Для чего в установках с паровыми турбинами используют конденсаторы кратко

Обновлено: 04.07.2024

Конденсатор − теплообменный аппарат, предназначенный для конденсации отработавшего в турбине пара при низком давлении. Конденсация пара происходит при соприкосновении его с поверхностью, температура которой ниже, чем температура насыщения при данном давлении в конденсаторе. Конденсация пара сопровождается выделением теплоты, затраченной ранее на испарение жидкости, которая отводится при помощи охлаждающей среды.

Конденсационная установка паровой турбины состоит из собственно конденсатора и дополнительных устройств, обеспечивающих его работу (рис.17.).

Подача охлаждающей воды в конденсатор осуществляется циркуляционным насосом.

Конденсатные насосы служат для откачки из нижней части конденсатора 1 конденсата и подачи его в систему регенеративного подогрева питательной воды.

Воздухоотсасывающее устройство (эжектор) предназначено для удаления воздуха, поступающего в турбину и конденсатор вместе с паром и через неплотности фланцевых соединений.

Теоретической основой обеспечения низкого давления пара в конденсаторе является однозначная связь между давлением и температурой конденсирующейся среды. Поскольку температура конденсации определяется климатическими условиями и составляет 25-45 , то в конденсаторе поддерживается низкое давление, составляющее в зависимости от режима 3-10 кПа. Чем ниже температура и больше расход охлаждающей среды, тем более глубокий вакуум можно получить в конденсаторе. Образующийся конденсат стекает в нижнюю часть корпуса конденсатора, а затем в конденсатосборник.

Кроме того, в конденсатор обычно направляют конденсат из коллекторов дренажей паропроводов, уплотнений, некоторых подогревателей и вводят добавку химически очищенной воды для восполнения потерь конденсата в цикле.

Регенеративный подогрев питательной воды

Потери теплоты с охлаждающей водой в конденсаторе турбины прямо пропорциональны количеству отработавшего пара, поступающего в конденсатор. Расход пара в конденсаторе можно значительно уменьшить (на 30-40%) путем отбора его для подогрева питательной воды из нескольких ступеней турбины после того, как он произвел работу в предшествующих ступенях. Такой подогрев питательной воды называется регенеративным.

Простейшая схема реализации этого принципа представлена на рис.18. Здесь питательная вода прокачивается насосом через трубную систему подогревателя, обогреваемую снаружи паром, отбираемым из турбины. Конденсат греющего пара возвращается в конденсатор.

Рассмотрим те преимущества, которые дает регенеративный цикл.

Известно, что из всего количества тепла подводимого к конденсационной турбине, только 25-30% превращается в механическую работу; 65 – 70% уносится охлаждающей водой конденсатора, а около 5% возвращается в котел с идущим на его питание конденсатом. Выгодность применения регенеративного цикла основана на том, что теплота отбираемого пара (количество которого составляет от 10 до 30% общего расхода пара) используется полностью, включая теплоту конденсации.

При правильном выборе мест отбора пара можно получить 5-8% экономии в расходе топлива. Поэтому современные турбины выполняются с регенеративными отборами пара, количество которых в зависимости от мощности составляет от 1 до 9.

Турбины предельной мощности

Предельной мощностью конденсационной турбины можно назвать ту наибольшую мощность, на которую она может быть сконструирована и построена при заданных параметрах пара и числе оборотов.

Уравнение мощности однопоточной конденсационной турбины приближенно подсчитывают по формуле

где - расход пара в конденсатор однопоточной турбины; т - коэффициент, учитывающий выработку мощности потоками пара, направляемыми в регенеративные отборы.

Из этого уравнения следует, чтомощность турбины зависит главным образом от расхода пара, так как определяется параметрами пара, а изменяются в сравнительно небольших пределах.

Для турбины конденсационного типа величина расхода пара лимитируется размерами рабочих лопаток последней ступени, т.к. эта ступень работает с наибольшим объёмным расходом пара. Однако, по условиям механической прочности от действий центробежных сил увеличение длины лопаток допустимо только до известного предела (l≈1м), что лимитирует расход пара и соответственно предельную мощность турбины.

Если требуется пропустить через турбину больше пара, а дальнейшее увеличение длины лопаток невозможно, то при достижении расширяющимся паром определённого объёма его разделяют на несколько потоков. В простейшем случае таких потоков будет два и их конструктивно объединяют в отдельный двухпоточный цилиндр низкого давления (ЦНД), схема которого показана на рис.19.

В уникальной турбине K-1200-240 ЛМЗ, последний ряд лопаток изготовлен из титанового сплава и имеет длину 1200 мм. Предельная мощность одного потока этой турбины составляет 200 МВт.

Рис.20. Потоки пара в турбине К-1200-240

Общаямощность турбины, равная в 1200 МВт, достигнута за счет применения шести параллельных потоков пара, поступающих в конденсатор (рис.20), при этом на пути каждого потока в ЦНД выполняют одинаковые турбинные ступени. Таким образом, увеличение числа потоков пара в конденсатор является одним из способов повышения предельной мощности турбины.

Однако увеличение числа потоков пара в конденсатор ограничено, так как турбину более чем из пяти цилиндров изготовить в настоящее время не удается. Поэтому для турбин перегретого пара предельное число потоков в конденсатор равно шести, а число ЦНД – трем.

К многоцилиндровой конструкции естественным путем приводит также и необходимость в использование промежуточного перегрева пара, когда пар выводится из турбины в котел и затем возвращается в турбину. Конструктивно это проще всего осуществить, выполняя раздельно цилиндр высокого (ЦВД) и среднего давлений (ЦСД).

Главное меню

Судовые двигатели

Главная Судовые паровые турбины Конденсационные устройства Назначение и принцип работы конденсационного устройства

Основное назначение конденсационного устройства — создание и поддержание как можно более низкого давления в выпускной части турбины, конденсация отработавшего пара и возврат его в систему питания паровых котлов. Известно, что чем выше начальные и ниже конечные параметры пара, тем больший будет располагаемый теплоперепад и большая часть тепловой энергии пара может быть превращена в механическую работу. Понижение давления ниже атмосферного в конденсаторе происходит за счет того, что поступающий в него пар искусственно охлаждается. При охлаждении пар конденсируется и объем его во много раз уменьшается. Так, например, при давлении 0,005 Мн/м 2 объем конденсата меньше, чем объем пара почти в 30 тысяч раз. При таком уменьшении объема в герметически закрытом конденсаторе создается очень большое разрежение. В современных паротурбинных установках в выпускном патрубке поддерживается давление 0,005—0,003 Мн/м 2 . Это означает, что конденсация пара будет происходить при температуре 32—24° С, и при этом должно быть отведено большое количество тепла отработавшего пара.

В процессе работы в конденсатор непрерывно поступает отработавший пар турбин и, следовательно, должна непрерывно подводиться охлаждающая вода, которая после нагревания удаляется. Для каждой турбинной установки устанавливается наивыгоднейший вакуум, который обычно не превышает 95—97%, так как дальнейшее углубление вакуума приводит к значительному увеличению размеров конденсатора, большой мощности циркуляционных насосов и значительному расходу охлаждающей воды.

В современных судовых турбинных установках применяют исключительно конденсаторы поверхностного типа, в которых отработавший пар конденсируется на охлаждающей поверхности конденсатора, состоящей из рядов латунных трубок, внутри которых циркулирует забортная вода. Образующийся конденсат собирается в нижней части конденсатора, откуда кондеисатным насосом подается в систему питания паровых котлов. Таким образом, паровой котел многократно питается одной и той же водой-конденсатом. Это уменьшает образование накипи на внутренних поверхностях котла, а также отложение солей на турбинных лопатках.

Внутрь конденсатора попадает вместе с паром воздух, который не конденсируется. Кроме того, воздух просачивается через неплотности, в результате чего для поддержания вакуума необходимо обеспечить непрерывный отсос его из конденсатора в атмосферу. Для этой цели используют паровые эжекторы.

На рис. 46 показана примерная схема конденсационного устройства. Отработавший пар из паровой турбины поступает в конденсатор 5, где, соприкасаясь с холодными трубками, охлаждается и конденсируется. Охлаждающая вода из-за борта подается циркуляционным насосом 1 . Конденсат откачивается конденсатным насосом 2. Воздух удаляется с помощью пароструйного эжектора 3, который отсасывает его по трубопроводу 4 в атмосферу.

По движению циркуляционной (забортной) воды конденсаторы делятся на одно-, двух-, трех- и четырехпроточные. Наибольшее применение имеют двух- и трехпроточные конденсаторы.

В зависимости от конструкции различают конденсаторы регенеративные и нерегенеративные. Регенеративными называются конденсаторы, у которых трубки расположены так, что часть отработавшего пара по выходе из турбины непосредственно попадает в его нижнюю часть, где, соприкасаясь со стекающим с трубок конденсатом, подогревает его. Благодаря этому температура конденсата приближается к температуре поступающего пара.

