лабы / лаба 1 / деаэратор

Тема № 11

ДЕАЭРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА

Назначение и принцип работы

Удовлетворительное коррозионное состояние пароводяного тракта электростанции обеспечивается правильным соблюдением водного режима и удалением коррозионно-агрессивных газов из питательной воды и конденса-

та. Питательная вода, например, паровых котлов ТЭС сверхкритических па-

раметров пара согласно Правилам технической эксплуатации электростанций

(ПТЭ) должна иметь жесткость не более 0,2 мкг-экв/кг, содержать кислорода менее 10 мкг/кг, а ее удельная электрическая проводимость должна быть ме-

нее 0,3 мкСм/см.

Соблюдение этих норм для всех режимов работы оборудования позво-

ляет избежать выноса продуктов коррозии в зону высокотемпературных по-

верхностей нагрева, связанного с ним ухудшения теплообмена и снижения надежности работы, а также предотвратить язвенную (подшламовую) корро-

зию в пароводяном тракте.

В конденсате, питательной и добавочной воде содержатся агрессивные газы (кислород, углекислый газ и др.), вызывающие коррозию оборудования и трубопроводов электростанции. Они поступают в пароводяной тракт пре-

имущественно в конденсаторе турбины и в вакуумной части системы регене-

рации. Для защиты от газовой коррозии применяют деаэрацию воды, т. е.

удаление растворенных в ней газов. Основное коррозионное действие на ме-

талл оборудования оказывает кислород, тем более что содержание его в воз-

духе и в растворенном состоянии весьма значительно. Углекислота вызывает коррозию самостоятельно и действует как катализатор агрессивного воз-

действия кислорода, а также способствует загрязнению пароводяного тракта соединениями железа и меди, которые затем откладываются на трубах паро-

вых котлов. Углекислота содержится в пароводяном тракте в свободном со-

2

стоянии и как продукт термического разложения солей натрия - бикарбона-

тов.

Для удаления растворенных в воде газов на паротурбинных электро-

станциях применяют термическую деаэрацию воды. Кислород, оставшийся в воде после термической деаэрации, дополнительно обезвреживают, связывая

его химическими реагентами (гидразин - гидрат N2H4 • Н20 или его соли).

Основные факторы, определяющие концентрацию газов в воде и их равновесное состояние: давление и температура воды, количественный со-

став газовой смеси, физическая природа газа. Для идеального разбавленного раствора газов в жидкости согласно закону Генри равновесная массовая кон-

центрация газов в растворе СГ, мг/кг, пропорциональна парциальному давле-

где КГ - константа фазового равновесия (константа Генри), мг/(кг-Па), кото-

рая изменяется в зависимости от температуры и не зависит от количествен-

ного состава и давления в системе.

Полное удаление растворенных в воде газов практически невозможно.

Процесс удаления газов из воды происходит до того момента, когда равно-

весное парциальное давление, соответствующее его концентрации в жидкой фазе, превышает парциальное давление этого газа РГ в газовой фазе над рас-

твором. Следовательно, для деаэрации воды и удаления (десорбции) агрес-

сивных газов необходимо понижать их парциальные давления над жид-

костью. Это возможно осуществить либо понижением общего давления газо-

вой смеси над водой, либо перераспределением парциальных давлений газов при постоянном давлении газовой смеси. Второй способ универсален и не избирателен по отношению к отдельным газам, присутствующим в воде. Он основан на том, что абсолютное давление над жидкой фазой представляет

собой сумму парциальных давлений газов и водяного пара:

3

Следовательно, необходимо увеличить парциальное давление водяных паров над поверхностью воды, добиваясь РН2О Р, и как следствие этого получить

PГ 0. Когда температура воды повышена до температуры насыщения,

парциальное давление водяного пара над уровнем воды достигает полного давления над водой, а парциальное давление других газов снижается до нуля,

вода освобождается от растворенных в ней газов. Недогрев воды до темпера-

туры насыщения при данном давлении увеличивает остаточное содержание в ней газов, в частности кислорода. Термическая деаэрация воды сочетается с ее подогревом в специальном теплообменнике - деаэраторе.

Термические деаэраторы паротурбинных установок электростанций делятся:

По назначению на:

1)деаэраторы питательной воды паровых котлов;

2)деаэраторы добавочной воды и обратного конденсата внешних потребите-

лей; 3) деаэраторы подпиточной воды тепловых сетей.

