NOWE SYSTEMY.PDF

Nowe systemy odwadniające do zastosowania w

elektrowniach

Inż. Dypl. Ralph Stemme

W nowoczesnych elektrowniach, równocześnie ze wzrostem sprawności rosną

wymagania w stosunku do armatury odwadniającej. Przedstawiona tutaj armatura

wyróżnia się dużą odpornością na zużycie, szczelnym zamykaniem oraz niskimi

kosztami konserwacji, co przyczynia się do ekonomicznej eksploatacji elektrowni. W

niniejszym opracowaniu przedstawione zostaną charakterystyczne cechy tej

armatury.

Nowe pojemnościowe sondy poziomu, mogą ponadto niezależnie od ciśnienia i

temperatury wykrywać kondensat o bardzo małej przewodności. Dzięki temu możliwe

staje się odwadnianie w miejscach, gdzie dotychczas ograniczeniem była wysoka

temperatura kondensatu. Elementy instalacji zabezpieczone są przed

uszkodzeniami, które mogłyby być spowodowane przez nie wykryty kondensat.

Odwodnienie następuje tylko wtedy, gdy rzeczywiście w układzie zgromadzi się

kondensat. Wpływa to na zmniejszenie strat pary oraz równolegle osiąga się duże

bezpieczeństwo pracy.

Obecnie w elektrowniach, obok zapewnienia wysokiego stopnia dyspozycyjności i

niskich kosztów eksploatacji, ważne jest uzyskanie jej wysokiej sprawności. Wraz ze

wzrostem parametrów bloków energetycznych do poziomu ponad 270 bar i 580 ºC,

wzrosły również wymagania stawiane armaturze odwadniającej, znajdującej się w

obiegu para wodna – woda.

W tych układach dla różnych parametrów eksploatacji, mamy wiele procesów

odwadniania. Między innymi należy wspomnieć o odwadnianiu pojedynczych stopni

wstępnego podgrzewania, upustów pary w turbinach i systemach rurociągów.

Szczególnie istotne są odwodnienia rurociągów pary świeżej (FD – F risch d ampf), jak

i rurociągów pary wtórnie przegrzanej. W takich miejscach armatura odwadniająca

musi spełniać szczególne wysokie wymagania eksploatacyjne.

Cechą wspólną dla wszystkich układów odwodnień jest bezpieczne odprowadzenie

kondensatu, szczelne zamykanie, wysoka odporność na zużycie oraz łatwość

konserwacji. Dziś zawory odwadniające z reguły używane są jednocześnie także

podczas podgrzewania rurociągów, wskutek czego przepływające medium zmienia

się z wody oziębionej poniżej temperatury nasycenia poprzez 2-fazowy strumień

mieszaniny cieczy i parą nasyconą, aż do pary przegrzanej. Wskutek tego przy

ciągle wzrastających ciśnieniach różnicowych stawiane są szczególnie wysokie

wymagania co do trwałości części wewnętrznych.

Podczas odwadniania armatura powinna być właściwie regulowana. Dla przewodów

parowych w obszarze wysokiego ciśnienia zastosować można nowe niezawodne

sondy służące do wykrywania kondensatu, które umożliwiają kontrolowane

odwadnianie również w krytycznych miejscach, jak na przykład pierwszym stopniu

przegrzewacza pary (KZU). W przeszłości próby zastosowania sond dla wysokich

temperaturach zawodziły.

GESTRA Polonia Spółka z o.o., ul. Schuberta 104, 80-172 Gdańsk, Tel.: +48 58 306-10-10,

An Invensys Company

Fax: +48 58 306-33-00

1/1

Nowe systemy odwadniające do zastosowania w elektrowniach

Turbina

Turbina NP

Turbina SP

Zawór

nagrzewania

ZK 313

Rysunek 1. Odwodnienia w układzie turbiny

KZÜ - k alte Z wischen ü berhitzung - pierwszy stopień przegrzewacza pary

W niniejszym artykule omówiono w sposób szczegółowy wyłącznie zagadnienia

odwodnień rurociągów.

Zawory służące do nagrzewania i odwadniania

Zanim turbina w elektrowni parowej zostanie uruchomiona, rurociągi doprowadzające

parę muszą zostać opróżnione z wody i ogrzane do przewidzianej dla nich

temperatury rozruchowej. Rysunek 1 pokazuje przykład odwadniania instalacji

turbiny elektrowni konwencjonalnej. Dodatkowo następuje wygrzewanie przewodu

pary świeżej poprzez oddzielny zawór nagrzewania.

Układ odwodnienia składa się z dwóch niezależnych układów ( rysunek 2 ). Pierwszy

stanowi zawór odwodniający ZK, który usuwa kondensat podczas rozruchu i

ewentualnie dalszego nagrzewania. Armatura ta jest zamykana automatycznie po

określonym czasie lub też po osiągnięciu określonej temperatury w związanej z nią

instalacji. Otwarcie zaworu następuje najwcześniej przy zatrzymaniu bloku

energetycznego. Równolegle do tego sposobu postępowania istnieje możliwość

regulacji odwadniania przy zastosowaniu sond poziomu, o których będzie mowa

później.

Drugi układ odwodnienia ma na celu ciągłe odwadnianie podczas ruchu, gdyż

wskutek strat ciepła, w przewodach powstają minimalne ilości kondensatu.

