УДК Повышение энергоэффективности горизонтальных теплообменников подогрева сетевой воды в турбинном отделении Волжской ТЭЦ-2 1Лёгкий 1 А.Д., 1Злобин В.Н. ИАиС ВолгГТУ Институт архитектуры и строительства Волгоградского Государственного технического университета. Волгоград, e-mail:aist@vgasu.ru. Аннотация Рассмотрен наиболее оптимальный метод модернизации схемы трубопроводов сетевой воды Волжской ТЭЦ-2. Рассчитана схема подключения установки пиковых бойлеров «последовательно», за счет увеличения прогрева сетевой воды, стабильного удержания высокого температурного графика на город, в зимний отопительный период, при низких температурах наружного воздуха. Показано увеличение эффективности пиковых бойлеров, за счет их последовательного подключения по сетевой воде. Найдено, что при данном подключении, повышается эффективность работы всех пиковых бойлеров, что приводит к снижению паровой нагрузки на каждый отдельный пиковый бойлер, а значит увеличивает срок службы эксплуатации каждого из них. Отпадает необходимость регулировки подачи сетевой воды на каждый теплообменник, помимо каждого пикового бойлера установлен трубопровод с запорной арматурой и регулятором уровня по сетевой воде. Уменьшена доля потери конденсата каждого из теплообменников, путем модернизации схемы отвода конденсата, с учетом его каскадного слива. И Работой конденсатных насосов всей группы теплообменников, а не каждого в отдельности, что увеличивает надежность данной установки, а также сокращает потерю конденсата и наличию кислорода в конденсате. Схема приведена на рисунке. Ключевые слова: Сетевая вода, пиковый бойлер, теплообменник, температурный график, конденсат. Improving the energy efficiency of horizontal heat exchangers for heating network water in the turbine section of the Volzhskaya CHPP-2 1LegkiyА.D.,1ZlobinV.N. 1 IA&C VolgSTU Institute Volgograd State Technical University Institute of Architecture and Con- struction of Volgograd State Technical University. Volgograd, e-mail:aist@vgasu.ru. Introduction The most optimal method for upgrading the piping scheme of the Volzhskaya CHPP-2 network water has been considered. The scheme of connecting the installation of peak boilers “sequentially” was calculated by increasing the warming up of the mains water, stable retention of the high temperature schedule for the city during the winter heating period, at low outdoor temperatures. The increase in efficiency of peak boilers, due to their sequential connection via mains water, is shown. Found that with this connection, increases the efficiency of all peak boilers, which leads to a decrease in the steam load on each individual peak boiler, and therefore increases the service life of each of them. There is no need to adjust the supply of network water to each heat exchanger, in addition to each peak boiler, a pipeline is installed with shut-off valves and level control for the network water. Reduced the proportion of loss of condensate of each of the heat exchangers, by upgrading the condensate drain scheme, taking into account its cascade drains. And the operation of condensate pumps of the entire group of heat exchangers, and not of each separately, which increases the reliability of this installation, and also reduces the loss of condensate and the presence of oxygen in the condensate. The scheme is shown in the figure. Keywords: Network water, peak boiler, heat exchanger, temperature graph, condensate. *Лёгкий Александр Дмитриевич. Тел. +7(961)-057-77-74, e-mail: alegkii@mail.ru Введение В настоящее время г. Волжский является одним из населенных пунктов Волгоградской области, в котором происходит активное строительство жилищно-коммунального хозяйства. Вследствие чего, из-за отсутствия районного (квартального) котельного теплоснабжения, обеспечение новых микрорайонов г. Волжского ложится на старые, построенные в советское время тепловые электроцентрали, которые при сохранившемся темпе роста и развития урбанизации города, через несколько лет перестанут справляться с необходимыммтемпературныммграфиком. Цель исследования В результате выполнения модернизационных мероприятий появляется возможность в полной мере и более экономично эксплуатировать пиковые бойлера. Материал методы исследования Предлагается наиболее оптимальный метод модернизации тепловых электроцентралей. В настоящее время принципиальная схема сетевой воды турбинного отделения представлена на рисунке 1. Рис 1. Схема сетевой воды 1,2 - Подогреватель сетевой воды горизонтальный A, B, C - Пиковые бойлера Как видно из схемы, пиковые бойлера на станции имеют параллельное подключение, что при имеющихся зимних тепловых нагрузках нагрев сетевой воды до заданный пределов, при больших отрицательных температурах наружного воздуха, весьма затруднительно. По правилам технической эксплуатации подогреватель сетевой воды горизонтальный ПСГ -1300 является одним из основных теплообменников для подогрева сетевой воды, а также одним из главных устройств для теплофикационных отборов пара со ступеней турбины. [1] Его модернизация и реконструкция которого является весьма проблематичной в плане трудности проведения монтажа, а также весьма затратным мероприятием. Тип пиковых бойлеров - ПСВ-500-14-23 - подогреватель сетевой воды вертикального типа с поверхностью нагрева 500 м2 максимальным рабочим давлением пара 14 ата, максимальным давлением воды в трубной системе 23 ата, с температурой воды на выходе 130 С0. Пиковый бойлер представляет собой кожухотрубчатый теплообменник вертикального типа, основными узлами которого являются: корпус, трубная система, верхняя и нижняя водяные камеры. [2] Корпус подогревателя состоит из цилиндрической обечайки, к нижней части которой приварено штампованное эллиптическое днище, а к верхней части - фланец для соединения с трубной системой и верхней водяной камерой. В верхней части корпуса расположен патрубок подвода пара, а ниже располагаются: - патрубок отсоса воздуха; - муфты для подсоединения водоуказательного стекла; - патрубки для подсоединения датчика регулятора уровня конденсата в корпусе. К эллиптическому днищу приварен фланец для подсоединения трубопровода выхода конденсата. Для установки подогревателя в рабочее положение к корпусу привариваются две опоры. Трубная система состоит из двух трубных досок, каркаса, прямых теплообменных труб, концы которых развальцованы в трубных досках. Каркас трубной системы имеет поперечные сегментные перегородки, которые направляют поток пара в корпусе. Одновременно они служат промежуточными опорами для теплообменных трубок. Для предохранения теплообменных трубок от разрушительного действия струи пара против пароподводящего патрубка установлен отбойный шит. Верхняя водяная камера состоит из цилиндрической обечайки, к верхней части которой приварено штампованное эллиптическое днище, а также приварен фланец для соединения с трубной системой и с корпусом. Водяная камера снабжена патрубками подвода и отвода сетевой воды. Внутренний объем камеры разделен перегородками на отсеки, благодаря которым вода совершает два хода. Нижняя водяная камера состоит из штампованного эллиптического днища и фланца для соединения с трубной системой. В нижней части днища имеется муфта для слива конденсата. Пиковый бойлер представляет собой цилиндрический сосуд сварной конструкции. Сборка основных узлов подогревателя осуществляется с помощью разъемного фланцевого соединения, обеспечивающего возможность профилактического осмотра и ремонта. [3] В пиковых бойлерах сетевая вода движется по трубкам. Греющий пар через патрубок в средней части корпуса поступает в межтрубное пространство, в котором установлены сегментные перегородки, направляющие движение парового потока. Конденсат греющего пара стекает в нижнюю часть корпуса и отводится из подогревателя насосами через регулирующий клапан. Аппаратура автоматического регулирования уровня конденсата поддерживает нормальный уровень конденсата в корпусе в пределах Н= 400-1000 мм. Накапливающиеся в подогревателях неконденсирующиеся газы (паровоздушная смесь) отводятся через штуцер на корпусе аппарата в эжекторе вакуумного деаэратора. Параметры воды и пара контролируются приборами, установленными на ЦТЩУ. [4] При эксплуатации пиковых бойлеров должны быть обеспечены: - нормативные значения температуры сетевой воды за пиковыми бойлерами - надежность теплообменных аппаратов во всех режимах