1_ Condensatoare de Abur - Format Carte

  • View
    237

  • Download
    1

Embed Size (px)

Text of 1_ Condensatoare de Abur - Format Carte

7

18ECHIPAMENTE TERMOENERGETICE

Condensatoare de abur19

1. Condensatoare de aburCapitolul 1Condensatoare de abur1.1. Rolul instalaiei de condensaieFuncia instalaiei de condensaie este s condenseze aburul la ieirea din turbin sub un vid ct mai avansat.Condensarea se realizeaz ntr-un schimbtor de cldur denumit condensator care, pe partea de abur se afl sub vid i n care, agentul de rcire (ap, aer) extrage din abur numai cantitatea de cldur necesar pentru transformarea sa n condensat.

Acest aparat trebuie s condenseze 60 70 % din debitul de abur viu produs.

Exploatarea modern i economic a centralelor termoelectrice pune instalaiei de condensare urmtoarele condiii:

gradul de puritate al aburului trebuie s fie meninut i n condensat;

s fac posibil producerea vidului determinat de temperatura apei de rcire.

Aceste condiii sunt echivalente cu urmtoarele: condensatorul s fie etan i curat;

s nu realizeze subrcirea condensatului, pentru a evita o pierdere suplimentar de cldur i creterea concentraiei de oxigen din condensat.Condensarea aburului evacuat din turbin nu este singura funcie a condensatorului. Tot n condensator se introduce, dup o reducere i o rcire corespunztoare i aburul de ocolire a turbinei, care la pornirea i oprirea unui bloc, ca i la scderi brute de sarcin, iese din conducta cald de supranclzire intermediar. n acest caz, condensatorul trebuie s preia, n mod temporar, ntreg debitul de abur al generatorului de abur.Condensatorul mai servete i ca rezervor de colectare pentru condensatul provenit din purjarea turbinei, pentru preluarea condensatului secundar al treptei de prenclzire inferioare, precum i a apei de adaos.Condensatul fr oxigenInstalaiile de nalt presiune ridic pretenii mari asupra puritii apei de alimentare. Cu ct coninutul de oxigen al condensatului este mai mic, cu att este posibil realizarea unei degazri mai complete i cu att este mai redus posibilitatea coroziunii n prenclzitoarele de joas presiune.Pentru a se pstra coninutul de oxigen n limite ct mai reduse, trebuie s nu aib loc subrcirea condensatului.

Rcirea amestecului abur-aer

Aerul care ptrunde n condensator prin flane neetane, presgarnituri, armturi i prin aburul ieit din turbin trebuie s fie subrcit n zona special de rcire a aerului, mpreun cu aburul cu care se afl n amestec. Astfel, va rezulta un raport economic ntre costul necesar realizrii efectului de rcire (inclusiv costul pompei de vid) i consumul de energie pentru absorbia amestecului abur-aer.Cu ct rcirea se face pn la o temperatur mai joas, respectiv cu ct diferena ntre temperatura de saturaie (care corespunde presiunii absolute a amestecului abur-aer) i temperatura aerului este mai mare, cu att debitul de abur antrenat i consumul de energie pentru absorbirea aerului este mai mic.

n mod normal, circa 10 % din suprafaa total de rcire a condensatorului aparine zonei de rcire a aerului. n general, n aceast zon se poate realiza o subrcire de 3...4 C, la sarcin nominal. 1.2. Prile componente ale unei instalaii de condensaieInstalaia de condensare cuprinde toate prile care sunt necesare pentru realizarea funciilor menionate.Dintre instalaiile mecanice fac parte:

condensatorul, eventual cu instalaiile pentru introducerea aburului de ocolire i cele pentru degazarea condensatului; mainile auxiliare pentru condensare:

pompele de ap de rcire (sau ventilatoarele n cazul condensrii cu aer); pompele de condensat;

agregatele de absorbire a aerului;

conductele de legtur i armturile.

Din instalaiile electrotehnice fac parte: motoarele de antrenare pentru pompele de condensat, de ap de rcire i cele pentru absorbia aerului;

instrumentele de supraveghere i instalaiile electrice de siguran;

regulatoarele de evacuare a condensatului etc.

1.3. Clasificarea condensatoarelor de aburDup natura agentului de rcire se deosebesc:Condensatoare rcite cu ap

Acestea reprezint marea majoritate a sistemelor utilizate n centralele termoelectrice cu abur. Necesitatea separrii apei de rcire de condensat determin n acest caz utilizarea condensatoarelor de suprafa.

Dac instalaia de condensare este alimentat direct cu ap de rcire din ruri sau lacuri, atunci rcirea se face n circuit deschis.Dac, din lipsa unei surse permanente de ap, este necesar ca apa de rcire s fie condus prin instalaii de rcire (turnuri de rcire, bazine de stropire), atunci instalaiile de condensare funcioneaz n circuit nchis.

Pentru condiiile climatice din Romnia, valoarea anual a temperaturii apei de rcire este:

la rcirea n circuit deschis, 10...14 C;

la rcirea n circuit nchis cu turnuri cu tiraj forat, 19...21 C;

la rcirea n circuit nchis cu turnuri cu tiraj natural, 22...25 C.

