Стендовые исследования влияния режимных параметров на безопасность эксплуатации паротурбинных воздухоохлаждаемых конденсаторов при отрицательных температурах наружного воздуха

Процессы конденсации нашли широкое распространение в различных отраслях промышленного производства и, в частности, в электроэнергетике, где по данным экспертов отвод теплоты в термодинамических циклах паротурбинных установок (ПТУ), работающих в составе комбинированных парогазовых установок (ПГУ) и автономно, в XXI веке будет осуществляться, в основном, в воздухохлаждаемых конденсаторах (ВК). Вместе с тем, использование ВК в составе паротурбинных установок, эксплуатируемых в климатических условиях, характерных для Российской Федерации (РФ), обусловливает актуальность задач, решение которых направлено на обеспечение их безопасной эксплуатации при отрицательных температурах наружного воздуха. Одной из таких задач является обеспечение продолжительной безопасной эксплуатации ВК, при которой образование льда на внутренней поверхности теплообменных труб сведено к минимуму. Для проведения исследования использовался научно-учебный экспериментальный стенд «Паротурбинный воздухоохлаждаемый конденсатор». В статье представлена совмещенная принципиальная и измерительная схема научно-учебного стенда, а также дано краткое описание конструкции ВК. Определены режимы проведения опытов, а также разработаны методики обработки опытных данных и анализа полученных результатов. В рамках исследования проведены опыты в 18 установившихся режимах работы научно-учебного стенда. При этом значения основных режимных параметров ВК варьировались в следующих пределах: температура охлаждающего воздуха на входе в ВК — от минус 11,5°C до минус 1,8°C; кратность охлаждения — от 176 до 790. Относительное массовое содержание воздуха в паре изменялось от 0,051% до 0,12%. Выполнен анализ полученных опытных данных, на основе которого установлена зависимость, позволяющая для различных отрицательных значений температур охлаждающего воздуха на входе в ВК определить наибольшее значение кратности охлаждения, при котором возможна его продолжительная безопасная эксплуатация. Приведен алгоритм использования полученной зависимости.

1. Air Cooled Condenser Market 2023-2029: Mergers and Acquisitions, and Business Opportunities, Expansion Plans by top companies – ENEXIO, SPX Dry Cooling, EVAPCO, Hamon [Электронный ресурс] // URL: https://www.digitaljournal.com/pr/air-cooled-condenser-market-2023-2029-mergers-and-acquisitions-and-business-opportunities-expansion-plans-by-top-companies-enexiospx-dry-coolingevapcohamon (дата обращения 30.11.2023).

2. ИТС 20–2016. Промышленные системы охлаждения. «Информационная компания «Кодекс»: Электронный фонд правовых и нормативно-технических документов [Электронный ресурс] // URL: https://docs.cntd.ru/document/1200143292 (дата обращения 03.03.2024).

3. Воздушно-конденсационные установки в тепловой энергетике (обзор). О. О. Мильман, П. А. Афанасьев. Теплоэнергетика 2020; 12: 15 – 36.

4. India brings its first coal-fired TPP with air-cooled condenser into operation [Электронный ресурс] // URL: https://globalenergyprize.org/en/2023/04/06/india-brings-its-first-coal-fired-tpp-with-aircooled-condenser-into-operation/ (дата обращения 30.11.2023).

5. Лейзерович А. Ш. В Египте завершено сооружение трёх крупнейших в мире парогазовых ТЭС. Энергохозяйство за рубежом 2019; 5 (306): 19 – 21.

6. New Capital Power Plant [Электронный ресурс] // URL: https:// orascom.com/projects/new-capital-power-plant/#:~:text=New%20Capital%20Combined%20Cycle%20Power,including%20all%20auxiliaries%20and%20ancillaries (дата обращения 30.11.2023).

7. Саламов А. А. Египетский мегапроект. Энергетика за рубежом 2020; 2: 39– 42.

8. Sewaren 7 Combined-Cycle Power Plant, Woodbridge, New Jersey [Электронный ресурс] // URL: https://www.powertechnology.com/projects/sewaren-7-combined-cycle-power-plant-woodbridge-new-jersey/ (дата обращения 03.03.2024).

9. Экспериментальное исследование переохлаждения конденсата на модели воздухоохлажадемого конденсатора. В. А. Суханов, А. П. Безухов, И. А. Богов, Н. Ю. Донцов, И. Д. Волковицкий, В. В. Толмачев. Теплоэнергетика 2016; 1: 19 – 25.

10. Расчётно-экспериментальные исследования теплообмена в модели воздухоохлаждаемого конденсатора. В. А. Суханов, И. А. Богов, А. П. Безухов, В. В. Толмачев. Электрические станции 2016; 4: 23 – 28.