Бездеаэраторные схемы паротурбинных установок

­До недавних пор содержание кислорода в питательной воде энергоустановок считалось недопустимым. Проведенные в СССР научные исследования и имеющийся эксплуатационный опыт позволили внедрить на ряде, энергоблоков сверхкритических параметров пара так называемый нейтрально-кислородный водный режим (НКВР) с дозированием в тракт основного конденсата избыточного количества кислорода. Переход энергоблока с традиционного гидразин-аммиачного водного режима на НКВР допустим при условии низкой удельной электрической проводимости конденсата, не превышающей 0,2 мкСм/см, т. ё. при 100%-ной очистке Конденсата в блочной обессоливающей установке (БОУ).

При оптимальной начальной концентрации дозированного кислорода примерно 200 мкг/кг НКВР улучшает коррозионное состояние конденсатио-питательного тракта, уменьшает вынос соединений железа в поверхности нагрева котла. Вследствие этого удается увеличить более чем вдвое периоды между водными промывками нижней радиационной части (НРЧ) прямоточных котлов. Ввод избыточного кислорода в тракт, например на входе конденсатных насосов после БОУ, приводит к образованию защитных оксидных и гидрооксидных пленок на перлитных сталях и к значительному подавлению коррозии, т. е. к пассивации металлических поверхностей.
Советский опыт применения НКВР показал, что благоприятное влияние избыточного кислорода позво-ляет отказаться от применения нержавеющих сталей прн изготовлении трубок поверхностей нагрева регенеративных подогревателей и использовать для этой цепн низколегированную перлитную сталь.
На некоторых тэс переход к НКВР осуществлен закрытием выпара из деаэратора питательной воды, вводом в тракт перед конденсатными насосами II ступени кислорода в количестве 150—200 мкг/кг, 100 %-ной очисткой конденсата в БОУ. Применение НКВР при открытом выпаре деаэратора позволяет вывести углекислоту, образующуюся прн термическом разложении бикарбонатов в колденсатном тракте. При такой схеме работы дозировка кислорода должна осуществляться в двух точках — на входе конденсатных и питательных насосов.

Использование бездеаэраторных схем энергоблоков связано не только с возможностью отказа от деаэрации воды при переходе к нейтрально-кислородному водному режиму. При этом повышается экономичность турбо-установки из-за отсутствия дросселирования отборного пара и выпара деаэратора, снижается расход электроэнергии на собственные нужды (отсутствие бустерных насосов), уменьшаются капиталовложения, отпадает необходимость предпусковой деаэрации воды. Однако сле-дует помнить, что деаэратор выполняет в тепловой схеме ряд ответственных функций, связанных с работой системы регенерации и питательной установки. К нему подводятся дренажи греющего пара ПВД, пар из расширителя непрерывной продувки, конденсат испарителей, пар уплотнений турбины и штоков стопорно-регу-лирующих клапанов. В деаэраторный бак возвращается питательная вода линии рециркуляции питательных насосов и т. п.

Бездеаэраторная схема осуществима и в режиме деаэрации питательной воды, если учесть, что процесс деаэрации конденсата осуществляется в конденсаторе главной турбины и особенно в вакуумных смешивающих ПНД, широко внедряемых на новых энергоблоках.
Эти обстоятельства заставляют пересмотреть традиционные решения тепловой схемы с деаэраторными установками, которые усложняют эксплуатацию электростанции и удорожают стоимость установленного киловатта мощности. К примеру, на Кармановекой ГРЭС ВТИ реализована бездеаэраторная схема работы энергоблока 300 МВт, в которой нашел отражение ряд достижений по совершенствованию оборудования и водного режима. Первые ПНД после конденсатора выполнены смешивающего типа, вертикальными, включенными по схеме с перекачивающими конденсатными насосами.
Эти ПНД имеют в своих корпусах определенный демпфирующий запас воды для устойчивой работы конденсатных насосов. Необходимое количество этой воды с учетом ее наличия в конденсатосборнике конденсатора главной турбины составляет на энергоблоках 300— 800 МВт 20—50 м3. Деаэратор питательной воды заменен дополнительным пятым ПНД поверхностного типа (на Кармановекой ГРЭС его функции выполняет исключенный из схемы ПВДЗ). Бездеаэраторная схема энергоблока на сверхкритических параметрах пара: БЗК — бак запаса конденсата; РУК — регулятор уровня конденсата; СМ — смеситель ступени служат также в качестве бустерных насосов; сами бустерные насосы из схемы исключены. Дренажи греющего пара после ПВД1 и ПВД2 введены в смеситель перед питательным насосом. Это мероприятие наряду с повышением температуры воды за ПНД5 из-за отсутствия дросселирования пара четвертого отбора увеличило температуру питательной воды перед питательными насосами до 180 СС и позволило отказаться от ПВДЗ. Удаление ПВДЗ из тепловой схемы обусловлено и понижением надежности его работы по сравнению с надежностью работы ПВД1 и ПВД2. В обычной схеме в ПВДЗ по сравнению с ПВД1 и ПВД2 наблюдается более интенсивная кавитационная эрозия, зависящая от кавитационного запаса. По данным ЦКТИ и других авторов, примерно 70—80 % соединений железа, поступающих из регенеративного тракта, выносятся из ПВДЗ.

Проведенные расчеты подтвердили целесообразность включения пароохладителя дополнительного ПНД по схеме Виолен. Сам ПНД рассчитан на давление воды за конденсатными насосами, а его пароохладитель — на полное давление питательной воды. Ликвидация деаэраторного бака в качестве демпфирующей емкости пароводяного тракта и необходимость повышения надежности эксплуатации энергоблоков с ростом их мощности требуют поддержания достаточного уровня воды в конденсато-сборниках конденсатора и смешивающих ПНД и автоматического регулирования уровней воды и режима работы насосов. Дополнительный запас воды на электростанции предусмотрен в утепленных баках запаса конденсата (бзк); он используется при работе регулятора уровня в конденсаторе (рук). Автоматические регуляторы уровня предусмотрены и в смешивающих ПНД. В некоторых случаях в бездеаэраторной схеме предусматривают дополнительный демпферный бак вместимостью до 100 м3, подключаемый параллельно смешивающему ПНД77 на входе III ступени конденсатных насосов.

Отсутствие деаэратора заставляет изменить схему отвода протечек из концевых уплотнений питательного насоса, а также линию рециркуляции воды при его пуске. Для повышения надежности схемы конденсатные насосы включены по системе АВР (автоматического включения резерва). Время запуска этих насосов по АВР меньше времени выдержки сигнала отключения питательных .насосов по падению давления на всасе.­