По давлению греющего пара на:

1) деаэраторы повышенного давления ДП, работающие при давлении 0,6 - 0,8

МПа, а на АЭС - до 1,25 МПа и использующиеся в качестве деаэраторов пи-

тательной воды ТЭС и АЭС;

2)атмосферные деаэраторы (ДА), работающие при давлении 0,12 МПа;

3)вакуумные (ДВ), в которых деаэрация происходит при давлении ниже ат-

мосферного: 7,5 - 50 кПа.

По способу обогрева деаэрируемой воды на:

1) деаэраторы смешивающего типа со смешением греющего пара и обогре-

ваемой деаэрируемой воды. Этот тип деаэраторов применяется на всех без исключения ТЭС и АЭС; 2) деаэраторы перегретой воды с внешним предварительным нагревом воды отборным паром.

4

Деаэрационная установка ТЭЦ МЭИ (рис. 11.1.) предназначена для удаления из питательной воды растворенных в ней газов. В соответствии с

«Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей» в

очищенной водой (ХОВ) и с цир-

куляционной водой, попадающей в паровые пространства конденсатора через неплотности соединений конденсаторных трубок с трубной доской.

На ТЭЦ МЭИ применяется термическая деаэрация.

Оборудование деаэрационной установки

Деаэрация питательной воды производится в специальных устройствах

- деаэраторах. На тепловых электрических станциях устанавливаются деаэра-

торы смешивающего типа, в которых удаление газов из воды происходит в результате ее нагрева до температуры насыщения путем непосредственного соприкосновения с греющим паром.

Деаэраторная установка ТЭЦ МЭИ состоит из двух деаэраторов атмо-

сферного типа (рис. 11.2.) Барнаульского котельного завода:

Производительность деаэрационной колонки — 75 м3/ч;

Рис.11.2 Схема деаэрационной установки ТЭЦ МЭИ

6

Условные обозначения, принятые на рис.11.2

1 – деаэрационные колонки №1 и 2; 2 – аккумуляторные баки; 3 – охладители выпара; 4 – гидрозатворы; 5 – подвод греющего (отборного пара) пара; 6 – подвод основного конденсата турбины; 7 – подвод конденсата сетевых подогревателей; 8 – подвод химочищенной добавочной воды; 9 – подвод конденсата греющего пара ПВД; 10 – подвод питательной воды от насосов (линия разгрузки питательных насосов); 11 – отвод воды к питательным насосам; 12 – сливные (дренажные) трубопроводы; 13 – уравнительные линии; 14 – подвод пара к барботажным соплам; 15 – сбросной

паропровод с предохранительным клапаном

Деаэратор состоит из головки деаэратора 1 и аккумуляторного бака 2.

В деаэраторной головке осуществляется подогрев питательной воды паром из отбора турбины до температуры насыщения и выделение из нее раство-

ренных газов. Деаэрированная вода собирается в аккумуляторном баке, из которого поступает к питательным насосам. Подлежащие деаэрации химиче-

ски очищенная вода и конденсат от турбин подводятся в кольцевую камеру,

расположенную в верхней части головки деаэратора. Чтобы обеспечить луч-

шую деаэрацию, вода должна иметь достаточно большую поверхность, что достигается сливом воды из кольцевой камеры на расположенные одно под другим пять сит с отверстиями диаметра 5 - 8 мм, через которые вода прохо-

дит мелкими струйками.

Греющий пар поступает в нижнюю часть головки деаэратора через ре-

гулирующий клапан и движется в головке деаэратора вверх навстречу потоку воды через центральные отверстия в ситах и между корпусом головки и си-

том, в котором нет центрального отверстия.

Вода нагревается до температуры кипения и освобождается от газов,

которые вместе с неконденсировавшимся паром удаляются из верхней части головки деаэратора в атмосферу через холодильник 3 и трубу. В холодильни-

ке происходит нагрев поступающей в деаэратор добавочной химически очи-

щенной воды с целью использования тепла удаляемых из деаэратора газов и несконденсировавшегося пара. Добавок химически очищенной воды служит для восполнения утечек пара и конденсата из цикла паротурбинной установ-

ки.

