Рекомендации по оптимизации схем хладоснабжения кондиционеров при использовании пароводяных эжекторных холодильных машин на электростанциях

КШСТЕКТМ ЭНЕРГЕТИКИ I ЭЛЕНТРИ»ИК«иии СССР ГЛАВНОЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ПО НАЛАДНЕ. СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ) ТЕХНОЛОГИИ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ И СЕТЕИ "С0ЮЗТЕХЭНЕРГ0"

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОПТИМИЗАЦИИ СХЕМ ХЛАДОСНАБЖЕНИЯ КОНДИЦИОНЕРОВ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПАРОВОДЯНЫХ ЭЖЕКТОРНЫХ ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИН НА ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

СОЮЭТЕХЭНЕРГО Москва Ш87

- II -

Рис Л. Закрытая схема хладоснабжения кондиционеров с барометрическим отводом холодной воды и конденсата:

I - испаритель холодильной машины; 2 - главный эжектор I секции испарителя; 3 - .главный эжектор П секции испарителя; 4 - главный конденсатор холодильной машины; 5 - вспомогательный эжектор I ступени; б - вспомогательный эжектор П ступени; 7 - вспомогательный конденсатор I ступени; 8 - вспомогательный конденсатор П ступени;

9 - рабочий пар; 10 - клапан (вентиль) с электромагнитным приводом (отсечной); II - регулирующий клапан "после себя"; 12 - предохранительный клапан; 13 - уравнительный трубопровод; 14 - гидрозатвор хладоносителя; 15 - съемный лючок: 16 - бак холодной воды; 17 - химически обессоленная (очищенная) вода; 18 - трубопровод перелива бака: 19 - насос холодной воды; 20 - поверхностные теплообменники блока тепломассообмена кондиционера; 21 - узел регулирования подачи хладоносителя к кондиционеру Сс клапаном 27ч931нж); 22 - регулирующий клапан "до себя"; 23 - гидрозатвор конденсата; 24 - конденсат в цикл станции; 25 - загрязненный конденсат; 26 - от напорных циркуляционных водоводов; 27 - фильтр;

28 - насос охлаждающей воды; 29 - к сбросным циркуляционным водоводам; 30 - подпит очная вода циркуляционной системы; 31 - регулирующий клапан подмеса^ 32 - ^воздухоотделитель; 33 - насос сы-

Н" - нормальный уровень; Н_сл - высота гидрозатвора

II. При реализации СКВ с* ПЭХМ в соответствии с рис Л необходимо выполнять следующие требования:

ИЛ. Подвод рабочего пара к ПЭХМ осуществлять от надежного источника, давление в котором примерно на 0,3 МПа (3 кгс/см^) выше указанного в паспорте завода - изготовителя машины. Это позволит обеспечить устойчивую работу машины при кратковременном повышении температуры охлаждающей воды, засорении конденсатора, увеличении присоса воздуха и др.

Температура пара не должна превдаать 250°С (оптимальный перегрев пара 30-50°С), при подаче на машину влажного пара со степенью сухости ниже 94,6 предусмотреть его эффективное осушение (сепарацию, подогрев в электропароперегревателе и др.).

На общем трубопроводе подвода рабочего пара к ПЭХМ предусмотреть расходомер, регулирующий клапан II (см. рис Л) поддержания избыточного давления пара перед эжекторами машины в диапазоне 0,5-1,0 МПа (5-10 кгс/смг) с точностью 30 кЛа (0,3 кгс/см^), предохранительный клапан 12 (при возможности увеличения давления пара выше разрешенного заводом-изготовителем) и отсечной клапан 10, автоматически прекращающий доступ пара к машине при возникновении аварийных режимов.

-12-

35 - оросительная камера кондиционера; 36 - насос оросительной камеры; 37 - холодная вода к кондиционеру; 38 - отепленная вода от кондиционера; 39 - трубопровод перелива системы хлад ©снабжения; 40 - фланцы для установки эаглушш; 41 - химически очищенная вода питьевого качества;

И_от - уровень в разбрызгивающих трубах; H_T06~ уровень в трубо-г' проводах отепленной воды; Н_от - высота гидрозатворе

(Остальные обозначения см.рис.I)

- 13 -

Рис.З. Открытая схема хладоснабжения кондиционеров с откачкой холодной вода и конденсата насосами:

