Эжекторы ХТЗ. 
Парогазотурбинные установки: эжекторы конденсационных установок

В эжекторах Харьковского турбинного завода, как и в ранее рассмотренных конструкциях, пароструйные аппараты ступени встроены в общий с охладителями корпус. На рис. 2.8 в качестве примера представлен эжектор ЭПО-3−75 (ЭП-3−25/75). Эжектор имеет три ступени сжатия с промежуточным и конечным охлаждением отсасываемой паровоздушной смеси, состоит из следующих основных узлов: сварного корпуса; трубной системы; сопловой коробки и водяной камеры; сопл и диффузоров [29]. Корпус эжектора состоит из трех объединенных общими (нижним и верхним) фланцами сваренных между собой цилиндрической формы обечаек, в которых размещены три ступени охладителя.

Рис. 2.8. Эжектор основной типа ЭПО-3−75 (ЭП-3−25/75) ХТЗ:

1 — корпус; 2 — крышка с соплами и диффузорами; 3 — воздухомер дроссельный; 4 — трубная система; 5 — камера водяная; А — вход паровоздушной смеси; Б — выход воздуха; В — подвод рабочего пара; Г — вход охлаждающего конденсата; Д — выход охлаждающего конденсата; Е — присоединение гидрозатворов Трубная система состоит из трех пучков охлаждающих трубок 0 19×1 {/-образной формы, развальцованных в трубной доске. Для обеспечения интенсивной конденсации пара и охлаждения паровоздушной смеси каждый трубный пучок разделен горизонтальными перегородками на несколько отсеков, формирующих несколько ходов паровоздушной смеси. В нижнем фланце корпуса по ступеням имеются отверстия для перетока конденсата через перепускные трубы из ступени III в II и из II в I. Трубная система при помощи воротниковых шпилек крепится к нижнему фланцу корпуса и устанавливается на водяной камере.

Водяная камера сварной конструкции состоит из днища с входным и выходным фланцами, перегородок, приваренных к днищу, соответствующих ходам охлаждающей воды, и общего фланца, к которому крепится корпус с трубной системой.

Сопловая коробка эжектора состоит из трех камер, собранных на общем фланце. К всасывающей камере ступени I приварен входной приемный патрубок паровоздушной смеси; в верхней части каждой камеры имеются соответствующие гнезда под паровые сопла, а во фланце — вырезы для прохода паровоздушной смеси во вторую и третью камеры. Кроме того, во фланце крышки имеется три посадочных отверстия для установки в них диффузоров.

Сопла и диффузоры расположены по центральной продольной оси корпуса каждой ступени. Сопла выполнены из нержавеющей стали, а диффузоры латунные состоят из двух частей, которые помещены в специальные трубы, препятствующие проходу паровоздушной смеси между наружной стенкой диффузора и крайним рядом охлаждающих трубок.

Паровоздушная смесь, поступающая во всасывающую камеру эжектора, увлекается струей пара, выходящей из сопла через камеру смешения в диффузор ступени I. При движении смеси по диффузору происходит сжатие смеси до давления, устанавливающегося в охладителе ступени I.

Выходящая из диффузора смесь поступает по трубе в нижнюю часть корпуса и проходит в охлаждающие пучки труб, направляясь по перегородкам вверх и омывая внешнюю поверхность охлаждающих трубок. При этом происходит конденсация пара, находящегося в смеси, а оставшаяся часть ее проходит во всасывающую камеру к входной части диффузора ступени II.

Движение смеси в ступенях II и III сжатия происходит аналогично первой ступени. После сжатия в диффузоре ступени III смесь через конечный охладитель удаляется в атмосферу.

Образовавшийся конденсат из ступени III отводится конденсатным трубопроводом — перепускными трубами в охладитель ступени II, в котором часть его испаряется, а другая (большая) часть смешивается с конденсатом ступени II, после чего поступает в охладитель ступени I и оттуда отводится в конденсатор.

Запасной слив конденсата из охладителя ступени III осуществляется в открытую воронку через гидравлический затвор.