Помимо основного конденсата от турбины и добавочной ХОВ в голов-

ку деаэратора поступает конденсат от подогревателей сетевой воды. Конден-

8

сат от подогревателя высокого давления сбрасывается непосредственно в ак-

кумуляторный бак.

Нормальное давление в деаэраторе поддерживается путем автоматиче-

ского регулирования подачи пара в деаэраторную головку с помощью регу-

лятора давления, который воздействует на регулирующий клапан подачи греющего пара в деаэратор. Импульс (давление) к индукционному датчику регулятора передается из нижней части головки деаэратора. Постоянство по-

ложения уровня питательной воды в аккумуляторном баке (примерно 2/3 вы-

соты аккумуляторного бака) обеспечивается автоматическим регулировани-

ем поступления химически очищенной воды с помощью регулятора уровня,

управляющего задвижкой подачи химически очищенной воды. Принципи-

альное устройство регулятора уровня аналогично устройству регулятора дав-

ления.

Необходимость автоматического регулирования давления и уровня во-

ды в деаэраторе обуславливается особенностями его работы. При уменьше-

нии давления и снижении уровня в аккумуляторном баке ухудшаются усло-

вия работы питательных насосов, так как это уменьшает подпор на их всасе.

С увеличением уровня в баке выше допустимого возможно затопление паро-

проводящего патрубка и возникновение гидравлических ударов.

Перед включением в работу деаэратора аккумуляторный бак заполня-

ют химически очищенной водой. Находящуюся в аккумуляторном баке воду подогревают до температуры, близкой к температуре насыщения дренажным паром, поступающим в деаэратор через барботажные сопла, введенные в

торцевые поверхности бака.

По условиям работы ТЭЦ котлы могут находиться в резерве в течение длительного времени. Для предотвращения коррозии труб котлов ставят ре-

зервный котел на проточную консервацию. Для этой цели котел, находящий-

ся в резерве, заполняют питательной водой, непрерывный проток которой через котел обеспечивается с расходом до 3-х тонн в час. Питательная вода поступает в котел из питательных магистралей, а из котла возвращается в де-

аэратор.

9

Для предупреждения повышения давления в деаэраторе выше расчет-

ного установлены предохранительные устройства: грузовой предохранитель-

ный клапан 15 и гидрозатвор 4. Предохранительный клапан установлен в верхней части парового объема аккумуляторного бака. Предохранительный клапан срабатывает при повышении давления в паровом объеме деаэратора сверх 1,3 бар и сбрасывает пар в атмосферу через атмосферную трубу. В слу-

чае, если не сработает грузовой предохранительный клапан, его функцию выполнит гидрозатвор, срабатывающий при давлении в паровом объеме де-

аэратора сверх 1,4 бар.

Основным назначением гидрозатвора 4 является предот-

вращение переполнения бака при неисправности регулятора уровня.

Гидрозатвор (рис.11.3.) представ-

ляет собой петлю, выполненную из стальной трубы и соединенную одним концом с паровым объе-

мом аккумуляторного бака на вы-

соте предельно доступного уров-

ня, а другим — с атмосферным

бачком. В последнем поддержи-

Рис. 11.3. Гидрозатвор деаэратора

вается атмосферное давление и постоянное положение уровня, так как он с помощью переливной трубы со-

единен с дренажным баком открытого типа. Гидрозатвор заливается химиче-

ски очищенной водой. Заполнение гидрозатвора производится путем подачи химически очищенной воды в аккумуляторный бак до тех пор, пока вода начнет сливаться в петлю гидрозатвора до его полного заполнения водой.

Заполнение гидрозатвора водой проверяется через контрольный вентиль. При переполнении бака излишек воды через петлю гидрозатвора сливается в дре-

нажный бак. Расстояние от уровня в атмосферном бачке до низа петли со-

ставляет 4 м. Благодаря этому при давлении в паровом объеме деаэратора

10

Благодаря этому при давлении в паровом объеме более 1,4 бар вода выбрасы-

вается из петли в атмосферный бачок, откуда сливается в дренажный бак, и

аккумуляторный бак деаэратора соединяется с атмосферой. Гидрозатвор также не допускает снижения давления ниже 0,6 бар. В этом случае атмо-

сферное давление выбивает воду из петли в аккумуляторный бак и послед-

ний соединяется с атмосферой.