42 - бак отепленной воды; 43 - насос отепленной вода; 44 - регулирующий клапан уровня в испарителе; 45 - конденсатный насос; 46 -регулирующий клапан уровня в конденсаторе

(Остальные обозначения - см.рис.I и 2)

11.2.    Предусматривать установку ПЭХЫ на высоте при которой обеспечивается барометрический отвод холодной вода и конденсата при всех возможных режимах работы СКВ. Высота гидравлических затворов Н_х и Н_к в барометрических трубах, определенная по формуле 5.14 [5J при гидравлическом сопротивлении труб 14,7 кПа (0,15 кгс/см^), барометрическом давлении 101 кПа (760 ш рт.ст.), давлении в испарителе 757 Па (5,7 мм рт.ст., что соответствует температуре кипения 3%) и давлении в конденсаторе 4920 Па

(37 мм рт.ст.), составляет порядка 12 м.

11.3.    Выполнять требование завода - изготовителя ПЭХЫ о необходимой высотной привязке подводящего и отводящего коллекторов хладоносителя к оси испарителя, при которой обеспечивается создание гидрозатворов и работоспособность машины при отключении части секций испарителя.

- 14 -

-15-

Рис.4. Схема технологических трубопроводов холодильной станции

с барометрическим отводом холодной воды и конденсата:

47 - эжектор циркуляционной системы; 48 - расширитель; 49 - к холодильной машине; 50 - от холодильной машины

(Остальные обозначения - см. рис Л и 2)

Для предотвращения прорыва гидроэатвора при работе отводящего коллектора неполным сечением на трубопроводе холодной воды предусмотреть дополнительный гидрозатвор высотой Н^_оп. Располагать его необходимо возможно ближе к ПЭХМ, отметка трубопровода в верхней точке гидрозатвора должна быть ниже отметки нормального уровня воды в испарителе на значение гидравлического сопротивления участка трубопровода между испарителем и гидрозатвором (приблизительно на 200-300 мм), для беспрепятственного отвода холодной воды от испарителя верхнюю точку гидроэатвора соединить с паровым пространством I-й ceioynt испарителя уравнительным трубопроводом

13    с внутренним диаметром не менее 32 мм (без арматуры).

11.4.    Трубопровод холодной воды от испарителя машины до гидроэатвора хладоносителя 14 выполнять с минимальным гидравлическим сопротивлением, при трассировке трубопровода избегать горизонтальных участков (исключение - отводящий коллектор испарителя).

11.5.    Гидрозатвор хладон оси теля 14 выполнить типа "труба в трубе", его вместимость должна превышать вместимость трубопровода холодной воды, залитого на высоту Н_х ^12 м.

11.6.    Отметку трубы, отводящей воду от гидрозатвора 14 к баку холодной воды (БХВ) 16, принять немного выше максимального уровня воды в баке. Это позволит уменьшить силу и продолжительность гидроударов в момент сброса пара при аварийном повышении давления в испарителе ПЭХМ. Ввод холодной воды от гидроэатвора

14    в БХВ 16 выполнить под уровень (желательно рассредоточение) для уменьшения турбулизации верхнего слоя воды в баке и насыцения ее воздухом.

11.7.    Вместимость БХВ, согласно РТЫ, принимать не менее 5-10% часового расхода воды, циркулирующей в системе хладоноси-теля. Увеличение вместимости БХВ позволяет снизить расчетную хла-допроизводительность ПЭХМ, улучшить климатические условия в кондиционируемых помещениях в наиболее жаркий период дня.

УДК 621.311.17:628.84

СОСТАВЛЕНО предприятием "Средазтехэнерго" Производственного объединения по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей "Союзтехэнерго"

ИСПОЛНИТЕЛЬ В.И.СВЕЧАРНИК

УТВЕРЖДЕНО предприятием "Средазтехэнерго" 30.07.86 г. Главный инженер Л.А.ГСЙХМАН

© СПО Союзтехэнерго,1987,

Главным инженерам районных энергетических управлений, электростанций, отделений институтов "Атомтеплоалек-тропроект" и ВНИПИэнергопром, завода "Компрессор"

Направляем вам "Рекомендации по оптимизации схем хладоснаб-жения кондиционеров при использовании пароводяных эжекторных холодильных машин на электростанциях", разработанные на основании опыта эксплуатации холодильных машн на ряде предприятий отрасли, опыта пусконаладочных, экспериментальных и проектно-конструкторских работ предприятия "Средазтехэнерго", а также анализа руководящих технических материалов и конкретных проектных решений ВШИ "Атомтеплоэлектропроект".

