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

Из-за невозможности непосредственно измерить ко­ личество охлаждающей воды, поступающей в конденса­

присоса вычисляют, опираясь на результаты химическо­

1?0

и йоДы в конденсаторе; при неизменном уровне жидко­ сти в конденсатосборнике они балансируются следую­ щим образом:

Количества нелетучих примесей, поступающих в кон­ денсатор и его покидающих, также балансируются. Об этом свидетельствует отсутствие отложений на поверх­ ностях конденсатора с паровой с т о р о н ы Е с л и бы та­ кие отложения были значительными, то никакого балан­ са не существовало бы. В обозначениях, использован­ ных выше, для каждого из компонентов нелетучих при­ месей может быть написано уравнение вида

воды по уравнениям (4-5) или (4-6) по различным при­ месям получается неодинаковой из-за того, что при вы­

хотя обычно очень мала. О выборе оптимальных пока­ зателей для определения величины /Сщшс в различных эксплуатационных условиях см. § 12-2.

Если не пренебрегать величиной отсоса пара в эжек­

рах являются главным источником поступления солей и кремнекислоты в основной цикл. В этом легко убедить­

Определим поступление примесей с присосом для разных эксплуата­ ционных услозий блока 300 Мет. Пусть в первом случае конденса­ тор охлаждается водой с общим солесодержанием 300 мг/л, кремнесодержанием. 10 мг/л и имеет присос 0,01%. Абсолютную величину присоса находим по уравнению (4-4), подставляя в него К прис=

1 Иногда на паровой поверхности конденсаторных трубок на­ блюдается отложения, состоящие из окислов железа и «масел», т. е. органических веществ типа нефтепродуктов. (Прим. ред.)

121

Зная размер присоса и концентрации отдельных компонентов примесей в охлаждающей воде, например ионов Na+, Са2 *, Cl~, S0 2 - 4 и пр., аналогичным способом можно рассчитать поступление каждого компонента с охлаждающей водой и сравнить его с поступлением того же компонента с добавочной водой. Выяснив, ка­ кой знак ( > или < ) стоит в неравенстве

В отношении примесей, весьма полно удаляемых при подготовке добавочной воды, основным источником за-

сация греющего пара. Жидкая фаза, собираясь в ниж­ ней части аппарата, непрерывно отводится в основной цикл согласно тепловой схеме ТЭС.

122

характерных для сетевых подогревателей, значения ко­ эффициентов распределения солей, кремнекислоты и гидроокисей металлов чрезвычайно малы, и эти примеси практически полностью переходят в жидкую фазу. Ве­ личины коэффициентов распределения N 2 , 02 , Н2 , на­ против, очень велики, и все эти газы в основном пере­ ходят в пар. Для С 0 2 и N H 3 величины коэффициентов распределения значительно меньше; эти примеси обна­ руживаются в обеих фазах. При отсосе пара из парово­ го пространства подогревателя вместе с паром удаля­ ются все вещества, находящиеся в газообразной фазе.

Количество примесей, поступающих в основной цикл с присосами воды в сетевых подогревателях, определяет­ ся размером присоса и качеством сетевой воды. Очевид­

сетевой или подпиточной воды используются греющие секции конденсаторов турбин, как, например, в турбине Т-100-130, сетевая вода попадает в основной цикл также с присосом в конденсаторах.

Добавочная вода перед подачей в тепловую сеть подвергается дегазации, и концентрация растворенных газов в сетевой воде, как правило, невелика. При пра­ вильном осуществлении отсоса пара значительная доля летучих компонентов удаляется из парового пространст­

чих примесей в сетевой воде бывают довольно высоки­ ми. В воде закрытых тепловых сетей содержатся в ос­ новном хлориды, сульфаты, бикарбонаты и силикаты натрия, так как при подготовке добавочной воды для них применяются преимущественно схемы Na-катиониро- вания. Для подпитки закрытых теплосетей используется также продувочная вода парогенераторов и отмывочная

123

вода аиионитных фильтров. Обескислороживание воды достигается 'применением метода сулбфитирования.

К воде тепловых сетей с водоразбором у потребите­ лей предъявляются санитарно-гигиенические требования (ГОСТ 2874-54 «Вода питьевая»), поэтому при подго­ товке добавочной воды ограничиваются только некото­ рым снижением щелочности. Продувочную воду и сброс­ ные воды основной водоочистки в этом случае не применяют. Концентрации веществ в сетевой воде за­ висят от качества воды источника водоснабжения и спо­ соба подготовки добавка.

ческих потребителей пара весьма разнообразна по на­ значению и конструктивному оформлению. Это отопи­ тельные устройства, паровые молоты, сушилки, выпар­ ные устройства, подогреватели для нефти, мазута, ма­ сел и др. При всем различии всех этих аппаратов, по­ требляющих тепловую энергию пара, большинство из них — это теплообменники поверхностного типа, в кото­ рых нагреваемая среда и греющий пар не должны со­ прикасаться друг с другом. Когда в поверхностях, раз­ деляющих пар и нагреваемую среду (трубах, змеевиках и др.), появляются какие-либо неплотности или повреж­ дения, нагреваемая среда при условии меньшего давле­ ния со стороны пара проникает в паровое пространство и загрязняет образующийся конденсат. В случаях, когда давление греющего пара больше давления нагреваемой среды, переток через неплотности идет в обратном на­

при отключении аппарата. Конденсирующийся при этом пар создает разрежение в паровом пространстве, и на­ греваемый продукт будет засасываться в это простран­ ство. При последующем включении подогревателя в ра­ боту весь загрязненный конденсат будет вытеснен в об­ щую конденсатную линию и направится на ТЭЦ.

Количество примесей, поступающих в конденсат, определяется, очевидно, плотностью аппаратуры техноло­ гических потребителей пара. Поскольку наблюдение и уход за этой аппаратурой, так же как и технология использования пара, находятся в ведении предприятий, качество возвращаемого конденсата получается непо-

124

средственно зависящим от технического уровня и

тов весьма разнообразен. Так, при нагреве в поверхно­ стных теплообменниках технологических вод в конден­ сат поступают примеси, близкие по составу к примесям природной воды. В аппаратуре нефтеперерабатываю­ щих заводов в конденсат проникают нефтепродукты; на машиностроительных заводах — смазочные масла. Хи­ мические производства дают свои специфические при­ меси, известные для каждой ТЭЦ. Перечень специфи­

•время многие из них весьма опасны и могут вызывать серьезные нарушения в работе ТЭЦ. Так, известны случаи попадания в конденсат, возвращаемый с хими­ ческих заводов, хлорпроизводных дихлорэтана, хлоро­ форма, четыреххлористого углерода. Присутствие этих веществ не обнаруживается обычным химическим кон­ тролем качества конденсатов. В котловой воде при вы­ сокой температуре протекает гидролиз по следующим реакциям:

Для дихлорэтана С1СНг СН,С1+Н,0-»2НС1+С2 Н,0. Для хлороформа СНС13 +2Нг О->ЗНС1+НСООН.

Для четыреххлористого углерода СС14 -т-2Н2 0->4НС1+С02 .

Эти реакции показывают, что дихлорэтан при гидро­ лизе дает соляную кислоту и окись этилена, хлоро­ форм—соляную и муравьиную кислоты, а четыреххло-

вызывает быстрое снижение щелочности котловой воды. Был случай, когда котловая вода стала кислой (рН = 3) и началась интенсивная коррозия сварных стыков, при­ ведшая к аварийному останову парогенератора. Ана­ логичное действие могут вызвать органические вещест­ ва, содержащие серу, другие галоиды, радикалы фос­ форной кислоты, сложные эфиры и многие другие химические соединения.

Без изучения отдельных компонентов примесей и их возможных концентраций в конденсатах производствен­ ных потребителей пара не может быть правильно решен вопрос о возможности возврата конденсата в основной

125

цикл ТЭЦ. Не может быть также выбрана технологи­ ческая схема очистки конденсата. Количество каждой примеси, поступающей в основной или теплофикацион­ ный циклы ТЭЦ с потоками производственного конден­ сата за час, может быть подсчитано умножением кон­ центрации примеси на количество возвращаемого кон­ денсата.

арматуры ведет к присосам воздуха. Конденсат произ­ водственных потребителей пара в таких случаях загряз­

протекания коррозионных процессов, связанных с рас­ ходованием кислорода. На участках парокоидепсатного тракта, имеющих присосы воздуха в нескольких местах, обычно наблюдается увеличение концентрации кисло­

ты сплавов, которые применяются для изготовления па­ рогенераторов, турбин, конденсаторов, подогревателей и другого оборудования. Стали обогащают воду и пар продуктами коррозии, содержащими в своем составе железо, хром, молибден, никель, ванадий и другие ле­ гирующие добавки. Латуни посылают в воду продукты коррозии, содержащие медь и цинк, а также олово, алю­ миний и никель.

На количество образующихся продуктов коррозии, помимо свойств и качества самого конструкционного материала, оказывают влияние многие факторы. Тако­ выми являются величины поверхностей, омываемых па­ ром и водой; условия процесса (в основном температу­ ра); агрессивность рабочей среды. Первые два фактора

126

определяются условиями технологического процесса' получения пара заданных параметров в парогенераторе и выработкой определенного количества тепловой и

ных материалов с соответствующими свойствами и при­ менением способов понижения агрессивности рабочей среды (см. гл. 2).

Количество продуктов коррозии, поступающих в ос­ новной цикл извне, т. е. с добавочной водой, с произ­ водственными .конденсатами, за счет присосов сетевой воды можно определить расчетом [см. уравнения (4-1), (4-10)], если известны концентрации и количества по­ ступающей воды.

стоянии антикоррозионных покрытий на водоподготовительной установке. Вместе с тем следует иметь в виду, что соединения железа в том или ином количестве всегда содержатся в природной воде и, как правило, не полно­ стью удаляются при ее очистке. Остаточные концентрации железа в обессоленной воде при хорошем состоянии покрытий составляют 10.—20 мкг/л. Содержание продук­ тов коррозии в дистилляте испарителей зависит не толь­ ко от свойств конструкционных материалов, из которых изготовлен испаритель и его конденсатор; существенное влияние оказывает технология подготовки воды для пи­ тания испарителя, так как ею в значительной мере опре­

2—3 мг/л. Высокие концентрации железа свидетельст­

углеродистая сталь. Причиной этого, как правило, является плохая герметичность оборудования у потре­ бителей и на отдельных участках трассы от потребите­ лей до ТЭЦ,

12?

tлав а пятаА

М Е Т О ДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЧИСТОГО ПАРА

5-1. ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В ПАР

Выше (§ В-4) уже отмечались отрицательные послед­ ствия загрязнения пароперегревателей и турбин отло­ жениями, образующимися на поверхностях, омываемых паром. Одной из причин появления такого рода отложе­ ний являются примеси, присутствующие в -паре. На­ копление на поверхностях пароперегревателей окислов железа происходит также в результате коррозии ме­ талла пароперегревателей (§ 2-1). Вполне очевидно, что для предупреждения процессов образования отложений по паровому тракту ТЭС необходимо, чтобы получае­ мый в парогенераторах пар был «чистым», т. е. содер­ жал минимальное количество примесей, входящих в со­ став твердых отложений или способствующих их обра­ зованию.

Главный источник поступления примесей в пар — это вещества, содержащиеся в воде, из которой пар генери­ руется либо с которой контактирует непосредственно перед пароперегревателем или в самом пароперегрева­ теле в процессе регулирования температуры перегрева. Для продуктов коррозии наряду с главным источником существует еще один. Это окислы металла, образовав­ шиеся при монтаже или во время простоев оборудова­ ния, которые впоследствии срываются с поверхности металла потоком пара и уносятся им в виде пылинок.

щенный пар не является абсолютно сухим насыщенным паром. Вместе с паром всегда увлекается какое-то ко­

Концентрации примесей в паре, обусловленные ка­ пельным уносом, легко подсчитать по уравнению

128

мг/кг; со— влажность пара, %.

При нормальной работе энергетических парогенера­ торов влажность насыщенного пара составляет сотые доли процента. Физические методы для точного измере­ ния столь малых влагосодержаний оказываются непри­ годными. В практических целях уравнением (5-1) поль­ зуются как раз для определения влажности насыщенно­ го пара, измеряя концентрации примесей в паре и воде:

а>= 100 С' л /С в .

Второй путь перехода примесей в насыщенный пар принципиально отличается от первого, который для всех примесей, находящихся в воде, как растворенных, так и грубодисперсных, является одинаковым. По этому вто­

скольку растворимость неодинакова у разных веществ, значения ее для НгО разной плотности также неодина­ ковы. Следовательно, при численно равных концентра­ циях отдельных компонентов в воде их концентрации в паровом растворе могут получаться разными. Они бу­ дут больше у веществ с большей паровой раствори­ мостью и меньше у веществ с меньшей растворимостью в паре.

Общую концентрацию отдельного компонента в на­ сыщенном паре, имея в виду оба пути их поступления в пар, можно выразить уравнением

где С°э 1 ц — общая концентрация примеси в насыщенном паре, мкг/кг; С^л — концентрация примеси, обусловленная

обусловленная ее растворимостью в паре, мкг/кг.

В перегретый пар примеси поступают с насыщенным даром, с водой, используемой для регулирования тем­ пературы перегрева, а также в результате выноса с по­ верхностей пароперегревателя имеющихся в нем загряз-