книги из ГПНТБ / Субботина, Н. П. Водный режим и химический контроль на тепловых электростанциях

с поверхностно-активными веществами ОП-10 и Ofl-7— продуктами конденсации алкнлфенола с окисью этилена. При добавлении в щелочные растворы ОП-10 и ОП-7 ускоряют процесс обезжиривания поверхностей.

Принципиальные схемы химических промывок тепло­ энергетического оборудования, технология промывок различными методами и перспективы дальнейших работ в этой области подробно рассматриваются в специальной литературе [Л. 3-2].

Глава четвертая

П О С Т У П Л Е Н ИЕ ПРИМЕСЕЙ В П А Р О В О Д Я Н О Й ЦИКЛ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

4-1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Если бы вода, являющаяся рабочим телом в основ­ ном цикле ТЭС, теплоносителем в теплофикационном цикле и охладителем в конденсаторах турбин, не содер­ жала никаких примесей, то отпали бы многие трудности в эксплуатации ТЭС, связанные с коррозией металла и образованием отложений на поверхностях оборудования, соприкасающихся с паром и водой. Логично стремление уменьшить эти трудности путем уменьшения содержа­ ния примесей в воде. С этих позиций наилучшим тех­ ническим решением было бы освободить воду, циркули­ рующую в контурах ТЭС, от всех примесей. Однако по­ лучить воду, в которой не было бы никаких примесей, весьма сложно и чрезвычайно дорого. Противоречие между технической и экономической сторонами этого вопроса вынуждает идти на компромисс, т. е. искать ре­ шение, которое в заданных конкретных условиях в теку­

Как уже указывалось во введении, на паротурбинных ТЭС в качестве исходного сырья при подготовке воды для тех или иных целей пользуются природной водой, забирая ее из поверхностных или подземных источников.

Примеси природных вод очень разнообразны; они изучаются в гидрохимии и гидробиологии. Гидробиоло­ ги изучают живые организмы, населяющие природные

110

де, поступающей в эти контуры, также различны. Со­ храняется одинаковым подход к этим требованиям: они должны обеспечивать установленный для каждого из контуров водный режим.

'Организация водно-химических режимов имеет целью поддержание концентраций определенных примесей в пределах, неопасных для надежной и экономичной ра­ боты оборудования. Так как химические реагенты, т. е.

ционным персоналом. «Естественными» путями проник­ новения примесей в контурные воды ТЭС являются по­ ступление их с добавочной водой, восполняющей потери пара и воды в контуре; поступление через неплотности в аппаратуре, т. е. присосы охлаждающей воды в кон­ денсаторах турбин, а сетевой воды в сетевых подогрева­ телях, присосы в установках производственных потре­ бителей пара, присосы воздуха в элементах оборудова­ ния, находящихся под разрежением и пр.; поступление примесей в результате коррозии поверхностей оборудо­ вания, соприкасающихся с паром и водой.

4-2. ПОСТУПЛЕНИЕ ПРИМЕСЕЙ С ДОБАВОЧНОЙ ВОДОЙ

Существующие технологические схемы водоподгото-- вительных установок дают возможность получать очи­ щенную воду весьма различного качества. Широко при­ меняемое при подготовке добавочной воды для совре­ менных парогенераторов химическое обессоливание по­ зволяет эффективно удалять из воды примеси, находя­ щиеся в ионизированном состоянии, т. е. катионы

Ca 2 +,Mg 2 + ,Na + ,NH 4 + и анионы СТ", SO*- /НСО" HSiO"

NO~ NO"

Остаточные концентрации ионов в обессоленной воде зависят от технологической схемы ионирования; так, в упрощенной схеме обессоливания суммарное содержа­

В обессоленную воду могут проникать тонко измельчен­ ные и коллоидно-растворенные примеси природной во-

112

ды, содержащие Si, Al, Fe и другие элементы в комплексе с органическими веществами. Обычный контроль каче­ ства добавочной воды не всегда может зафиксировать присутствие примесей, находящихся в таком состоянии. Эти обстоятельства являются причиной применения та­ ких терминов, как «определяемая» и «неопределяемая» кремиекислота1 , подразумевающих проведение опреде­ ления содержания кремния фотоколориметрическим ме­ тодом по синему либо желтому кремнемолибдеиовым комплексам.

При нормальной работе обессоливающей установки концентрация «определяемой», т. е. реакционноспособной, кремнекислоты в обессоленной воде почти не меня­

«неопределяемой» кремнекислоты и других тонкоизмельченных примесей в обессоленной воде часто превышают остаточные концентрации ионизированных примесей.

При подготовке добавочной воды для парогенерато­ ров средних и повышенных параметров находят приме­ нение комбинированные схемы умягчения и снижения щелочности воды. Глубокое умягчение достигается при­ менением двухступенчатого катионирования; снижение общей щелочности воды осуществляется методами Н- катионирования или предварительного известкования. Вода получается с остаточной жесткостью менее 2 мкг-экв/л и общей щелочностью 0,3—0,7 мг-экв/л. При нормальной работе водоочистки качество очищенной во­ ды по этим показателям почти не изменяется.

Совмещение известкования с магнезиальным обескремниванием снижает кремнесодержание воды до 0,8— 1,0 мг/л Si02-3 .

1 Более правильными названиями являются «реакционная» и «нереакционная» кремиекислота. Реакционной называют ту часть общего содержания кремнекислотиых соединений, которая «прояв­ ляется», т. е. реагирует с молибденовокнслым аммонием в опреде­ ленных условиях, образуя окрашенные комплексы. Нереакционная часть общего кремнесодержания требует для «проявления» некоторой предварительной обработки порции воды, заключающейся в разру­ шении и растворении сложных силикатов, присутствующих в воде в виде более или менее мелких частичек. В теплоэнергетической ап­ паратуре, т. е. в подогревателях, 'парогенераторах, перегревателях пара, происходит быстрое разрушение силикатов, л входящие в их состав компоненты далее функционируют независимо. (Прим. ред.)

ками предусматривается удаление в большинстве случа­

сильноосновным аннонитом. В схемах с известкованием воды осаждение С 0 2 в виде СаСОз происходит на стадии известкования. Несмотря на то, что специальное удале­ ние кислорода и азота на химводоочистке, как правило, отсутствует, концентрации этих газов в'очищенной воде получаются отличными от их концентраций в исходной воде. Концентрация кислорода может уменьшаться в ре­ зультате протекания окислительных процессов, в част­ ности на стадии коагуляции воды, когда применяют со­ ли закисного железа i[Fe2 + окисляется кислородом до Fe3 + с образованием Fe(OH)3 ], а также на стадиях ос­ ветления воды фильтрованием и при ионировании за счет постепенного окисления самих фильтрующих мате­ риалов и ионитов, а также примесей, ими задержанных.

Изменение концентрации растворенных газов может происходить в осветлителях, баках, декарбонпзаторах и другой аппаратуре, где вода непосредственно контакти­ рует с атмосферным воздухом. Если при господствую­ щих в этих аппаратах температуре и давлении обраба­ тываемая вода окажется пересыщенной газами, они бу­ дут выделяться из воды, и их концентрация понизится. Если обрабатываемая вода окажется ненасыщенной, то кислород и азот воздуха будут растворяться в ней, и их концентрации повысятся. Этот случай реализуется при использовании в качестве источника водоснабжения грунтовых вод глубокого залегания.

Оценка изменения состава воды по отдельным ста­ диям ее очистки и определение примерного качества очи­ щенной воды всегда производятся при проектировании водоподготовительных установок. Методика такого рода расчетов рассматривается в курсе «Водоподготовка». Действительное качество воды оценивается по результа­ там химического контроля, ведущегося на работающих установках.

Когда известны состав исходной воды, технологиче­ ская схема водоподготовки, качество очищенной роды ц

114

& = Одоб/-Ок = -ОдобС'д0б/£)к =

= ^ДОбА<Сдоб/1 OOjDk =

=^добСДоб/100, г/(т- ч) =

примесей, поступающих в основной цикл с добавочной

рассмотрение других примеров, можно получить допол­ нительные цифры, которые дадут характерную картину поступления примесей с добавочной водой на разных ти­ пах станций.

На КЭС обычно поступление примесей в основной цикл с добавочной водой очень мало; по солям оно со­ ставляет 0,5—1,0 мг/(т-ч). На ТЭЦ, имеющих только те­ пловые сети, примесей в основной цикл поступает не­

1 Абсолютные величины, конечно, определяются не только типом станции, но и способом подготовки добавочной воды. (Прим. ред.)

116

Количество примесей, поступающих с добавочной Ё0л дой, на каждой ТЭС может изменяться во времени в связи с изменениями расхода и качества добавочной воды. Согласно уравнению (4-1) с увеличением расхода £>Доб и с увеличением концентрации СД О б поступление примесей в цикл увеличивается, и, наоборот, уменьше­ ние расхода и уменьшение концентрации приводят к со­ кращению поступления примесей с добавочной водой.

ляющее большинство конденсаторов мощных турбин по принципу действия являются теплообменниками поверх­ ностного типа, в которых по трубкам движется охлаж­ дающая вода, а в межтрубном пространстве проходит конденсирующийся пар и образующийся конденсат. Воз­ душные конденсаторы и конденсаторы контактного типа с радиаторной охладительной башней («сухой» градир­ ней) применяются на крупных ТЭС весьма редко.

Размер площади охлаждающей поверхности и раз­

странстве конденсаторов составляет 0,03—0,04 кгс/см2, в трубах и в водяных камерах, отделенных от парового пространства трубными досками, давление воды состав­ ляет 2—3 кг/см2. Разность давлений между водяным и паровым объемами конденсатора при работе турбины почти не меняется во времени и практически не зависит от нагрузки турбины, а следовательно, и от количества пара, проходящего через конденсатор.

Гидравлическая неплотность, обусловленная дефек­ тами либо структуры металла, либо монтажа элементов конденсатора (зазоры в соединениях труб с трубными досками; трещины в трубах из-за вибраций и термиче­

117

шее количество охлаждающей воды поступает в конденсат отработавшего пара.

Разность давлений между паровым пространством и атмосферным воздухом с внешней стороны корпуса конденсатора невелика по абсолютной величине, однако из-за несовершенства уплотнений в разъемных элемен­ тах корпуса конденсатора, главным образом в местах соединений конденсатора с цилиндром низкого давле­ ния турбины, атмосферный воздух проникает в паровое пространство конденсатора. Поступление воздуха в пар

торов, полностью исключить присосы воздуха и охлаж­ дающей воды в конденсаторах турбин не удается. При­ сосы охлаждающей воды у разных турбин в различных эксплуатационных условиях в большинстве случаев оце­

трубки, присосы резко возрастают и достигают величин более 0,1%. Состав и количество примесей, поступающих в конденсатор с охлаждающей водой, определяются со­ ответственно составом этой воды на входе в конденса­ тор и количеством ее, поступающим в конденсат.

Проникающая в конденсатор охлаждающая вода вносит с собой все примеси, которые в ней содержатся. Исключение составляют весьма крупные по размеру грубодисперсные частицы, которые не могут проникнуть через зазоры, трещины, свищи и другие неплотности. Не­ летучие примеси охлаждающей воды остаются в жидкой

ше для С0 2 и относительно мала для аммиака (К^0% ~ Ю3 ;

Для удаления газов, поступающих в конденсатор с присосами воздуха и охлаждающей водой, а также

118

с добавочной водой, если она вводится в конденсатор, используются пароструйные или водоструйные эжекто­ ры. Вместе с газами они непрерывно отсасывают из кон­ денсатора около 0,02—0,03%' пара.

Если знать концентрации отдельных примесей в ох­ лаждающей воде и размер присоса, то количество каж­ дой примеси, поступающей в конденсатор за час, Gnpnc

ное количество примеси, поступающей с присосом

процент присоса и следить за его изменением во време­ ни. Примерное постоянство процента присоса свидетель­ ствует о неизменной гидравлической плотности конден­ сатора. Увеличение процента присоса указывает на ухудшение состояния этой плотности.

Присосы охлаждающей воды принято выражать в процентах по отношению к расходу пара через кон­

Для конденсационной турбины К-300-240 при номинальной нагрузке 300 Мет расход пара в конденсаторе составляет 570 т/и; количество охлаждающей воды, поступающей в конденсатор, при присосе в 0,002%' составит 0,0114 т/ч, или 11,4 кгс/ч, а при присосе 0,02%—0,114 г/ч, или 114 кг/ч. Измерить увеличение расхода тур­ бинного конденсата на такие величины с помощью расходомеров практически невозможно не только при номинальной, но даже при сниженных нагрузках турбины, так как их чувствительность недос-

татрчна,

119