Главный инженер    К.В.ШАХСУВАРСВ

1.    Системы кондиционирования воздуха (СКВ) с хлад ос на биением от пароводяных эжекторных холодильных машин (ПЭХМ) широко применяются на электростанциях отрасли, накоплен достаточно богатый опыт их эксплуатации [ I ] , однако проектные решения по компоновке оборудования СКВ, схемам хладоснабжения кондиционеров и технологических трубопроводов ПЭХМ часто недостаточно продуманы, что приводит к усложнению схем, повышению эксплуатационных затрат И снижению эффективности работы СКВ.

2.    Характерные недостатки схем хладоснабжения кондиционеров и компоновок оборудования СКВ при использовании ПЭХМ:

2.1.    Схемы хладоснабжения предусматриваются в основном открытыми с обработкой воздуха в оросительных камерах кондиционеров.

Это приводит к циклическому насыщению хлад ©носителя воздухом, существенному увеличению нагрузки воздушных эжекторов I и П ступеней (для ПЭХМ типа 18ЭП - в 3-4 раза), снижению надежности работы ПЭХМ, усложнению схем хладоснабжения за счет появления одной-двух дополнительных групп насосов перекачки хладоносителя и, следовательно, усложнению схем автоматизации систем, ухудшению химического состава приточного воздуха в результате его непосредственного контакта с загрязненным хладоносителем, уносу некоторого количества влаги из оросительной камеры, переувлажнению приточного воздуха, коррозии оборудования СКВ и др.

2.2.    Не всегда оптимальной является компоновка оборудования СКВ: при установке ПЭХМ на отметках выше 10-12 м не обеспечивается самотечный ("барометрический*') отвод хладоносителя и конденсата от ПЭХМ, взаимная высотная привязка оборудования не позволяет упростить схемы хладоснабжения при сохранении надежности их работы и предотвратить работу насосов в режиме вакуума на стороне всасывания.

2.3.    Не предусматривается или предусматривается не в полном объеме резервирование оборудования СКВ.

- 5 -

2.4.    Не обеспечивается необходимый кавитационный запас на стороне всасывания насосов холодной воды и конденсатных насосов, что приводит к частому выходу их из строя. Даже при обеспечении расчетного кавитационного запаса наличие вакуума во всасывающем трубопроводе значительно снижает надежность работы насоса (применяются в основном консольные насосы), увеличиваются прис осы воздуха.

2.5.    Не предусматриваются меры, предотвращающие присосы воздуха на стороне всасывания насосов, работающих под вакуумом:

-    устройство воздухосборников перед всасывающими патрубками насосов;

-    отвод воздуха от воздухосборников к соответствующим штуцерам ПЭХМ трубопроводами достаточного сечения и с постоянным подъемом (не менее 30°);

-    реконструкция сальников консольных насосов для устранения подсосов воздуха через резервный насос.

2.6.    Не выполняется требование завода - изготовителя ПЭХМ о необходимой высотной привязке подводящего и отводящего коллекторов хладоносителя к оси испарителя для создания гидроэатворов при отключении части секдей испарителя.

2.7.    Трассировка трубопроводов хлад он ос и тел я, подсоединяемых к подводящему и отводящему коллекторам испарителя, не обеспечивает нормальной работы ПЭХМ. При подъеме трубопровода холодной воды выше нормального уровня в испарителе происходит переполнение испарителя, приводящее к снижению хлад ©производительности ПЭХМ,

а иногда к полной неработоспособности машины.

При подъеме трубопровода отепленной воды выше разбрызгивающих труб испарителя возможен разрыв струи в трубопроводе и нарушение нормальной подачи воды в испаритель, увеличиваются затраты энергии на подачу отепленного хлад он осителя к ПЭХМ.

2.8.    Подвод рабочего пара к ПЭХМ выполняется от источника, давление в котором может снижаться до недопустимого значения, либо со степенью сухости пара менее 94%. Не предусматривается резервирование подачи пара от другого источника, эффективное осушение (сепарация, подогрев и др.) пара перед ПЭХМ.

2.9.    В связи с ненадежной работой конденсатных насосов (см. п.2.4) иногда осуществляется самотечный отвод конденсата от главного конденсатора ПЭХМ на стороне всасывания насоса холодной воды. Это мероприятие нецелесообразно, так как приводит к потерям

- 6 -

хладопроизводительности ПЭХМ и конденсата (применительно к машине 18ЭП соответственно 25% и 2,5 т/ч).

2.10.    Трубопровода перелива и уравнительная перемычка баков холодной и отепленной воды не предусматриваются либо имеют недостаточную пропускную способность, что приводит к повреждению баков при отключении откачивающих насосов и быстром сливе в баки воды из расположенных над ними оборудования и трубопроводов, а также бесполезной потере хладоносителя при значительном небалансе в подаче и удалении хладоносителя из баков.

2.11.    Подпитка систем хладоснабжения СКВ предусматривается не в баки холодной либо отепленной воды, а в испаритель ПЭХМ, что не обеспечивает соответствия подпитки утечкам.

2.12.    Не обеспечивается возможность периодического проведения эксплуатационных скоростных промывок систем хладоснабжешя.

2.13.    Насосы оросительных камер кондиционеров устанавливаются выше нормального уровня воды в поддонах камер. Это приводит

к затруднениям при запуске насосов, частым отказам в работе и выходу их из строя.

2.14.    Не предусматривается установка фильтров перед регулирующими клапанами на подаче хладоносителя к оросительным камерам кондиционеров. Использование для регулирования трехходового смесительного клапана 27ч905нж имеет ряд недостатков: поскольку максимально допустимая разность давлений смешиваемых сред (воды из поддона кондиционера и хладоносителя от насоса холодной воды), подводимых к клапану, не должна превышать 0,1 МПа (I кгс/см^), для нормальной работы клапвна необходима установка дополнительного бака холодной воды вместимостью 1,0-1,5 м³ на отметке размещения кондиционера (усложнение схемы); в связи с малым расстоянием от отметки установки кондиционера до оси присоединительных фланцев по воде на поддоне оросительной камеры затруднена установка регулирующего клапана в вертикальном положении и подвод трубопровода к его нижнему штуцеру.

2.15.    Трубопроводы отвода отепленной воды от поддонов оросительных камер к баку отепленной воды (БОВ) имеют недостаточную пропускную способность, что приводит к переполнению камер, попаданию воды в остальные секции кондиционеров и на отметки обслуживания.

- 7 -

2.16.    Не предусматриваются линии дренирования камер обслуживания» приемных и присоединительных блоков кондиционеров.

2.17.    Подключение трубопроводов охлаждающей воды конденсаторов ПЭХМ производится к участкам циркуляционных трубопровдов, отключаемым при ремонте одного энергоблока» а для электростанций с оборотной системой циркуляционного водоснабжения не предусматривается резервный источник охлаждающей воды, обеспечивающий нормальную работу ПЭХМ в периоды повышения температуры циркуляционной воды свыше допустимой (28°С для машин 5Э1 и 1830; 30°С -

для 16Э и 17ЭП).

2.18.    Заводское исполнение трубопроводов подачи охлаждающей воды к -блоку вспомогательных конденсаторов (для машин 16Э, 1730

и 1830) не позволяет снижать в допустимых случаях расход охлаждающей воды на главный конденсатор при сохранении постоянства расхода воды на блок вспомогательных конденсаторов.

2.19.    Не предусматривается фильтрация охлаждающей воды конденсаторов ПЭХМ, что приводит к быстрому засорению конденсаторов ракушками, цусором и др.

2.20.    Не предусматривается автоматизация поддержания требуемого давления рабочего пара перед ПЭХМ, защита маомны от аварийного повьапения уровня в испарителе, измерения расходов рабочего пара, хладоносителя и охлаждающей воды конденсаторов.

3. Перечисленные недостатки схем хладоснабжения кондиционеров и компоновок оборудования СКВ выявлены (в различных сочетаниях) на всех обследованных электростанциях, основными причинами их являются упущения при проектировании. В проектах допускаются нарушения требований эавода-изготовителя ПЭХМ и руководящих технических материалов (РТМ) по проектированию СКВ, некоторые требования РТМ нечетко сформулированы, допускают неоднозначность их трактования, противоречат действующим нормативным документам [2-4], в РТМ не учтен передовой опыт эксплуатации СКВ.

Обследование состояния оборудования СКВ с ПЭХМ, обобщение опыта эксплуатации этих систем на электростанциях, результаты пусконаладочных, экспериментальных и проектно-конструкторских работ, выполненных предприятием "Средаэтехэнерго", позволяют предложить ряд рекомендаций по оптимизации проектируемых и находящихся в эксплуатации схем хладоснабжения кондиционеров и технологических трубопроводов ПЭХМ, компоновки оборудования СКВ.

- 8 -

4.    Рекомендации разработаны в развитие и дополнение Информационного письма № 16-85 [I ] , их требования обязательны при реализации трех предлагаемых схем хладоснабжения кондиционеров от ПЭХМ (рисЛ-3). Каждая из предлагаемых схем является оптимальной для определенных условий, целесообразность реализации конкретной схемы определяется возможностями компоновки ПЭХМ и кондиционеров

в пределах электростанции, а также типом секций для тепловлажностной обработки воздуха.

5.    Должны приниматься все меры для установки ПЭХМ на высоте^ при которой обеспечивается барометрический отвод холодной воды и конденсата от машин, и комплектования кондиционеров поверхностными теплообменниками, обеспечивающими требуемое охлаждение воздуха в летний период.

6.    При проектировании следует предусматривать сооружение централизованных станций хладоснабжения потребителей в первую очередь для помещений, размещенных относительно близко от постоянного торца электростанции (центральный и первый блочный щиты управления, помещения АСУ, объединенный вспомогательный и инженернолабораторный корпуса, столовая и др.).

7.    Станция может быть укомплектована мощными ПЭХМ (16Э,17ЭП) с барометрическим отводом холодной воды и конденсата, работающими параллельно на общую систему хладоснабжения (рис.4).

8.    Схемы хладоснабжения кондиционеров и технологических трубопроводов ПЭХМ,приведенные на рис. 1-4, являются принципиальными, запорная арматура на них показана не в полном объеме. Отдельные узлы технологических трубопроводов, общие для всех приведенных схем (подвод рабочего пара, барометрический отвод конденсата, охлаждающая вода конденсаторов), даны в полном объеме только на рис.I.

9.    В рекомендациях по реализации СКВ с ПЭХМ отражены экстре-* мальные (для наиболее неблагоприятных режимов эксплуатации) условия возможности использования различных схем хладоснабжения. При проработке конкретных схем должны быть учтены реальные условия эксплуатации СКВ (барометрическое давление, температура кипения

в испарителе машины, гидравлическое сопротивление трубопроводов).

- 9 -

10. Наиболее универсальной, экономичной, надежной и удобной в эксплуатации является закрытая схема хледоснабжения кондицчонеров с баком холодной воды (он же аккуцулятор холода) и барометрическим отводом холодной воды и конденсате от ПЭХМ (см.рис.1):

-    циркуляция хладоносителя обеспечивается только одной группой насосов;

-    снимаются какие-либо ограничения по высотной привязке кондиционеров относительно ПЭХМ (в том числе вследствие затруднений в трассировке относительно протяженных самотечных трубопроводов отвода отепленной воды от кондиционеров);

-    реализована возможность хледоснабжения кондиционеров в переходные периоды года от системы циркуляционного водоснабжения электростанции или резервного источника;

-    при снижении потребности в холоде обеспечивается его аккумуляция в баке холодной воды;

-    отпадает необходимость в установке и эксплуатации конденсатного насоса, уменьшаются потери тепла за счет отвода в цикл электростанции более горячего конденсата от вспомогательных конденсаторов ;

-    с минимальными трудозатратами обеспечивается проведение эксплуатационных скоростных промывок системы хледоснабжения;

-    значительно упрощается схема автоматизации системы хладо-снабжения (не требуется регулирование уровней в испарителе и конденсаторе ПЭХМ), не требуется защита машины от переполнения испарителя и недопустимого повышения давления в ней;

-    за ненадобностью могут быть демонтированы смотровые стекла указателей уровня испарителя и конденсатора, поплавковый регулятор уровня в испарителе, узел установки предохранительного разрывного устройства на испарителе и ряд неиспользуемых штуцеров и бобышек (повышение плотности вакуумной системы).

Для вновь проектируемых СКВ реализация закрытых схем хладо-снабжения облегчается переходом промышленности на выпуск кондиционеров новой серии КТЦ2 и КТЦ2А с комплектацией их блоками тепломассообмена (БТМ). Максимально разрешенная комплектация БТМ восьмирядными поверхностными теплообменниками обеспечит требуемые круглогодичные режимы обработки воздуха практически для всех зон страны.