При нормальной работе эжектора через свободный слив конденсат отводиться не должен. При пусках эжектора, когда давление в охладителях повышено и нормальный отвод конденсата из ступеней охладителей затруднен, конденсат из ступени III может сливаться через воронку. Расход конденсата через слив во время нормальной работы эжектора указывает на неисправность трубной системы или дренажа. Охлаждающий конденсат из конденсатора поступает сначала в трубки охладителя ступени I, затем последовательно в охладители ступеней II и III. Такое движение конденсата обеспечивается соответствующим расположением направляющих перегородок водяной камеры. Проходя по трубкам охладителей, конденсат нагревается за счет теплоты конденсируемого пара.

Пароструйный трехступенчатый эжектор ЭПО-3−75 рассчитан для работы на паре с параметрами р = 0,49 МПа (5,0 кгс/см²), г_р= 158 °C при расходе 1000 кг/ч, который распределяется по ступеням следующим образом: I ступень 160 кг/ч; II ступень 320 кг/ч; III ступень 520 кг/ч (см. табл. 2.2). Эжектор при указанных параметрах и работе на паровоздушной смеси с расходом 25 кг/ч воздуха создает в приемном патрубке разрежение, соответствующее давлению 2,75 кПа. Расчетному перегрузочному режиму работы эжектора соответствует давление 5,4 кПа при расходе воздуха 75 кг/ч.

Корпус эжектора, водяная камера и крышка выполнены сварными из листовой стали ВСтЗсп. Охладители — из латунных (JI68) или медно-никелевых (МНЖ5−1) трубок 0 19×1; наибольшая длина трубок 2468 мм, наименьшая — 2278 мм, общее количество трубок 250.

2.3.3. Эжекторы УТЗ Уральский турбинный завод выпускает 2 типа пароструйных эжекторов: ЭПО-3−135, ЭПО-3−200 [27]. Ранее УТЗ выпускал эжекторы ЭП-3−2 (ЭП-3−3) (см. рис. 2.9), конструктивное исполнение которых (взаимное расположение пароструйного аппарата и охладителей) аналогично пароструйным эжекторам ЛМЗ — ЭП-3−700.

Рис. 2.9. Эжектор ЭП-3−3 УТЗ:

А — вход паровоздушной смеси; Б — подвод рабочего пара;

Д, Е — вход-выход охлаждающей воды; I, II, III — ступени эжектора Проточные части и охладители всех ступеней эжектора расположены вертикально в общем стальном корпусе с внутренними перегородками, разделяющими ступени между собой. В верхней части корпуса расположена сопловая коробка, состоящая из трех раздельных камер, в которых крепятся рабочие сопла и соединенные между собой камеры смешения и диффузоры. Внутри парового пространства каждого из охладителей выполнены перегородки, направляющие течение пара. Вторая и третья камеры верхней крышки эжектора имеют в нижнем днище отверстия, через которые паровоздушная смесь поступает в следующую ступень эжектора. По мере движения паровоздушной смеси в ступенях эжектора ее давление постепенно повышается от давления в конденсаторе до примерно ПО кПа на выхлопе эжектора. В нижней части корпуса эжектора расположены горизонтальная трубная доска, в которой крепятся (У-образные трубки охладителей. Трубная доска устанавливается на нижнюю водяную камеру. Охладители выполнены двухходовыми по охлаждающему конденсату, причем охладители И и III ступени относительно ступени I включены параллельно. Перепуск дренажа осуществляется каскадно через гидрозатворы за охладителем каждой ступени.

Многолетняя эксплуатация эжектора ЭП-3−2 (ЭП-3−3) выявила ряд существенных недостатков данной конструкции эжектора, в частности, перетечки паровоздушной смеси между ступенями, что существенно укорачивало длину рабочей характеристики эжектора. С 1977 г. в паротурбинных установках завода устанавливаются только основные эжекторы типа ЭПО-3−135 и ЭПО-3−200.

Новый эжектор УТЗ ЭП-3−135 выполнен с выносными охладителями (пароструйный аппарат расположен отдельно от охладителей эжектора). У эжектора ЭПО-3−200 охладители представляют собой теплообменник типа «труба в трубе».