Kondensat usuwany jest przez odwadniacze termostatyczne. To ciągłe odwadnianie

konieczne jest, aby wykluczyć podnoszenie się kondensatu w przewodach

odwadniających

GESTRA Polonia Spółka z o.o.

2/2

Nowe systemy odwadniające do zastosowania w elektrowniach

Armatura

odcinająca

Odwadniacz

Zawór odwadniający ZK

Rysunek 2. Odwodnienie rozruchowe z odwodnieniem ciągłym.

Komora

wirowa

Grzybek

sterujący

Grzybek

sterujący

Krawędz

sterujący

Otwór tulei

Tuleje

nieodwrócone

Komora wirowa

tuleje

wzajemnie

odwrócone

Rysunek 3. Promieniowa dysza stopniowa ZK®, ZK 29 ∆p max. 100 bar

Określone stany pracy turbozespołu mogą prowadzić do gwałtownego spadku

ciśnienia w układach parowych, co powoduje odparowanie kondensatu. Kondensat

ten mógłby przemieszczać się do gorących przewodów parowych i powodować tam

uszkodzenia o charakterze szoku termicznego. Uszkodzenia mogłyby wystąpić

między innymi w szybko zamykających zaworach regulacyjnych przed turbinami.

GESTRA Polonia Spółka z o.o.

3/3

Nowe systemy odwadniające do zastosowania w elektrowniach

Wersje zaworów

Armatura odwadniająca powinna spełniać wysokie wymagania ze względu na

możliwość jej zużycia. Woda o temperaturze bliskim punktowi wrzenia przepływa

przy wysokim ciśnieniu różnicowym poprzez armaturę. Podczas rozprężenia

następuje odparowanie, które rozpędza cząsteczki wody do ogromnych prędkości,

wskutek czego mogą one w bardzo krótkim czasie doprowadzić do zużycia

erozyjnego części wewnętrznych zaworu. Podobne ciężkie warunki mają miejsce,

gdy pod koniec fazy odwadniania mieszanina wodno-parowa przepływa z wysoką

szybkością w kierunku do zaworów. Zniszczone, wskutek przepływu medium,

powierzchnie uszczelniające zaworu powodują, przez cały czas eksploatacji bloku

energetycznego straty pary, aż do czasu, gdy będzie możliwe jego zatrzymanie i

przeprowadzenie naprawy.

Aby uzyskać dużą trwałość zaworu, w praktyce wprowadza się w zaworach

następujące zabiegi konstrukcyjne:

- wielostopniowe zmniejszanie ciśnienia,

- podzielenie natężenia przepływu na wiele strumieni cząstkowych,

- zachowanie wielostopniowego zmniejszania ciśnienia przy otwarciu

częściowym,

- przetworzenie energii przepływu na ciepło poprzez intensywne zawirowanie,

- ułatwienie wymiany wszystkich części wewnętrznych wraz z gniazdem,

- ochronę powierzchni uszczelniających poprzez zastosowanie krawędzi

sterujących lub poprzez gniazdo tandemowe.

Warunki te spełniają zawory regulacyjne z promieniową dyszą stopniową ZK.

Rysunek 3 pokazuje budowę takiej 3 stopniowej dyszy dla ciśnień różnicowych do

100 bar. Składa się ona z wsuniętych na siebie tulei z dużą ilością promieniowych

otworów. Poprzez przekręcenie tulei uzyskane zostaje, za pomocą leżących między

nimi komór wirowych wielostopniowe rozprężanie, przy czym następuje jednoczesny

podział na wiele strumieni cząstkowych. Ponadto możliwe jest poprzez zmianę

położenia tulei uzyskanie różnych wartości k VS i różnych charakterystyk.

Szczelne gniazdo grzyba sterującego i wymienialny pierścień gniazda w obudowie

chronione są przed zużyciem erozyjnym przez krawędź sterującą przy grzybie

sterującym. Podczas zamykania następuje wcześniejsze zamknięcie otworów w

zestawie tulei przez krawędź sterującą poprzedzają uszczelnienie gniazda.

Zazwyczaj niemożliwa do uniknięcia duża prędkość strumienia medium powodująca

erozję w części uszczelniającej, przy zastosowaniu tej konstrukcji nie jest w stanie

krótko przed zamknięciem spowodować żadnych szkód. To samo dotyczy procesu

otwierania.

GESTRA Polonia Spółka z o.o.

4/4

Nowe systemy odwadniające do zastosowania w elektrowniach

Rysunek 4. ZK 29 PN 160 DN 50

Jak to zostało powyżej opisane, właściwa konstrukcja i odpowiednie kierowanie

strumienia prowadzi do uzyskania długiego okresu trwałości i absolutnie szczelnego

zamknięcia. Natomiast materiały i jakość powierzchni w badaniach doświadczalnych

wykazały tylko różnice w stopniu ich odporności na zużycie. Na rysunku 4 widoczny

jest zwarty kształt promieniowej dyszy stopniowej zaworu ZK®. Po przyspawaniu

zaworu wszystkie części wewnętrzne można bezproblemowo, po usunięciu nasadki

sprawdzić lub jeśli to konieczne wymienić.

Zawory odwadniające dla przewodów pary świeżej poddawane są ciśnieniom

różnicowym wyższym niż 100 bar, dlatego też konieczne są bardziej kosztowne

urządzenia dławiące. W tym wypadku nie wystarczy już zastosowanie jedynie

krawędzi sterującej dla otwierania i zamykania armatury.

GESTRA Polonia Spółka z o.o.

5/5

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: