Испарители и вспомогательные теплообменники

Испарители поверхностного типа применяются в отечественных энергоустановках чаще всего для получения вторичного пара из химически отработанной воды. Этот пар либо отпускается внешним потребителям (при этом сохраняется в цикле станции конденсат греющего пара, отбираемого из турбины), либо конденсируется основным конденсатом турбины и в виде дистиллята вводится в цикл станции для восполнения потерь рабочего тела.

В последние годы расширяется применение испарителей в технологических схемах переработки сбросных вод в соответствии с требованиями Закона об охране окружающей среды. С этой же точки зрения схемы термического обессоливания воды на электростанциях имеют определенные преимущества перед другими применяемыми в настоящее время методами.

Наибольшее распространение в установках термического обессоливания воды на ТЭС получили испарители с кипением в греющей секции. В соответствии с ГОСТ 10731-85 испарители выпускаются в вертикальном исполнении с сепарирующими и одно- или двухступенчатыми паропромывочными устройствами (в зависимости от требуемого качества вторичного пара). Первая цифра в типоразмере испарителя указывает площадь теплообменной поверхности, м2. Модификации испарителей: с одноступенчатым паропромывочным устройством (цифра 1 в типоразмере), с двухступенчатым (2), для одноступенчатой испарительной установки (буква О), для многоступенчатой (М), на повышенные давления первичного и вторичного пара (П).

Испаритель — вертикальный цилиндрический аппарат сварной конструкции. Основными узлами испарителя (рис.) являются корпус (изготовляется из стали ВСтЗпс), греющая секция (материал труб - как правило, сталь 20), паропромывочные устройства, водораспределительные устройства (для подачи воды, питающей испаритель), жалюзийный сепаратор, погружной дырчатый щит (только в аппаратах И-600 и И-1000). Материалом последних узлов является коррозионно-стойкая сталь 12X13. Трубки греющей секции развальцованы в трубных досках, при этом концы труб приварены.

Испаритель И-350-2
1 — сепарирующее устройство; 2 — паропромывочное устройство; 3 — вход греющего пара; 4 — трубки греющей секции; 5 — корпус испарителя; 6 — выход конденсата греющего пара; 7 — продувка; 8 — выход вторичного пара

Кроме того, находят применение испарители с вынесенной зоной кипения (в греющей секции этих испарителей вода лишь нагревается до температуры, близкой к температуре насыщения, а испарение осуществляется в слоях, расположенных над ней), а также испарители мгновенного вскипания (в них пар образуется при вскипании воды, предварительно нагретой до температуры, превышающей на несколько градусов температуру насыщения и соответствующей давлению в камере парообразования, куда эта вода поступает).

При применении термического метода подготовки добавочной воды на КЭС чаще всего используют одноступенчатые испарительные установки, которые всегда включаются в систему регенеративного подогрева питательной воды. Пример включения двух испарительных установок в тепловую схему турбины К-210-130-6 ПОТ ЛМЗ дан на рис.

Схемы включения испарителей
а — двухкорпусная испарительная установка блока с турбиной К-210-130; б — шестиступенчатая испарительная установка ТЭЦ; 1 — деаэратор атмосферного давления; 2 — подвод химобработанной воды; 3 — питательный насос испарителей; 4 — испаритель; 5 — конденсаторы испарителей; 6 — сливной насос; 7 — подогреватель смешивающий (ПНД2); 8 — конденсатный насос (КН2); 9 — подогреватель поверхностный (ПНДЗ); 10 — продувка; 11 — турбина; 12 — подогреватель химобработанной воды; 13 — подогреватели питательной воды испарителей; 14 — расширитель; 15 — охладитель продувки; 16 — в деаэратор питательной воды котлов; IV—VI — номера отборов турбины К-210-130

На ТЭЦ испарительная установка может включаться в систему подогрева сетевой воды (например, в турбоустановке Т-100/120-130-3 ПО ТМЗ конденсаторы двух испарителей, включенных параллельно по греющему пару и воде, расположены между нижним и верхним сетевыми подогревателями). Кроме специальных конденсаторов (КИ) для конденсации вторичного пара испарителей могут использоваться и подогреватели системы регенеративного подогрева питательной воды. Схема типичной многоступенчатой испарительной установки ТЭЦ приведена на рис.

В схемах турбоустановок одноконтурных АЭС (в частности, на блоках с РБМК) испарители применяются для получения относительно чистого, нерадиоактивного пара. Этот пар используется прежде всего для уплотнения вала турбины, штоков регулирующего и стопорного клапанов, в эжекторе уплотнений и пусковом, т. е. в тех элементах, из которых возможно попадание пара в производственные обслуживаемые помещения. Особенностью таких испарителей является применение материалов с высокой коррозионной стойкостью.

Испарительная установка в схеме АЭС с турбинами К-500-65/3000 состоит из двух аппаратов, включенных параллельно по первичному и вторичному пару. Для охлаждения конденсата греющего пара на некоторых АЭС применен охладитель дренажа испарителя (ОДИ) горизонтальной конструкции, включенный по основному конденсату перед первым ПНД. Трубы поверхности нагрева испарителя (0 32X2 мм, 1981 шт.) и охладителя дренажа (0 16X1 мм, 1004 шт.), а также трубные доски изготовлены из стали 08Х18Н10Т, корпус греющей секции — из стали 12Х18Н10Т, обечайка корпуса и днища испарителя — из стали 20К, обечайка корпуса и днища ОДИ — из стали 12Х18Н9Т. Аналогичные конструктивные характеристики имеют испаритель (Й-1000-А, площадь поверхности 1000 м2, производительность 20 кг/с) и охладитель дренажа испарителя (ОДИ-70-А, площадь поверхности 70 м2), предназначенные для турбоустановки К-750-65/3000.

К вспомогательным пароводяным теплообменникам относятся так называемые сальниковые теплообменники, которые используются в регенеративных системах турбоустановок в качестве охладителей пара из промежуточных камер уплотнений турбины и паровоздушной смеси из концевых камер. К первым относятся подогреватели ПС-250-30-0,5, ПС-250-8-0,5 ПО ТМЗ — горизонтальные, жесткотрубные (конструкция аналогична ПСГ; трубки 19X0,8 мм из 08Х18Н10Т) и ПС-300-33-0,25 — вертикальные с П-образными трубками 19X1 мм из Л070-1. Для охлаждения паровоздушной смеси, отсасываемой из уплотнений турбины, ПОТ ЛМЗ выпускает аппараты ПС-50-1, ПС-115, ПС-220-1 — вертикальные с U-образными трубками 19X1 мм из Л68 и ПС-100-2, ПС-100-3 — вертикальные с прямыми латунными трубками 16X0,75 мм. Первая цифра во всех приведенных типоразмерах — площадь поверхности теплообмена, м2. Часто охладители паровоздушной смеси изготовляются и поставляются вместе с эжекторами.

Водоводяные теплообменники, предназначенные для подогрева воды в химических цехах тепловых электростанций, изготовляются на массовые расходы нагреваемой воды 1,4—2,8; 5,6—11,1 кг/с на расходы 22,2—66,7 и 111 кг/с.

Маслоохладители предназначены для охлаждения турбинного масла или специальных огнестойких жидкостей, используемых в системах смазки и регулирования турбин. Как правило, это вертикальные кожухотрубные теплообменники, двухходовые по охлаждающей технической воде (движется в трубках) и одноходовые по охлаждаемой жидкости.