Эжектор ЭПО-3−135 (рис. 2.10) представляет собой пароструйный аппарат с тремя ступенями сжатия и промежуточного охлаждения паровоздушной смеси. Каждый из трех охладителей представляет собой поверхностный пароводяной теплообменный аппарат с цельносварным корпусом, выполненным заодно с водяными камерами и камерой всасывания. Одноходовые трубные пучки охладителей образованы прямыми трубками, развальцованными с обеих сторон в трубных досках. Модификации эжектора отличаются материалом трубок поверхности теплообмена — латунь в первой и нержавеющая сталь во второй модификации. В рабочем положении для интенсификации теплообмена трубные пучки охладителей ориентированы наклонно (с углом 10° к горизонту) благодаря специальной конструкции опор, на которых устанавливается эжектор. Подвод паровоздушной смеси производится тангенциально в кольцевые камеры со смещением относительно раздающих окон во внутренних обечайках корпусов. Конструкция эжектора обеспечивает компенсацию температурных расширений, для чего со стороны выходной водяной камеры выполняется подвижное крепление опоры эжектора к опорным конструкциям. Имеется также возможность осмотра, очистки или подвальцовки трубок поверхности теплообмена без разборки эжектора, для чего крышки водяных камер выполнены откидными.

Рис. 2.10. Основной эжектор ЭПО-3−135 УТЗ:

Л — подвод рабочего пара; Б, JI — подвод и отвод охлаждающего конденсата; К — подвод паровоздушной смеси; Я, Г, В — отвод конденсата рабочего пара из I, II и III ступеней Паровоздушная смесь поступает в камеру всасывания I ступени, после сжатия в диффузоре и охлаждения с частичной конденсацией в охладителе ступени I последовательно проходит II и III ступени сжатия и отводится в атмосферу. Образовавшийся конденсат отводится из каждого охладителя отдельным гидрозатвором: из охладителей I и II ступеней (см. рис. 1.3, а со с. 18) — в паровое пространство конденсатора, из охладителя III ступени — в открытую воронку. Основной конденсат подводится к охладителю I ступени, проходит последовательно через трубные пучки охладителей всех ступеней и отводится из эжектора.

Эжектор ЭПО-3−200 (рис. 2.11) состоит из трех ступеней сжатия, причем ступень I выполнена из двух одинаковых эжекторных групп,.

Рис. 2.11. Эжектор ЭПО-3−200 УТЗ соединенных параллельно, каждая со своим охладителем, а II и III ступени содержат по одной эжекторной группе с охладителем. Каждый из четырех одинаковых охладителей состоит из семи концентрично установленных друг в друга труб из углеродистой стали диаметром (57×3,5)…(219×7) мм [27].

Сечение центральной трубы перекрыто обтекателями, остальные трубы соединены сваркой таким образом, что образуется по три чередующихся кольцевых канала для прохода паровоздушной смеси попарно и охлаждающего конденсата. Установкой обтекателей и скруглением сварных соединений труб каналов достигается безударный характер натекания паровоздушной смеси при входе в охладитель. В сочетании с соосным расположением охладителя и диффузора и продольным течением паровоздушной смеси такая конструкция охладителя позволяет избежать образования застойных зон и обеспечивает высокую интенсивность конденсации. Слив конденсата рабочего пара из охладителей I и II ступеней эжектора через разделенный по ступеням гидрозатвор производится в конденсатор, а охладитель ступени III имеет атмосферный слив с гидрозатвором. Для пропуска охлаждающего конденсата эжектор снабжен двумя нижними (Б и В) и двумя верхними (Г и Д) водяными камерами, каждая из которых соединена тремя трубами с кольцевыми каналами каждого из двух параллельно включенных по основному конденсату охладителей.

В зависимости от расхода основного конденсата, определяемого типом турбины, охладители могут быть соединены в двух вариантах. При включении охладителей по первому варианту все они соединены по основному конденсату параллельно (одноходовой вариант), в этом случае основной конденсат подводится к двум нижним водяным камерам (Б и В), проходит параллельно через все охладители и отводится из двух верхних водяных камер (Г и Д). Расход основного конденсата в этом варианте меняется в пределах 125…500 т/ч.

При соединении охладителей по второму варианту параллельные по основному конденсату охладители ступени I включены последовательно с параллельными по основному конденсату охладителями II и III ступеней (двухходовой вариант). В этом случае основной конденсат подводится к нижней водяной камере Б и отводится из верхней водяной камеры Г охладителя ступени I, затем перепускается к верхней водяной камере Д и отводится от эжектора из нижней водяной камеры В охладителей II и III ступеней. Интервал расходов охлаждающего конденсата в этом варианте 70…250 т/ч. Недостатком конструкции является ее низкая ремонтопригодность.