2.2. Удаление примесей из цикла

Концентрацию примесей в питательной воде можно уменьшить за счет:

• уменьшения присосов охлаждающей воды в конденсаторе и сетевой воды в сетевых подогревателях;

• уменьшения количества добавочной воды и улучшения ее качества;

• снижения интенсивности коррозионных процессов во всем пароводяном тракте.

Современные блоки сверхкритического давления на ТЭС оборудуются блочными обессоливающими установками, в которых происходит частчное улавливание примеси. Для увеличения глубины очистки конденсата желательно увеличивать долю воды, идущей через БОУ, за счет сброса всех потоков конденсата после подогревателей в конденсатор.

Для удаления примесей в барабанных котлах организуется продувка - удаление части воды из барабана или выносных циклонов.

Летучие примеси потоков воды, направляемых в конденсатор, частично удаляются в конденсаторе, БОУ и деаэраторе. Поступают эти примеси с присосами воды, через неплотности в конденсаторе и на всасе конденсатного насоса 1-го подъема, образуются в результате коррозии.

2.3. Влияние примесей на работу оборудования

Обозначим основные неприятности, связанные с наличием примесей в водном теплоносителе. По мере изложения данного курса лекций мы познакомимся с этим вопросом более подробно.

Коррозионные процессы в водопаровом тракте энергетического блока увеличивают концентрацию примесей в воде, снижают механическую прочность металла, ведут к растрескиванию его. Отложение примесей на внутренней поверхности обогреваемых труб в апровом котле приводит к повышению температуры стенки вплоть до разрушения, снижению коэффициента теплопередачи и, соответственно, повышению температуры газов по тракту, увеличению потерь с уходящими газами.

Коррозия металла и отложение примесей зависят, в первую очередь, от воднохимического режима блока, а также от конструктивного выполнения поверхностей нагрева, тепловых потоков, конструкционных материалов.

Концентрация примесей в перегретом паре лимитируется условиями работы турбины. При отложении примеси в проточной части турбины увеличивается шероховатость ее и коэффициент сопротивления трения, скорость пара за счет сужения проходного сечения, что приводит к росту перепада давления на ступенях турбины и к увеличению осевого сдвига ротора. Приходится уменьшать расход пара на турбину и ее мощность. Лопатки турбины, находящиеся в зоне Вильсона (в зоне конденсации водяных паров), подвержены коррозионному растрескиванию, что может привести к разрыву лопатки с тяжелыми аварийными последствиями.

2.4. Материальный баланс примесей в паровых котлах

Рассмотрим потоки рабочей среды D_i, которые несут определенное количество примесей. Концентрация примесй - С_i (рис.2.4.1).

Из рис.2.4.1 видно, что в паровой котел питательная вода вносит за единицу времени (сек., час, год и т.д.) примеси в количестве D_пвС_пв, где С_пв - концентрация примеси в питательной воде. В паровом котле концентрация примеси увеличивается за счет продуктов коррозии (+С_корр^к) и уменьшается за счет отложения ее на поверхностях нагрева (- С_отл^к) и продувки котла в количестве D_прС_пр, где D_пр - количество продувочной воды, С_пр - концентрация примеси в ней. Из котла уходит перегретый пар D_п с концентрацией примеси С_п. В результате для парового котла материальный баланс примеси запишется в следующем виде:

D_пвС_пв + D_пвС_корр^к = D_пвС_отл^к + D_прС_пр + D_пС_п. (1)

Материальный баланс по рабочей среде: D_пв = D_пр + D_п. (2)

Проведем преобразования: С_пв + С_корр^к - С_отл^к = С_п + р(С_пр - С_пв - С_корр^к + С_отл^к), (3) где р - доля продувки:р = D_пр/ D_п. (4)

Из (3) можно рассчитать необходимую величину продувки р, чтобы обеспечить заданное качество пара С_п:

р = (С_пв + С_корр^к - С_отл^к - С_п)/( С_пр - С_пв - С_корр^к + С_отл^к). (5)

В барабанных котлах концентрация примеси в паре С_п зависит, как это видно из материального баланса (3), от С_пв, доли продувки р, интенсивности процессов коррозии и отложения примеси. Концентрация примеси С_пв определяется процессами в предшествующем тракте. Для снижения скорости отложения примеси концентрацию С_пв необходимо уменьшать. При этом будет снижаться и доля продувки р (см. (5)), что уменьшает выброс из котла воды и теплоты с продувочной водой. К снижению доли продувки ведет и повыщение концентрации примеси в продувочной воде С_пр. Наоборот, повышение требования к чистоте пара (снижению С_п) приводят к увеличению доли продувки и, соответственно, к снижению экономичности парового котла. Следовательно, выбор доли продувки должен производиться на основе оптимизации не только воднохимического режима котла, но и блока в целом.

При наличии продувки в котле концентрация примеси в питательной воде С_пв может быть значительно выше, чем в паре С_п, что удешевляет подготовку воды для барабанных котлов. В прямоточных котлах докритического давления, в принципе, можно организовать продувку котла. Для этого в конце испарительного участка при влагосодержании 1-2% (х = 0.98-0.99) устанавливается сепаратор, в котором влага отделяется от пара и удаляется из цикла. Но при этом возникает ряд трудностей:

1) В прямоточном котле граница между испарительным и перегре-вательным участками четко не зафиксирована, она при изменении режима работы котла перемещается по длине теплопередающих труб; следовательно, в сепаратор при одном режиме будет поступать пароводяная смесь с большим водосодержанием, в другом - перегретый пар; система регулирования водосодержания на входе в сепаратор получается сложной и дорогой;

2) Продувка в прямоточном котле малоэффективна, так как основное количество примеси образует отложения на стенках труб на более ранних этапах испарения воды. Поэтому в прямоточных котлах докритического давления продувка,как правило, не делается .

При сверхкритическом давлении продувку котла в принципе сделать нельзя.Для прямоточных котлов материальный баланс примесей будет следующим: С_пв + С_корр^к - С_отл^к = С_п. (6)

Считая, что С_корр^к и С_отл^к должны быть сведены до минимально возможных значений, получим, что С_пв ≈ С_п, (7)

т.е. качество питательной воды должно быть близким к качеству пара.

Аналогичным образом может быть составлен материальный баланс примесей для турбины, конденсатора и других элементов блока.