Построение расчетных характеристик пароструйного эжектора для оптимизации работы конденсационной установки ТЭЦ

В настоящее время поддержание вакуума в конденсаторах паровых турбин на тепловых электростанциях осуществляется пароструйными и водоструйными эжекторами, конструкции которых были разработаны более 20-25 лет назад.

Как известно, вакуум в конденсаторе турбины зависит от

• •    расхода пара в конденсатор (нагрузки турбины);

• •    температуры и расхода циркуляционной воды;

• •    наличия отложений на теплообменной поверхности.

Ещё одним фактором, который влияет на вакуум в конденсаторе, являются неконденсирующиеся газы, поступающие в конденсатор с паром (в основном, присосы воздуха). Однако, когда их расход не превышает нормированного значения, при правильно подобранном эжекторе, влияние газов на работе конденсатора практически не сказывается.

Давление среды в конденсаторе должно быть равно значению, определяемому его расчётной характеристикой при фактических: паровой нагрузке, температуре и расходе циркуляционной воды, а также состоянии поверхности трубок.

Однако такие режимы работы конденсатора возможны только тогда, когда эжектор способен поддерживать давление, равное давлению среды в конденсаторе, соответствующее его характеристике.

К сожалению, существующие эжекторы не могут обеспечить поддержание давления среды в конденсаторе, отвечающего его характеристике во всём диапазоне изменения температуры циркуляционной воды в течение года.

Во всех режимах работы конденсационной установки, в которых температура циркуляционной воды не равна её среднегодовому значению, в конденсаторе устанавливается давление, превышающее то, которое мог бы обеспечить конденсатор согласно его характеристике.

Рассмотренная проблема в настоящее время решается нерационально и не полностью. Турбоустановки комплектуются двумя эжекторами, каждый из которых может поддерживать расчётный вакуум при среднегодовой температуре циркуляционной воды.

Поэтому разработка схемных и конструктивных решений введения дополнительного пароструйного эжектора позволит удовлетворить требованиям работы конденсационной установки при переменной температуре циркуляционной воды [1].

• 1.    Построение рабочей характеристики пароструйного эжектора

Наибольшее распространение пароструйные эжекторы с большими степенями расширения получили в паротурбинных конденсационных установках.

В условиях эксплуатации основными причинами, вызывающими изменение давления всасы вания эжектора, являются изменения расхода и температуры отсасываемой паровоздушной смеси.

Характеристика эжектора при отсасывании паровоздушной смеси определенной температуры состоит из различных участков. Два участка характе ристики эжектора соответствуют двум различным режимам работы: предельному и допредельному.

Рабочий участок характеристики работы пароструйного эжектора р_И =Ди) в диапазоне давлений всасывания от р_н, соответствующего и = 0, до

Рн ⁼Ppi описывается уравнением:

^пр

^н Пн* ^р*

PA__L

Ур* 9рн J ^р П]

р* ^н*

Рн

Рр ’

где р_с - давление сжатого потока на выходе эжектора, Па; р_й - давление инжектируемого пара, Па; р₅ - давление рабочего пара, Па.

Для построения рабочего участка характеристики определяется давление всасывания р_к, при котором и = 0.

Из предыдущего уравнения:

4^ = fp’teY

По найденному значению приведенной массовой скорости q_pH из газодинамических таблиц определяем относительное давление П_рн и искомое р_н.

Затем, задаваясь различными значениями р_И< Р» < Рр\, определяем соответствующие П_рн и q_pH и по уравнению находим коэффициент эжек-ции при заданном р_Й.

Таким путем строим рабочий участок характеристики работы эжектора р_Й=Ди) или р_Й=ДС_¥у

В качестве примера приведен расчет пароструйного эжектора станции ST-3 ОАО «ММК». Для рассчитанного пароструйного эжектора с исследуемыми параметрами для первого режима работы пароструйного компрессора (р_р = 8 Бар, Т_Й~ 55,6 °C, G_p = 1500 кг/ч, *=21,6 мм, _р1 = = 61,1 мм, ₃ = 111,4 мм, ₂= 140,5 мм) рабочие характеристики эжектора имеют вид, представленный на рис. 1, 2. Расчетные значения характеристики работы эжектора при данном режиме работы приведены в таблице.

Характеристики работы эжектора

Рн, Па	Прн	пх	‘Урн	и	Он, кг/с
2820,2 ■	0,004	0,578	0,030	0	0
5820,2	0,007	0,578	0,055	0,086	0,036
8820,2	0,011	0,578	0,077	0,192	0,080
11820,2	0,015	0,578	0,097	0,319	0,133
14820,2	0,018	0,578	0,116	0,484	0,201
15320,2	0,019	0,578	0,119	0,595	0,248
15820,2	0,019	0,578	0,122	0,771	0,321
16320,2	0,020	0,578	. 0,125	1,086	0,453
16820,2	0,021	0,578	0,128	1,785	0,744

Рис. 1. Зависимость давления в конденсаторе от расхода инжектируемой паровоздушной смеси

Рис. 2. Зависимость вакуума в конденсаторе от расхода инжектируемой паровоздушной смеси

Выводы

• 1.    Для подготовки технической документации на изготовление пароструйного эжектора необходимо проведение обследования условий работы конденсатора конкретной выбранной турбоустановки для определения диапазона изменения параметров, влияющих на вакуум в конденсаторе (по оперативным данным электростанции). После этого провести выбор конструктивного варианта пароструйного эжектора.

• 2.    Разработанные схемные и конструктивные решения пароструйного эжектора для определенного рабочего режима позволят удовлетворить требованиям работы конденсационной установки при переменной температуре циркуляционной воды.

• 3.    Произведены расчеты 6 вариантов режимов работы дополнительного пароструйного эжектора при изменении расхода рабочего пара на эжектор от 1500 кг/ч до 500 кг/ч и изменении параметров инжектируемого пара.

• 4.    Рассчитанные варианты режимов работы эжектора показывают, что все аппараты работают в необходимом диапазоне изменения давления в конденсаторе и расхода отсасываемого пара.

• 5.    Для повышения эффективности работы системы охлаждения турбин, рекомендуется проведение дополнительных исследований режимов работы градирни с целью увеличения перепада температуры охлаждающей воды при возможном снижении расхода охлаждающей воды до рабочего значения для конденсатора.