Принцип действия поверхностного конденсатора, схематически изображенного на рис. 47, заключается в следующем. Конденсатор состоит из цилиндрического сварного стального корпуса 2, внутри которого размещены тонкостенные латунные трубки 3 , закрепленные в трубных досках 4 и 11. К трубным доскам примыкают водяные камеры 5, 9 и 12. Охлаждающая забортная вода подводится через патрубок 6 в камеру 5 , проходит по нижним рядам трубок в камеру 12, а затем по верхним рядам — в камеру 9. Нагретая вода через патрубок 8 отводится за борт. Передние водяные камеры разделены перегородкой 7 , что заставляет поток охлаждающей воды пройти по трубкам вдоль конденсатора два раза. Такой конденсатор называется двухпроточным. В трехпро- точных конденсаторах обе водяные камеры имеют перегородки и забортная вода совершает три хода. Отработавший пар поступает в конденсатор через горловину 10, соединяющую его с турбиной, соприкасается с поверхностью трубок и конденсируется, образуя разрежение в паровой части конденсатора. Конденсат стекает вниз и собирается в сборнике 1 ; откуда специальным насосом отводится в питательную систему котельной установки судна. Отсос воздуха из парового пространства конденсатора производится воздушным насосом (эжектор) через патрубок 13, расположенный сбоку.

В статье описывается конденсатр паровой турбины, представлен его чертеж с присоединительными размерами патрубков.

Конденсационная система состоит из следующих основных частей:

конденсатор турбины
вакуумная станция (водоструйные эжекторы и насосы)
соответствующие трубопроводы и арматура

Пар, проходящий через турбину, конденсируется в конденсаторе и передает тепло охлаждающей воде. Уровень конденсата в конденсаторе регулируется регулирующим клапаном на подаче конденсатных насосов. Водоструйный эжектор предназначен для создания вакуума при запуске и далее для его поддержания во время работы турбины путем отсасывания неконденсируемых газов из конденсатора. Конденсат проходит через регулирующий клапан и конденсатор пара уплотнений в конденсатные системы котлов.

От избыточного давления конденсатор защищен мембранными предохранителями давления. Для предупреждения возрастания давления в конденсаторе во время работы турбина обеспечена защитой, которая выводит ее из эксплуатации при уменьшении вакуума до предварительно установленной величины.

Конденсатор

конденсатор турбины чертеж

Конденсатор под турбиной, поверхностный тип, разъемный (позволяет эксплуатировать конденсатор при 50 % протекании охлаждающей воды по половине пучка труб), с поверхностью теплообмена 4968 м 2 , предназначен для конденсации выходящего из конденсационной турбины пара охлаждающей водой.

Конденсатор – горизонтальная емкость с встроенным одноходовым трубным пучком. Он состоит из двух отдельных рабочих пространств, парового и водного. Охлаждающая вода поступает через два находящихся внизу впускных патрубка и нагретая выходит через два находящихся сбоку выпускных патрубка.

Пар поступает в цилиндрический корпус парового пространства через паровой патрубок прямоугольного сечения. В пространство пучка он поступает сверху, проходит по трубному пучку конденсируется на поверхности теплообменных трубок пучка и отдает тепло охлаждающей воде, которая заполняет трубки. Из корпуса парового пространства конденсатора паровоздушная смесь отсасывается водоструйным эжектором.

Конденсат стекает в конденсатосборник, а оттуда конденсатным насосом возвращается в систему таким образом, что в сборнике поддерживается предварительно установленный уровень конденсата.

Конденсатор не снабжен теплоизоляцией.

Против превышения конструкционного давления на водной стороне в результате увеличения объема воды (при повышении ее температуры) при закрытой арматуре на входе и выходе конденсатора и при одновременной подаче пара в конденсатор на передней входной камере охлаждающей воды размещаются патрубки для присоединения предохранительных клапанов.

От превышения давления на паровой стороне конденсатор защищен двумя предохранительными мембранами.

Предохранительные мембраны помещены на выхлопном патрубке турбины и являются ее составной частью.

Submit to our newsletter to receive exclusive stories delivered to you inbox!

Васян Коваль

Лучший ответ:

Суррикат Мими

Для конденсации отработавшего пара и использования воды снова.

Вы можете из нескольких рисунков создать анимацию (или целый мультфильм!). Для этого нарисуйте несколько последовательных кадров и нажмите кнопку Просмотр анимации.

Читайте также: