Hög prestanda i den första CB/A axiella ångkonden- sorn av ... · deaerator Steam turbine Make-up water supply O 2 O 2 O 2 O 2 Cooling water in Cooling water out T T T T T TP TP

22 A B B T i d n i n g 6 / 1 9 9 9

vans Deakin Engineering Pty Ltd i

Australien är licenstagare till ABB Alstom

Power. Företaget har ansvarat för kon-

struktion, tillverkning och installation av

ångkondensorn och vakuumavluftnings-

systemet till kombikraftverket vid Smith-

field Energy Facility. Kraftverket ligger 50

km sydväst om Sydney. Här finns tre

gasturbiner och en ångturbin för elkraft-

generering. Upp till 50 % av färskångan

levereras som processånga till ett pap-

persbruk. Smithfield är därmed en viktig

leverantör på den lokala energimarkna-

den. Gasturbinerna eldas med naturgas.

Ångturbinerna får färskånga från de av-

gaspannor som är kopplade efter gas-

turbinerna. Ångkondensorn, en axiell

enhet av yttyp i utförande CB/A, har ut-

vecklats av ABB Alstom Power. Konden-

sorn arbetar med kyltorn.

På grund av de stora kvantiteterna

processånga måste systemen för kondi-

tionering och framför allt för avluftning

av ersättningsvattnet vara flexibla och

mycket effektiva.

Kondensorutförandet CB/A är resul-

tatet av vidareutveckling av CB-konden-

sorerna för installation under golv och

den första axiella kondensorn av yttyp i

världen som byggts i detta utförande.

Den mest utmärkande egenskapen för

den nya konstruktionen är att ångan

leds horisontellt (i samma riktning som

turbinaxeln) på sin väg från lågtrycksav-

loppet till rörknippena.

Under driftsättningen samarbetade

ABB Alstom Power med följande före-

tag:

• Evans Deakin

• EPC-entreprenören NEPCO-Trans-

field Joint Venture Company (NTJV),

som i sin tur består av konstruktions-

företagen TRANSFIELD Ltd of Austra-

lia och Zurn Nepco från Redmond,

USA

• Sithe Energies Australia Pty Ltd, kund

och ägare till verket

Uppgiften var att prova kondensorns

prestanda och vakuumavluftnings-

systemet. Ytterligare mål var att få

detaljerad information till grund för

fortsatt utvecklingsarbete samt att

verifiera ABB Alstom Powers kon-

struktionsregler och beräkningsme-

toder.

Ångkondensor och vakuum-

avluftningssystem

Uppgiften för kondensorn och avluft-

ningssystemet är att kondensera av-

loppsångan från ångturbinen och att av-

skilja syret från ersättningsvattnet och

huvudkondensatflödet.

Ångkondensor

Genom sin påverkan av mottrycket i låg-

trycksturbinen har kondensorn avgöran-

de betydelse för hela anläggningens

verkningsgrad och därmed också på

generatorernas uteffekt.

Via kylvattnet har kondensorn även

inverkan på anläggningens miljöegen-

skaper. Förutom kraftverkets tekniska

krav måste även gällande miljökrav upp-

fyllas. ABB Alstom Powers kondensorer

klarar detta inom alla områden – från

den termiska konstruktionen till tillverk-

ning och drift. Att så är fallet garanteras

av ISO 14001-certifieringen [1].

Kondensorn i utförande CB/A (där ”A”

står för ”axiell”) (tabell 1) represente-

rar de senaste resultaten från den pågå-

ende utvecklingen av CB-kondensorn,

som lanserades 1989. Utveckling av

CB-kondensorerna för axiella och radiel-

la turbinavlopp är baserad på fältdata

från 50 kondensorer installerade under

golv i hela världen. Det termiska belast-

2

1

Hög prestanda i den första CB/A axiella ångkonden-sorn av yttyp

Dr. Peter Baumann

Walter Novak

ABB ALSTOM POWER

Felix Kuhn

Evans Deakin Engineering Pty Ltd

Evans Deakin Engineering Pty Ltd i Australien har byggt en ångkonden-

sor med vakuumavluftning till ett kombikraftverk på 180 MW, beläget

utanför Sydney. Evans Deakin är licenstagare till ABB Alstom Power. Spe-

ciella krav ställdes på anläggningen. Förutom att leverera elkraft till

nätet skulle verket leverera stora volymer processånga till den lokala in-

dustrin. Omfattande prov har visat att den axiella ångkondensorn av yttyp

och avgasningssystemet uppfyller de höga krav som ställs. Kondensorn

uppfyller även gällande miljökrav. En utvärdering har verifierat ABB Al-

stom Powers beräkningsmetoder och har gett information som är en till-

förlitlig bas för fortsatt utvecklingsarbete.

E

Å N G K O N D E N S O R E R

A B B T i d n i n g 6 / 1 9 9 9 23

ningsområdet för denna kondensortyp

sträcker sig från 10 till 250 MW [2].

Förutom sin huvudfunktion, vilken är

att fungera som värmesänka, blir kon-

densorer uppmärksammade som viktig

komponent i anläggningar där stora

mängder ersättningsvatten behövs. Tidi-

gare ansågs 2 % av färskångan vara ka-

rakteristiskt värde för behovet av ersätt-

ningsvatten. Vattnet tillsattes normalt

diskontinuerligt via kondensorn. Idag

kan ersättningsvattnet representera hela

50 % av turbinens färskångmassflöde

och måste tillsättas kontinuerligt. Som

exempel kan nämnas komplexa kombi-

system med stora uttag av process-

ånga.

Vakuumavluftningssystem

Systemet som används vid Smithfield

Energy Facility är tillförlitligt under svåra

driftsförhållanden och garanterar en

restsyrehalt som understiger 7 ppb (mil-

ligram per ton) i det kondensat som läm-

nar kondensorbrunnen. Detta gäller

även under besvärliga ersättningsvat-

tensituationer där flödet av ersättnings-

vatten till kondensorn motsvarar 50 % av

turbinens färskångmassflöde.

Som framgår av finns två jetluft-

ejektorer med kapacitet på vardera

100 % (en formellt i drift) för att ventilera

kondensorn och vakuumavluftningssys-

temet. Munstyckena B1 och B2 bestäm-

mer hur mycket av ejektorernas venti-

lationskapacitet som ska tilldelas kon-

3


Tabell 1:Huvudkonstruktionsparametrar för kondensorn

Kondensortyp CB/A-108-2x3164/25,4/07Antal steg 2Vattenboxtyp OdeladRörmaterial Rostfritt stålRörplåtmaterial Rostfritt stålRör/rörplåt-koppling ExpanderadRörlängd 10,89 mKylyta 5458 m2

Värmebelastning 92,25 MWMassaflödesförhållanden för färskånga 45,0 kg/sKondensortryck 0,048 barKylvatteninloppstemperatur 22 °CKylvattentryckfall 0,543 bar

CB/A-ångkondensor i kombikraftverket på 180 MW vid Smithfield Energy Facility, Australien 1

24 A B B T i d n i n g 6 / 1 9 9 9

densorn och hur mycket som ska gå till

avluftningssystemet.

Effektiv ventilering av vakuumavlufta-

ren garanteras genom att en del av er-

sättningsvattnet får passera genom ven-

tilationskondensorn. Därefter förvärms

ersättningsvattnet nästan till mättnads-

temperatur vid aktuellt kondensortryck,

varvid överdelen av packningen, där av-

luftningen tenderar att bli ineffektiv, är

minimerad. Detta garanterar att va-

kuumavluftaren arbetar med största

möjliga effektivitet över hela packnings-

höjden ”a” med relativt små packnings-

diametrar. Den del av kondensorkaps-

lingen som tar emot ersättningsvattnet

från vakuumavluftaren är utförd som en

så kallad ”fall film”-avluftare. I denna

konstruktion fördelas ersättningsvattnet

i form av en film över hela längden av

kondensorns bakre vägg, för att under-

lätta ytterligare intensiv kontakt med

ångan från turbinavloppet. Denna metod

ger effektiv slutlig avluftning av ersätt-

ningsvattnet.

Både ventilationskondensorn och er-

sättningsvattenvärmaren är konstruera-

de av ABB Alstom Power som yt- och

rörvärmeväxlare.


CB/A-kondensorn vid Smithfield Energy Facility under tillverkning i Evans Deakins fabrik

2

Return condensate

Not in operationduring tests

Make-upwater heater

Vacuumdeaerator

Steam turbine

Make-up water supply

O2

O2

O2

O2

Cooling water inCooling water out

T TT

T

T

T PT P

DP T TP

T TT T T T T T T T

T

T

P

TP

T

B1

B2

T P

O2

Steam jetair ejectors2 x 100%

Ventcondenser

Condenser

Air-cooler

PressureTemperatureOrificeOxygenconcentration

P

O2

Principschema för mätsystemet som installerades i kondenserings- och vakuumavluftningssystemet i Smithfield 3

A B B T i d n i n g 6 / 1 9 9 9 25

Bestämning av karakteristiska

parametrar

Kondensorprestandan fastställdes ex-

perimentellt med testinstrument basera-

de på ASME PTC 12.2 och gällande in-

terna riktlinjer. Omfattningen av testen

överstiger de krav som ges i ASME PTC

12.2 för sådana mätningar. Följande

anläggningsparametrar fastställdes:

Värmebelastning till kondensorn

Värdet fastställdes med hjälp av en an-

läggningsenergibalans. Ytterligare rele-

vanta data hämtades från anläggning-

ens fast installerade datainsamlingssys-

tem.

Kylvattenflöde

Värdet fastställdes via kondensorns

energibalans med hjälp av den fastställ-

da värmebelastningen till kondensorn.

Global ökning av kylvattentemperaturen

Den totala ökningen av kylvattentempe-

raturen mättes med Pt 100-sensorer

som hålls i kontakt med mediet via spe-

ciella hållarhylsor. Två mätpunkter pla-

cerades vid kylvattenintaget och ytterli-

gare åtta radiellt kring kylvattnets ut-

loppsrör.

Lokal ökning av kylvattentemperaturen

Ökningen i kylvattentemperaturen mät-

tes lokalt vid det första och andra steget

via utvalda kylvattenrör. Temperaturgi-

varna placerades tvärs över hela rörare-

an för det första stegets kylvattenutsläpp

och vid såväl inlopp som utlopp för det

andra kylvattensteget. Kylvattentempe-

raturen mättes vid totalt 108 punkter, vil-

ket gjorde det möjligt att fastställa tem-

peraturökningen längs individuella rör.

Termoelement användes som tempera-

turgivare med kylvattnets inloppstempe-

ratur som referens. Resultatet av dessa

mätningar fastställde temperaturök-

ningsprofiler för kylvattnet för rörens hela

yta. Dessa profiler gav viktig information

om kondensorns egenskaper.

Tryck/temperatur i kondensorn

På ångsidan försågs kondensorn med

en fullständig uppsättning så kallade

kombisensorer för samtidig mätning av

tryck och temperatur. För att garantera

korrekt tryckmätning försågs alla tryck-

avtappningspunkter med styrplattor av

typ ASME. Mätningarna genomfördes i

två plan i avloppsflödesvägen från turbi-

nen till kondensorn, dvs. i det cylindris-

ka turbinavloppsmunstycket (12 mät-

punkter) och 300 mm före den första

rörraden i kondensorns rördel (18 mät-

punkter).

Kombinerade sensorer i det antal

som monterades gjorde att mätprestan-

dan med god marginal överträffade de

krav som fastställts i ASME PTC 12.2.

Den relativt smala ångkanalgeometrin

ger upphov till mycket komplexa flödes-

och tryckförhållanden. Därför var det

nödvändigt med många mätpunkter för

att få tillräckligt noggranna kondensor-

tryckdata som bas för fortsatt utveck-

lingsarbete.

Vakuumsänkningstest

Ångjetluftejektorerna isolerades och

tryckökningen i kondensor- och va-

kuumavluftningssystemet registrerades

som funktion av tiden. Detta test gav in-

formation om lufttätheten för evakuera-

de system, inklusive vakuumavluftnings-

systemet, kondensorn och lågtryckstur-

binen.

Kondensattemperatur

Med hjälp av två Pt-100-sensorer mät-

tes kondensattemperaturen i konden-

satavtappningsröret nedströms konden-

sorbrunnen, men uppströms huvudav-

tappningspumparna för kondensat.

Tryckfall i kylvatten

Tryckfallet över kondensorn på kylvat-

tensidan mättes med hjälp av en diffe-

rentialtrycksensor. Före den faktiska

mätningen kontrollerades via vattenbox-

ens avluftningsrör att de hade blivit full-

ständigt avluftade. Mätpunkterna i kyl-

vattenmunstyckena låg ca 0,5 m från

respektive vattenboxar.


ABB prediction

Test 02 without make-up waterTest 06 with 19.34 kg/s make-up waterTest 07 with 24.21 kg/s make-up waterTest 07A with 24. 21kg/s make-up water,two SJAEs in operation

30

20

%

3.00

∆

k

k

3.05 3.10 3.15 3.25kW/m2K

10

0

–10

–20

–30

Avvikelse mellan de uppmätta värmeöverföringskoefficienterna och värden beräknade med interna metoder

∆k Avvikelse från värmeöverföringskoefficienten, k

4

26 A B B T i d n i n g 6 / 1 9 9 9

Syrehalt i kondensatet

Dessa mätningar genomfördes med in-

strument från företaget Orbisphere.

Plastslangar med hög diffusionstäthet

och armaturer av högkvalitativt rostfritt

stål användes till uttagsrören. En uttags-

pump med variabelt varvtal valdes för

att anpassa uttagsflödet till det värde

som specificerades för analysutrust-

ningen.

Renhetsfaktor

Kondensorn inspekterades såväl på

ång- som kylvattensidan. Inspektioner-

na visade att kondensorn tekniskt sett

var ren, framför allt utan några som helst

tecken på föroreningar på kylvattensi-

dan.

En renhetsfaktor på 0,85 tillämpades

därför för utvärdering av resultaten.

Detta värde är vanligt förekommande för

en sådan anläggning utan automatiskt

rörrengöringssystem och den faktorn

motsvarar även konstruktionsvärdet.

Testinstrumentering och

tillkommande data

Samtliga mätpunkter med de temporärt

installerade högprecisionsgivarna visas i

. (För enkelhetens skull har vissa av

mätpunkterna för kondensorutvärde-

ringen inte tagits med.) Alla övriga data

för energi- och massflödesbalanserna

hämtades från avläsning av anläggning-

ens egna instrument.

3

Dataregistrering

ABB Alstom Powers Universal Data Ac-

quisition System (UNIDAS II) [4], använ-

des vid dataregistreringen, eftersom sys-

temet tillåter automatisk scanning och

registrering och gör det möjligt att utvär-

dera mycket stora mängder data under

fältförhållanden med hög noggrannhet

(tabell 2). Systemet är specialkonstruerat

för temporär användning i kraftverk.

Mycket noggranna resultat garanteras

med hjälp av givarna, som är integrerade

delar av registrerings- och utvärderings-

systemet och som kalibreras före an-

vändning. Systemet uppfyller de krav

som ställs av alla relevanta internationel-

la standarder för garantitest (ASME, DIN,

UGB, BS, ISO, IEEE, IEC etc.).

Datautvärdering

Det beräknade konfidensintervallet på

95 % för mätvärden och felfortplantning

(t.ex. vid fastställande av den globala

värmeöverföringskoefficienten) verifierar

att UNIDAS II utan problem uppfyller

noggrannhetskraven för detta referens-

testprogram.

Testresultat

Kondensortryck och värmeöver-

föringskoefficient

Kondensortrycket vid planet omedelbart

före rörknippena användes för att fast-

ställa värmeöverföringskoefficienten, det

så kallade k-värdet. Detta i enlighet med

HEI [5], ASME PTC 12.2 och ABB:s rikt-

linjer.

För att utvärdera kondensortrycket i

detta plan användes samtliga mätpunk-

ter där det uppmätta trycket inte avvek

från det beräknade mättnadstrycket

med mer än 0,002 bar vid motsvarande

uppmätt temperatur. Detta var nödvän-

digt för att garantera att endast avläs-

ningar av tryckvärden som inte hade

påverkats av kondensatackumulering i

instrumentrören användes för utvärde-


Tabell 2:Standardkvalificering för ABB Alstom Powers testinstrumentering

Instrumenttyp MätosäkerhetResistenstermometrar ± 0,03 KTermoelement, temperaturskillnad ± 0,02 KGivare för turbinutloppstryck ± 0,25 mbarDifferenstryckgivare ± 0,14%Datainsamlingssystem ± 0,03%

Steam flow

Test 02

1.3 K

7.6 K

First passSecond pass

Uppmätt kylvattentemperaturökning för test 02 (utan ersättningsvatten)

Termisk belastning: 112,7 MW – ersättningsvatten: 0,0 kg/s

5

A B B T i d n i n g 6 / 1 9 9 9 27

ringen. Den maximala tillåtna tryckskill-

naden, ∆Pmax, ges av:

∆Pmax = Pexp – Psat(Texp) ≤ = ± 0,0002 bar

där Pexp är det experimentella trycket

och Psat mättnadstrycket vid experi-

menttemperaturen, Texp.

När kondensortrycket därmed var

känt fastställdes en experimentell vär-

meöverföringskoefficient, vilken jämför-

des med ABB Alstom Powers konstruk-

tionsberäkningar.

Tabell 3 visar den termiska belast-

ningen och mängden ersättningsvatten

för fyra representativa test, betecknade

02, 06, 07 och 07A. I , som visar hur

mätdata avviker från de beräknade vär-

dena, kan man konstatera god överens-

stämmelse för testen utan ersättnings-

vatten (02). En annan aspekt som är

värd att notera är skillnaden i avvikelse

för testen 06 och 07, dvs. för drift med

stora mängder ersättningsvatten och en

ångjetluftejektor (SJAE) i drift. Så snart

den andra SJAE-enheten sätts i drift,

förbättras kondensortrycket betydligt

(test 07A).

4

Dessa resultat visar att det inluftläck-

age, högre än förväntat, som rådde

under testprogrammet (ca tre gånger

högre än konstruktionsvärdet) i viss mån

försämrade värmeöverföringen i testen

med stora mängder ersättningsvatten,

framför allt under test 07. Trots detta

högre inluftläckage förblev rörknippe-

ventilationen effektiv, och syreavläsning-

arna för kondensatet som lämnar kon-

densorbrunnen var bättre än det garan-

terade värdet på 7 ppb. Så var fallet

även för test 07 med den största mäng-

den ersättningsvatten.

Lokal ökning av kylvatten-

temperaturen i individuella

kylvattenrör

Drift utan ersättningsvatten

visar ökningen av kylvattentempera-

turen längs det första och andra steget

för test 02 (utan ersättningsvatten). En

annan aspekt som tydligt framgår är

ångpenetreringen i det första steget av

rörknippet och den lokala inverkan på

kondensorns prestanda av kondensat-

flödet i rörknippet.

I de övre och nedre knippena för det

5


Tabell 3:Termisk belastning och ersättningsvatten för fyra representativa test

Test Termisk Ersättnings- Ersättnings- Antal SJAE belastning vatten vatten i drift[MW] [kg/s] [% av huvud-

ångflöde]

02 112,7 0,0 0,0 en06 100,2 19,34 29,5 en07 92,9 24,21 37,3 en07A 92,9 24,21 37,3 två

Steam flow

2.7 K

3.6 K

Test 02

Steam flow

30.6 °C

32.7 °C

Test 02

Kylvattentemperaturökning i det andra steget (test 02), visat med högre upplösning


6 Kylvatteninloppstemperaturen i det andra steget (test 02)


7

28 A B B T i d n i n g 6 / 1 9 9 9

första steget strömmar ånga och kon-

densat i samma riktning i den övre peri-

ferin. Resultatet är ett typiskt ”lökskal-

mönster”, som beskriver kondense-

ringsprestandan längs ångkanalen.

I de nedre knipphalvorna strömmar

ånga och kondensat i motsatta riktning-

ar. Man ser tydligt var kondenseringska-

paciteten minskar på grund av fallande

kondensat eller ökar till nästan maximal

kondensationskapacitet på grund av

luftkylarplåtarnas avskärmande verkan.

Luftkylningsrören uppvisar också myck-

et hög kondenseringskapacitet, vilket

illustrerar den perfekta ventilationen av

knippet. Det nästan identiska uppträ-

dandet mellan de övre och de nedre

knippena i det första steget kan förkla-

ras av kondensatavskärmningsplåten

mellan knippena.

I det andra steget tenderar öknings-

profilen för kylvattentemperaturen att

vara homogen. Den maximala skillnaden

i temperaturökning uppgår till 0,9 K. Här

behövs ingen kondensorskärm mellan

knippena eftersom kondensatmängden

är relativt liten.

En närmare titt på det andra steget

En närmare titt på det andra steget av

test 02, med högre upplösning för kyl-

vattentemperaturökningen, redovisas i

. Det plana mönstret beror på kombi-

nationen av tre effekter:

• Flödning av delar av knippena på

grund av fallande kondensat

• Kylvattentemperaturprofil vid inloppet

till det andra steget

• Olika ånginloppsförhållanden

– ånga/kondensat i parallellt flöde

– ånga/kondensat i motriktat flöde

Det är rimligt att anta att alla kylvattenrör

i alla knippavsnitt arbetar med samma

mängd kylvatten.

En gemensam egenskap för de övre

och de nedre knippena i det andra ste-

get är att kylvattentemperaturökningen

är minst i den högra nedre knippavdel-

ningen. Detta beror å ena sidan på en

relativt hög kylvatteninloppstemperatur

och å andra sidan på flödning av

detta knippområde, vilken ökar gradvis

på grund av att kondensat faller nedåt.

Vidare kan konstateras att ångan som

kommer in i knippet strömmar i motsatt

7

6

riktning mot kondensatet som rinner ner

till kondensorns botten.

visar också skiktning av kylvatten-

temperaturökningen och ett isolerat

maximum i det nedre knippet. Detta

vore normalt inte att förvänta vid en

sådan form. Skiktningen kan också för-

klaras av flödningen av knippet på grund

av kondensat som faller ner ovanifrån.

Förhållandet att den maximala tempera-

turökningen i det nedre knippet repre-

senterar en ”ö” kan förklaras av fördel-

ningen av kylvatteninloppstemperaturen

. När varmt vatten närmar sig den

övre periferin av det nedre knippet blir

ökningen i kylvattentemperatur där min-

dre än inuti knippet. Även om kylvatten-

inloppstemperaturen i mittdelen av det

nedre knippet är lägre än vid den övre

periferin ökar temperaturen mycket min-

dre än vid den övre periferin. Även detta

kan förklaras av den ökade knippflöd-

ningen och den sämre ångadmissionen

vid det nedre knippets periferi, beroende

på fallande kondensat.

Det är framför allt i det område där

flödningen med kondensat endast har

liten inverkan som kondensationskapa-

citeten bestäms av den lokala kylvatten-

inloppstemperaturen. Detta bekräftas av

mätresultat som genomförts på det övre

knippet av det andra steget.

visar två intressanta fenomen: för

det första, en minimal kylvatteninlopps-

temperatur kvarstår vid den övre delen

av det övre knippet ovanför den inre

ångvägen genom knippet. För det

andra, kylvattnet i reverseringskamma-

ren skiktas så att det uppstår en bety-

dande maximal kylvatteninloppstempe-

ratur vid det övre knippets omkrets.

Även om omkretsen för det övre knippet

matas frikostigt med ånga kan ingen be-

tydande flödning av främmande kon-

densat konstateras. Trots de parallella

ång- och kondensatflödena är ökningen

i kylvattentemperatur mindre än i

knippområdet med lägre kylvattenin-

loppstemperatur.

6

7

7

6


Steam flow

Second pass

0.8 K

6.8 K

First pass

Test 06

Uppmätt kylvattentemperaturökning för test 06 (med ersättningsvatten)


8

A B B T i d n i n g 6 / 1 9 9 9 29

ABB Alstom Powers konstruktionsbe-

räkningar för kondensorer bygger på fy-

siska modeller som tar hänsyn till de ef-

fekter som beskrivs ovan. Detta förklarar

den goda överensstämmelsen mellan

beräknade och uppmätta värden i testen

02 och 07A.

Drift med ersättningsvatten

visar fördelningen av kylvattentempe-

raturökningen för test 06, där 29,5 % av

huvudångflödet är ersättningsvatten.

Försämringen av temperaturökningspro-

filen för kylvattnet (vilket tyder på minsk-

ning av kondensorns värmeöverförings-

kapacitet i luftkylningsområdet) är tydligt

synlig.

En ytterligare ökning av kvantiteten

ersättningsvatten resulterar i de förhål-

landen som framgår av för test 07.

Här levereras nästan 40 % av mängden

färskånga som ersättningsvatten. En

jämförelse med testen 07 och 06 belyser

den minskade kondensationskapacite-

ten på grund av luftisolation i luftkyl-

ningsområdet. Effekten har ett tydligt

centrum i detta område, som antyder att

den totala icke kondenserbara lasten

överstiger uttagskapaciteten för en ång-

jetluftejektorenhet under testförhållan-

den.

Följaktligen borde en ökning av venti-

lationskapaciteten eller en begränsning

till konstruktionsvärde av inluftläckaget

till kondensorn resultera i en betydande

förbättring av kondensorns prestanda.

Detta antagande stöds av faktum att

området med den lägsta kylvattentem-

peraturökningen ligger, och förblir, i luft-

kylningssektionen. Som granne med

detta område bildas en kylvattenprofil

som alltid är riktad mot luftkylaren. Detta

är i överensstämmelse med tryckprofilen

på ångsidan, vilken garanterar att venti-

lationsflödet alltid är riktat mot luftkyla-

ren. Bildningen av isolerade zoner utan

kylvattentemperaturökning utanför luft-

kylningsområdet förebyggs av ABB Al-

stom Powers konstruktion av rörknippe-

9

8

na. En större ventilationskapacitet eller

begränsning av inluftläckaget kommer

därför alltid att resultera i en förbättring

av kondensorprestandan vid hög belast-

ning av icke kondenserbara flöden,

såsom framgår av testen 06 och 07.

Detta har tydligt bevisats genom att

övergå från drift med en till drift med två

ångjetluftejektorer (test 07 och 07A).

Kondensortryckegenskaperna för fal-

len med en respektive två SJAE i drift

framgår av . På liknande sätt gäller att

den lokala kylvattentemperaturökningen

är olika för dessa båda fall. Situationen

som visas i , vilken återspeglar den lo-

kala kylvattentemperaturökningen med

en SJAE i drift, används som utgångs-

punkt. Situationen med två SJAE i drift

går genom en transient fas (9:47 till

9:49) , följt av stabila förhållanden11a

9

10


Steam flow

Second pass First pass

0.3 K

6.4 K

Test 07

Uppmätt kylvattentemperaturökning för test 07 (med ersättningsvatten)


9

09:33 09:36 09:38 09:41 09:44 09:47 09:50 09:53 09:56

bar

0.053

0.051

0.049

0.047

t

P

Kondensortryckavläsningar under test med en respektive två ångjetluftejektorer i drift

Test 07: 1 SJAE i drift P TryckTest 07A: 2 SJAE i drift t Tid

Ersättningsvatten: 24,21 kg/s

10

30 A B B T i d n i n g 6 / 1 9 9 9

. Trenden går mycket tydligt mot en

perfekt fungerande kondensor. Orsaken

till denna betydande prestandaförbätt-

ring är i detta fall ökad ventilationskapa-

citet, som påverkar den snabba minsk-

ningen av luftisolationseffekten i luftkyl-

ningsområdet.

Syrehalt i vakuumavluftnings-

och huvudkondensatsystemen

Det garanterade värdet för syrehalten i

kondensatet från kondensorbrunnen är

7 ppb. Samtliga tester och visar att

syrehalten i kondensatröret uppström

12

11b huvudkondensatpumparna förblir väl

under detta värde. Även med stora

mängder ersättningsvatten (test 07) för-

blir syrehalten i kondensatet under 3,5

ppb tack vare fallfilm-avluftarens höga

kapacitet.

Kondensatunderkylning

Kondensatunderkylning, Tcs, definieras

som skillnaden mellan kondensortempe-

raturen (mättnadstemperatur vid kon-

densortryck), Tc, och kondensattempe-

raturen i huvudkondensorröret, Tch:

Tcs = Tc – Tch

Som framgår av är kondensatunder-

kylningen alltid negativ, oberoende av

driftsförhållandena. Detta förhållande,

som också har verifierats av andra test,

bekräftar de utmärkta regenererings-

egenskaperna för detta kondensorkon-

cept och understryker det betydande

bidrag som ABB Alstom Powers

kondensorer gör för att minimera exer-

giförlusterna för anläggningen som hel-

het.

Vakuumminskning

Genom att mäta kondensorns vakuum-

minskningshastighet går det att faststäl-

la inluftläckaget i alla delar av systemet

vid tryck under atmosfärstryck.

En vakuumminskningshastighet på 6

mbar/min uppmättes, vilket antyder att

inluftläckaget till systemet under testen

var ca tre gånger konstruktionsvärdet.