работы; - оптимальные режимы работы конденсатных насосов. Недостатком современной схемы, является то, что установлены пиковые бойлера параллельно. При подключении их последовательно, нагнетая температуру на выходе из одного теплообменника в другой мы увеличивается температура воды на выходе из группы. При этом снижается нагрузка на каждый теплообменник, и увеличивается КПД всего цикла. Для несения необходимого температурного графика мы можем задействовать два или один теплообменник из трех, оставив последние в резерве, тем самыммповысивмнадежностьмсистемы. Измененная схема последовательного подключения приведена на рис.2 Рис 2. Измененная схема сетевой воды 1,2 - Подогреватель сетевой воды горизонтальный A, B, C - Пиковые бойлера При эксплуатации пиковых бойлеров необходимо выполнять следующее: - проверять правильность показаний СИиА по месту и на ЦТЩУ; - производить регистрацию всех переключений и выявленных неисправностей оборудования в оперативном журнале и журнале дефектов; - следить за правильностью положения уставок сигнализации, защиты и АВР конденсатных насосов - производить запись показаний приборов в суточной ведомости. [4] В соответствии с графиком производить переход на резервный насос с опробованием АВР и проверку сигнализации предельного уровня в пиковых бойлерах При работе теплообменников необходимо вести наблюдение за: - уровнем конденсата в них, не допуская их работы с затоплением трубных пучков и воздуховсасывающих коллекторов, а также работы без уровня; - работой регуляторов уровня и температуры; - давлением и расходом пара, не допуская работы с не полностью открытыми задвижками; - значениями нагрева и температурного напора в пиковых бойлерах [5] При контроле работы конденсатных насосов выполнять следующее: - следить за состоянием фланцевых и болтовых соединений арматуры, не допуская протечки и подсосов через них; - следить за состоянием электродвигателей насосов, не допуская их перегрузки; - следить за температурой подшипников насосов, которая не должна превышать 65̊С; - следить за вибрацией корпусов подшипников насосов; - следить за работой сальников насосов; при правильной затяжке сальников вода через них должна просачиваться каплями или тонкой струйкой; нагрев гранд буксы указывает на слишком сильную затяжку или на недостаточное поступление охлаждающего конденсата. [5] Следить за насосами, находящимися в резерве, поддерживая их постоянную готовность к включению, при этом должно быть выполнено следующее: - полностью открыты задвижки на стороне всасывания и стороне нагнетания резервного насоса; - проверена смазка подшипников; - открыта охлаждающая вода на подшипники; - открыт отсос воздуха; - открыт конденсат на уплотнения насосов. При переходе с рабочего насоса на резервный необходимо выполнять следующие операции: - проверку готовности резервного насоса к работе; - включению эл. двигателя пускаемого насоса; убедиться в нормальной работе насосного агрегата и повышении давления в напорном коллекторе; - установку переключателя блокировок включенного насоса в положение "Работа"; - отключить останавливаемый насос и, убедившись в том, что давление в напорном коллекторе осталось в пределах нормы, вал насоса не вращается в обратную сторону - поставить переключатель блокировок в положение "Резерв". [6] Регулируется нагрев сетевой воды в пиковых бойлерах регуляторами температуры. Также необходимо помнить, что регулировка нагрева сетевой воды путем затопления части трубной системы пиковых бойлеров конденсатом не допускается. На рис. 3 показана действующая принципиальная схема отвода конденсата пиковых бойлеров. Рис 3. Схема конденсата пиковых бойлеров Как видно из схемы, для отвода конденсата трех пиковых бойлеров используются 7 конденсатных насосов 0,4 кВ и тремя регуляторами уровня. Конденсат каждого теплообменника может быть откачен любым насосом, посредством открытия секционных задвижек, установленных на коллекторе всаса насосов, а также уровень в любом из пиковых бойлеров можно поддерживать любым РУ, по средством открытия соответствующих задвижек на напорном коллекторе насосов. Такое обилие запорной и регулирующей арматуры, а также избыток конденсатных насосов зачастую приводит к больших