Condensatoare rcite cu aerCentralele termoelectrice cu abur care nu pot fi alimentate cu un debit de ap de rcire suficient pentru condensarea aburului evacuat din turbine, sau cu ap de adaos ieftin pentru funcionarea n circuit nchis, se pot echipa cu instalaii de condensare cu aer. Se utilizeaz dou sisteme constructive: condensatoare de suprafa rcite cu aer (condensare direct); condensatoare de amestec cu rcirea apei n schimbtoare de cldur de suprafa rcite cu aer (condensare indirect).

1.4. Schema de funcionare a condensatorului rcit cu apPrile constitutive ale unui condensator de suprafa rcit cu ap sunt prezentate n Figura 1.1.

Figura 1.1: Schema unui condensator de suprafa cu dou drumuri de ap1 manta; 2 plci tubulare; 3 evi de rcire; 4 racord de intrare a aburului (domul de abur); 5 plci de susinere a evilor; 6 camere de ap; 7 racord de intrare a apei de rcire; 8 racord de ieire a apei de rcire; 9 perete despritor; 10 camer de ap de ntoarcere; 11 capac; 12 guri de vizitare; 13 colector de condensat; 14 racord de ieire a condensatului; 15 racord de evacuare a aerului

Principii constructiveCondensatoarele de suprafa rcite cu ap constau dintr-o manta de tabl nchis la ambele capete prin plci tubulare i legat, n partea de sus, printr-un racord, cu difuzorul turbinei.

Seciunea mantalei este de obicei circular la condensatoarele mici, dreptunghiular sau oval la cele mari. n plcile tubulare sunt fixate evile de rcire.

Pe plcile tubulare se monteaz, pe ambele pri, camere de ap cu capace demontabile, n cazul n care intrarea i ieirea apei nu se gsesc pe aceeai parte a condensatorului.

Mantaua, plcile tubulare i camerele de ap se asambleaz fie prin buloane, fie prin sudur.

Capacele de condensator sunt prevzute cu guri de vizitare, care uureaz controlul evilor i a camerelor de ap, iar n caz de nevoie permit efectuarea unor lucrri de ntreinere mai mici.

Spaiul condensatorului este umplut cu abur evacuat din turbin, n timp ce apa de rcire parcurge evile i trece, n funcie de sistemul constructiv, o dat sau de mai multe ori n direcie longitudinal.Numrul care indic de cte ori este strbtut condensatorul n direcie longitudinal de apa de rcire este denumit numr de drumuri. Acesta poate fi unul, dou, trei sau patru n funcie de mrimea condensatorului; condensatoarele foarte mici au patru drumuri de ap, n timp ce condensatoarele grupurilor mari au un singur drum al apei de rcire.

evile de rcire sunt trecute n spaiul condensatorului prin plci de susinere, distanele dintre acestea i fa de plcile tubulare fiind alese astfel nct evile s nu intre n vibraii care pot conduce la ruperi. Aceste distane sunt de 30...50 ori mrimea diametrului exterior al evilor.Pe partea cea mai joas a mantalei condensatorului este amplasat rezervorul de colectare a condensatului.

Unul sau mai multe fascicule de evi din primul drum al apei, adic cu temperatura cea mai cobort, servesc la rcirea amestecului abur-aer absorbit. Zona de rcire a aerului este ecranat, fa de fluxul de abur evacuat, prin table. Prin rcirea amestecului abur-aer i prin condensarea parial a aburului n acest sector, se micoreaz cota de abur n amestecul absorbit de ejector.

1.5. Elemente de calcul al condensatoarelor1.5.1. Debitul de cldurCondensatoarele se dimensioneaz de obicei pentru debitul de abur evacuat din turbin spre condensator la sarcina nominal.Debitul de cldur evacuat este:

[kW],(11)

unde:

este debitul de abur evacuat, n kg/s;

ha entalpia aburului evacuat din turbin, n kJ/kg;

hc entalpia condensatului, n kJ/kg;

1.5.2. Transmiterea cldurii n condensatorCoeficienii pariali de schimb de cldur

Condensatoarele de suprafa fac parte din schimbtoarele de cldur de tip recuperator.

Variaia temperaturii de la vaporii saturai pn la agentul de rcire se poate urmri n diagrama din Figura 1.2.

Figura 1.2: Variaia temperaturii de la vapori la agentul de rcireA. Coeficientul de transmitere a cldurii pe partea de aburProcesul de condensare se poate desfura n dou moduri:

condensarea cu picturi (globular) apare n cazul suprafeelor neudate de lichid, cnd peretele se acoper cu picturi individuale de condensat. Acest tip de condensare stabilete coeficieni de convecie ridicai (30000 100000 W/(m2.K)), dar este greu de realizat i de meninut. condensarea pelicular apare n cazul tuturor vaporilor lichidelor pure care ud suprafaa. n acest caz, peretele se acoper cu un film (pelicul) de condensat care se scurge pe perete sub influena forelor de gravitaie. Acest tip de condensare stabilete coeficieni de convecie mai cobori (10000 - 16000 W/(m2.K)).

Condensatoarele de abur sunt schimbtoare de cldur de tip orizontal, ceea ce permite obinerea unui coeficient de convecie abur-perete mai mare dect n cazul pereilor verticali. Acest coeficient este dificil de determinat n mod exact, el fiind afectat de prezena gazelor necondensabile (aerului) n masa de vapori [1.1].Condensatoarele turbinelor cu abur lucreaz totdeauna cu un vid foarte naintat, din ca