Som verifieras av testen 06 och 07 har

det kraftigare inluftläckaget en negativ

inverkan på värmeöverföringen vid kon-

13


Tabell 4:Kylvattentryckförlust, ∆p

Test no Termisk Ersättnings- ∆pe ∆pc ∆pe – ∆pc

belastning vatten experiment beräknat ∆pe

[MW] [kg/s] [bar] [bar] [%]

Test 02 112,69 0,000 0,531 0,510 4,100Test 06 100,21 19,340 0,534 0,554 – 3,600Test 07 92,9 24,210 0,540 0,535 0,900

Steam flow


0.3 K

6.4 K

Test 07A( Time 09:48)

Steam flow


6.4 K

0.3 K

Test 07A( Time 09:53)

Kylvattentemperaturökning för två SJAE i drift (test 07A), uppmätt under den transienta fasen (a) och den stabila fasen (b)


11

a

b

A B B T i d n i n g 6 / 1 9 9 9 31

densorrören, framför allt vid stort flöde

av ersättningsvatten och endast en

SJAE i drift.

Tryckfall på kylvattensidan

Tabell 4 visar på god överensstämmelse

mellan testresultaten och ABB Alstom

Powers konstruktionsberäkningar. Nog-

grannheten för mätningarna av tryckfal-

let på kylvattensidan gjorde det möjligt

att verifiera flödeshastigheten för kyl-

vattnet som levereras av kylvattenpum-

parna.

Sammanfattning av

testresultat

Mätningarna visar att prestandan för

Smithfield-ångkondensorn och vakuum-

avluftningssystemet utan problem upp-

fyller kundernas krav under testförhål-

lande. Vidare framgår tydligt att de ena-

stående regenerativa egenskaperna och

avluftningskapaciteten för ABB Alstom

Powers rörknippen på intet sätt försäm-

ras av de oväntat stora inluftläckagen,

även i fall med stora volymer ersätt-

ningsvatten. Såsom framgår av utvärde-

ringen av data återspeglar de experi-

mentella resultaten tillförlitligheten för de

interna beräkningsmetoderna för CB-

ångkondensorer i axiellt arrangemang.

Framgångarna med det omfattande

mätprogrammet och faktum att det ge-

nomfördes trots en överhängande dead-

line, kan i hög grad tillskrivas det ut-

märkt fungerande samarbetet mellan

alla inblandade parter.

Referenser

[1] EN ISO 14001 Certification. Environ-

mental Management System Specifica-

tion with Guidance for Use, release

1996.

[2] Condenser Type CB. Reference list

HTDM A20 003 and sales documenta-

tion HTDM N09 144E. ABB Alstom

Power, Baden, Schweiz.

[3] ASME PTC 12.2. Code on Steam

Condensing Apparatus. The American

Society of Mechanical Engineering. New

York, USA, 1983.

[4] UNIDAS II: Univeral Data Acquisi-

tion System. Technical documentation

1A/HX610136. ABB Alstom Power,

Baden, Schweiz.

[5] HEI (Heat Exchanger Institute): Stan-

dards for Steam Surface Condensers,

1995, Ninth Edition. Cleveland, Ohio,

USA.

Författarnas adresser

Dr. Peter Baumann

Walter Nowak

ABB ALSTOM POWER

CH-5401 Baden

Fax: +41 56 205 5959

E-mail: [email protected]


Felix Kuhn

Evans Deakin Engineering Pty Ltd

12 Boundary Street

South Brisbane, QLD 4101

Australia



20

ppb

16

12

8

4

018:00:00 18:14:24 18:28:48 18:43:12 18:57:36 19:12:00 19:26:24

O2

t

Syrehalt i kondensatet (test 06)


Kondensatrör O2 SyrehaltEfter fallfilmavluftaren t TidEfter avluftaren

12

0

K

–0.5

–1.090 95

Test 07 Test 02

100 105 110 115 120MW

Test 06

Cs

Chl

Kondensatunderkylning (test 02, 06, 07)

Cs Kondensatunderkylning Chl Kondensorns värmebelastning

13

Documents

Hög prestanda i den första CB/A axiella ångkonden- sorn av ... · deaerator Steam turbine Make-up water supply O 2 O 2 O 2 O 2 Cooling water in Cooling water out T T T T T TP TP