потерям конденсата, а также большим потреблением электроэнергии для приведения в работу данных насосов. Помимо этого, для поддержания надежности работы пиковых бойлеров используются 3 шкафа управления АВР. Кроме того, вся система отвода конденсата занимает достаточно большую площадь в турбинном отделении. На рис. 4 предлагается один из вариантов модернизации схемы отвода конденсата. А именно, отвод конденсата пиковых бойлеров «каскадным сливом» и установки трех конденсатных насосов, вместо имеющихся семи, с одним общим регулятором уровня, одним шкафом управления АВР. Так как при установки пиковых бойлеров последовательно, отпадает необходимость полной нагрузки по пару каждого теплообменника в отдельности, количество конденсата в каждом теплообменнике будет значительно меньше, тем самым суммарная нагрузка по пару трех пиковых бойлеров в номинальном режиме будет соответствовать одному пиковому при его максимальной паровой нагрузке. Что означает, что один конденсатный насос при номинальной работе 3 пиковых бойлеров способен обеспечивать необходимое расход для поддержания рабочего уровня во всех трех теплообменниках. Второй или третий из группы конденсатный насос возможно установить, при помощи шкафа управления на АВР, в случае отказа или по повышению рабочего уровня до высокого в любом из трех пиковых бойлеров. Оставшиеся насос будет являться резервным в случае выхода из строя или выведенным в ремонт. Любого из группы конденсатного насоса. Следовательно, такая схема позволяет значительно упростить отвод конденсата и сократить его потери в несколько раз. Конденсат пиковых бойлеров, подающиеся данной группой насосов подается в коллектор доборочной секции 7 атмосферных деаэраторов. Что приводит к снижению наличия кислорода в семи атмосферных деаэраторах, улучшая тем самым тем самым работу самих семи атмосферных деаэраторах, а также приводит к снижению кислорода в питательной воде, что приводит к повышению срока службы энергетических котлов и турбин в целом. Рис 4. Измененная схема по сетевой воде и конденсату пиковых бойлеров Выводы и заключение. Недостатком современной схемы, является то, что установлены пиковые бойлера параллельно. Пи подключении их последовательно, нагнетая температуру на выходе из одного теплообменника в другой мы увеличивается температура воды на выходе из группы. При этом снижается нагрузка на каждый теплообменник, и увеличивается КПД всего цикла. Для несения необходимого температурного графика мы можем задействовать два или один теплообменник из трех, оставив последние в резерве, тем самыммповысивмнадежностьмсистемы. Преимуществом данного метода является дешевизна и простота проведения монтажных работ. Список литературы. 1. Правила технической эксплуатации электрических станции и сетей Российской Федерации/ М-во топлива и энергетики РФ, РАО «ЕЭС России»: РД 34.20.501-95. – 15-е изд., перераб. и доп. – М.: СПО ОРГРЭС, 1996. – 160 с. 2. Паровые и конденсатные сети промышленных предприятий: метод. указания к курсовому и диплом. проектированию для студентов специальностей "Энергообеспечение предприятий", "Теплогазоснабжение и вентиляция" очной формы обучения / Федер. агентство по образованию, Волгогр. гос. архитектур.-строит. ун-т, Каф. теплогазоснабжения; [сост. Л. В. Кудрявцев [и др.]. - Волгоград: Изд-во ВолгГАСУ, 2008. - 37 с. 3. Теплотехника: учеб. для инженер.-техн. специальностей вузов / под ред. А. П. Баскакова. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Бастет, 2010. - 324, [1] с. 4. Моделирование и оптимизация промышленных теплоэнергетических установок. Учебник Е. Г. Авдюнин. /Машиностроение. Приборостроение. Изд. Инфра-Инженерия, 2019 г. 5. Теплогенерирующие установки: учеб. для вузов по специальности "Теплогазоснабжение и вентиляция" / Г. Н. Делягин [и др.]. - Изд. 2-е, перераб, и доп. - М.: Бастет, 2010. - 622, [1] с. 6. Фокин, Владимир Михайлович. Основы тепломассообмена в тепловых установках предприятий ЖКХ и АПК : учеб. пособие [для направлений "Теплоэнергетика и теплотехника", "Стрво"] / В. М. Фокин, В. В. Володин, В. А. Глухарев ; Федер. агентство по образованию, Волгогр. гос. архитектур.-строит. ун-т. - Волгоград : Изд-во ВолгГАСУ, 2009. - 106 с.
