ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Эксплуатация воздушных конденсаторов совместно с паровыми турбинами в силовых установках из "Аппараты воздушного охлаждения" На рис. VI-7 приведены результаты сравнительных испытаний двух воздушных конденсаторов паровых турбин привода центробежных компрессоров природного газа н азотоводородной смеси в крупнотоннажном производстве аммиака. В табл. VI-2 даны некоторые параметры работы АВО на номинальном режиме = 32 кПа и / = 70,2 С. [c.133] При дальнейшем повышении температуры атмосферного воздуха разрежение уменьшается, достигая на втором АВО минимального значения 56 кПа при t = 33 °С. Уменьшение разрежения приводит к повышению расхода пара. Например, для второго АВО в период дневного времени работы с 12 до 18 ч перерасход пара на турбине достигает 8% от номинального значения (см. рис. VI-6). Следует отметить, что с ростом давления конденсации увеличение расхода пара необходимо для поддержания постоянной мощности турбины и осуществления работы компримирующего оборудования в пределах технологического регламента. [c.134] Воздух попадает в вакуумную систему с отработавшим паром и через неплотности вакуумной системы. Относительное количество воздуха, поступающего с паром, невелико, поэтому объем удаляемого из конденсатора воздуха зависит от плотности вакуумной системы, которая определяется конструкцией и размерами турбинной установки, герметичностью при сборке системы, арматуры и фланцевых соединений. [c.135] При повышенном содержании в отработавшем паре инертных примесей температура конденсации пара снижается. В этом случае конденсат как бы переохлаждается и имеет температуру ниже температуры насыщения. Если переохлаждение конденсата возможно при t -С ip, то снижение температуры конденсации при расчетной температуре охлаждающего воздуха свидетельствует об уменьшении парциального давления водяного пара в смеси либо о нарушении плотности системы или неудовлетворительной системе отвода инертов. Так как в конденсаторах осуществляется гидростатический отбор флегмы, а поступление свежего пара в АВО определяется интенсивностью процесса теплообмена, повышенное содержание неконденсирующихся примесей может приводить к созданию зон с резко пониженными значениями авн. [c.135] В присутствии примесей процесс теплопередачи определяется уже не скоростью отвода тепла, выделяющегося при конденсации, а, главным образом, интенсивностью движения частиц пара из центральной части трубок к поверхности, на которой происходит конденсация. Движение пара обусловлено как диффузией, так и конвективным обменом. Скорость движения пара к поверхности определяется разностью парциальных давлений у поверхности и в основной массе. В процессе конденсации воздух концентрируется у поверхности охлаждения и создает дополнительное сопротивление движению пара к поверхности. Ограниченный приток пара к поверхности постепенно вызывает увеличение толщины экранирующего слоя инертных газов, поэтому коэффициент теплоотдачи снижается. В парогазовой смеси всегда присутствует некоторое количество инертных примесей даже после эффективного их удаления, что приводит к уменьшению парциального давления водяного пара н снижению температуры к. а следовательно плотности теплового потока на теплообменных секциях. [c.135] Даже 1% инертных примесей снижает коэффициент теплоотдачи авн почти на 50%- Если в водяных конденсаторах уменьшение Овн на 50—60% значительно влияет на среднее значение коэффициента теплопередачи, то в АВО это влияние заметно меньше, так как при авн 2500—3700 Вт/(м2-К) коэффициент теплопередачи Кф почти полностью определяется значением а . Таким образом, без учета 50%-ного снижения авн имеем авн = 5000—7400 Вт/(м2-К), что соответствует общепринятым значениям коэффициентов теплопередачи при конденсации чистых насыш,енных водяных паров. Поэтому можно сделать весьма важный практический вывод в конденсаторах воздушного охлаждения присутствие неконденсирующихся примесей оказывает значительно меньшее влияние на коэффициент теплопередачи, чем в конденсаторах, охлаждаемых водой. Однако влияние примесей тем не менее следует учитывать, так как по мере выделения влаги парциальное давление инертов постоянно увеличивается, что может привести к авн 2500— —3700 Вт/(м2-К). [c.136] Рассмотрим экспериментальные материалы, свидетельствующие о влиянии инертных примесей на плотность теплового потока в конденсаторах. На рис. VI-8 приведены зависимости q = f l) для конденсаторов фирмы GEA, испытанных в условиях Невинномысского производственного объединения Азот . Выбранные для анализа секции перед проведением испытания были предварительно промыты значения (ир)уя для конденсатора и дефлегматора оставались постоянными по длине и соответственно составляли 6,07 кг/(м -с) и 7,04 кг/(м2-с), что исключало влияние сСн. п на характер протекания зависимости q = f(l). [c.136] Степень герметичности установки в течение времени может изменяться, поэтому ее необходимо контролировать, определяя скорость падения разрежения при отключенной системе отбора неконденсирующих газов. [c.137] Скорость падения разрежения зависит от типа АВО, паровой нагрузки, температуры охлаждающего воздуха. Из всех факторов температура является решающей, поэтому контролировать следует при температурах, близких к расчетным, или при тех ее значениях, при которых параметры Я и незначительно отклоняются от номинальных. Количественный контроль величины неконденсирующихся примесей целесообразно производить непосредственным измерением, установив стандартную диафрагму на трубопроводе между отсосом и эжектором. [c.137] Коэффициент теплопередачи конденсаторов водяного пара зависит от скорости пара, направления его движения и пленки, паровой нагрузки. Влияние скорости движения пара на теплопередачу со стороны конденсирующего продукта становится ощутимо при скоростях движения более 100—150 м/с и существенно зависит от давления. При малых давлениях Рк 10—20 кПа и скоростях пара 50—100 м/с коэффициент теплоотдачи а.вн движущегося пара близок к коэффициенту неподвижного пара. [c.137] При совпадении направления движения пара и пленки конденсата поверхностное трение между движущимся паром и пленкой приводит к ускорению течения пленки, ее толщина уменьшается, снижается термическое сопротивление, а коэффициент теплопередачи возрастает. При встречном движении пара и пленки конденсата в дефлегматоре коэффициент теплопередачи по сравнению с таковым в конденсаторе становится ниже. С уменьшением паровой нагрузки АВО коэффициент теплоотдачи вн снижается, но его уменьшение связано не с изменением скорости движения пара, а с относительным увеличением инертных примесей. [c.137] Гидродинамическое или паровое сопротивление АВО зависит от многих факторов, но в основном определяется отношением квадрата скорости потока к его удельному объему. Увеличение этого параметра приводит к снижению давления конденсации, а следовательно и давления водяного пара, температуры конденсации и, при прочих равных условиях, логарифмической разности температур на последующих участках поверхности теплообмена. В воздушных конденсаторах повышение парового сопротивления в процессе эксплуатации может быть связано с отглушнванием части теплообменных труб, образованием заливных зон и гидравлических пробок при деформации труб, дефектами монтажа. [c.138] В условиях эксплуатации эти факторы взаимосвязаны, поэтому выявление тех или иных соотношений и причин уменьшения разрежения возможно только на базе тепловых и аэродинамических испытаний конкретного АВО или системы воздушной конденсации. Ниже приводятся некоторые результаты промышленных испытаний конденсаторов водяного пара. [c.138] Испытания конденсаторов фирмы GEA (характеристик приведены в табл. 1-5 и 1-6) показали, что среднее значение массовой скорости (чр)уз составляет 7,1 кг/(м -с) зто ниже проектной величины на 17% коэффициент теплопередачи Кф составляет 39,5 Вт/(м -К), что ниже расчетной на 10%. Экспериментальная зависимость коэффициента теплопередачи от массовой скорости приведена на рнс. VI-9. [c.138] Основная причина уменьшения Кф и предела устойчивой работы заключалась в падении производительности вентиляторов вследствие повышения аэродинамического сопротивления теплообменных секций, вызванного накоплением отложений на оребренной поверхности. Температура конденсации отличалась от расчетной всего на 1,5—2 °С, что свидетельствует о хорошей плотности вакуумной системы, удовлетворительной работе отсоса неконденсирующихся примесей и об отсутствии повышения парового сопротивления или утолщения пленки конденсата. Это обеспечило высокие значения коэффициента теплоотдачи вн, который в период испытаний разных аппаратов находился в пределах 5500—7500 Вт/(м -К). [c.139] В условиях эксплуатации при снижении или повышении мощности паровой турбины регулятор увеличивает или уменьшает расход пара, и АВО работают при переменной паровой нагрузке. Любое увеличение Рк, вызванное недостатком охлаждающего воздуха, ростом его температуры, увеличением количества конденсирующихся примесей и т. д., влечет за собой повышение паровой нагрузки. [c.139] Зависимость изменения теплового потока на АВО от температуры атмосферного воздуха при определенных параметрах конденсации Рк и t приведена на рис. VI-10. [c.139] Опыт эксплуатации конденсаторов воздушного охлаждения в условиях крупнотоннажных производств показывает, что прн одном и группе АВО, предназначенных для совместной эксплуатации с турбинами, паровая нагрузка аппаратов неодинакова. Например, в условиях Невинномысского производственного объединения Азот четыре компрессорных установки, несмотря на примерно одинаковые коэффициенты теплопередачи, обеспечивают расчетные параметры конденсации Рк и при t = 22—29 °С (табл. VT-3). При этом значение теплового потока колеблется в пределах 12,3—45,7 МВт. Объединение выхлопных коллекторов в дополнительные трубопроводы позволит перераспределить паровую нагрузку между АВО и повысить их эффективность. [c.141] На рис. VM 1 приведены зависимости Q — для четырех АВО, которые позволяют определить величину недостающего или избыточного теплового потока. Знак минус (правое поле графика от точки а) указывает на то, что конденсатор эксплуатируется при давлении и температуре конденсации выше номинальных, знак плюс (левое поле) свидетельствует о том, что давление конденсации ниже нормы и аппарат дополнительно может рассеить AQ Вт тепла. [c.141] Основным условием правильного определения предельной температуры атмосферного воздуха, до которой обеспечивается устойчивая совместная работа конденсаторов, является равенство абсолютных значений AQ. В нашем примере объединение коллекторов позволяет всей системе работать в оптимальных условиях до ii = 25,6 °С. [c.141] Вернуться к основной статье