн. МЭИ. 2004. № 5. С. 5-7.
3. Борисов Г.М. Диагностика эксплуатационного состояния сетевых подогревателей // Энергосбережение и водопод-готовка. 2006. № 4. С. 65-68.
4. Борисов Г.М. Показатели оценки эксплуатационного состояния сетевых подогревателей // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2003. № 4. С. 38-40.
Филиал ОАО «Южный инженерный центр энергетики» «ЮжВТИ»; Южно-Российский государственный технический университет
(Новочеркасский политехнический институт) 21 июня 2007 г.
