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

еТсй ПО всем контурам циркуляции котла, то в парогене­ раторе со ступенчатым испарением (100 + р), %, пита­ тельной воды поступает лишь в контуры циркуляции первого отсека. Благодаря этому при одинаковых кон­ центрациях примесей в питательной воде концентрации примесей в котловой воде первого отсека получаются

третьей ступени; 8 — продувка парогенератора; 9 — водоперепускная труба; 10 — пароперенускная труба; П — пароотводящие трубы .

значительно меньшими, чем в котловой воде парогене­ ратора без ступенчатого испарения. Соответственно улучшается чистота пара, получаемого в первом отсеке. Во втором отсеке концентрации примесей в котловой воде при одинаковом размере непрерывной продувки сохраняются практически такими же, как в парогенера­ торе без ступенчатого испарения. Следовательно, ка­ чество пара, получаемого во втором отсеке, будет таким же, как у парогенератора без ступенчатого испарения. В результате смешения потоков пара из первого и второго отсеков общий поток пара, направляющийся в паропе­ регреватель, получается в схеме со ступенчатым испаре­ нием более высокого качества, чем в схеме без ступен­ чатого испарения.

Наибольший эффект повышения чистоты пара полу­ чался бы при бесконечно большом числе ступеней испа­ рения. Практически более трех ступеней не применяют, так как с дальнейшим увеличением числа отсеков конст­ рукция парогенератора заметно усложняется, а получае-

мый выигрыш в чистоте пара по мере возрастания числа ступеней падает.

Второй отсек, где котловая вода имеет большие концен­ трации примесей, называют «с о л е в ы м» о т с е к о м , или второй ступенью испарения. В схеме трехступенча-

Рис. 5-25. Схема двухступенчатого испарения с вы­ носными циклонами.

9 — пароперепускная труба; 10 — пароотводящне трубы .

того испарения за первым отсеком сохраняют название «чистого», а второй и третий отсеки называют второй и третьей ступенями испарения.

Для примесей, которые не осаждаются на поверхно­ стяхнагрева и не образуются в самом парогенераторе, при ступенчатом испарении может быть написано боль­

Материальный баланс примесей для первого отсека сводится к равенству количества примесей, поступаю-

162

щих с питательной водой, количеству примесей, уходя­ щих из первого отсека с паром и водой, перепускаемой во вторую ступень. Вода, направляемая из первого от­ сека во второй, для первого отсека является продувкой, а для второго отсека питательной водой. Уравнение ма­ териального баланса для первого отсека

в котловой воде первого отсека.

Остальные обозначения были указаны ранее.

При двухступенчатом испарении материальный ба­ ланс второго отсека сводится к равенству количества примесей, поступающих с водой из первого отсека, коли­ честву примесей, уходящих из второго отсека с паром, который здесь генерируется, и с продувочной водой. Уравнение материального баланса для солевого отсека в схеме двухступенчатого испарения записывается так:

Для примесей, содержащихся в паре, уравнение ма­ териального баланса составляется суммированием коли­ чества примесей, вносимых потоками пара из каждой ступени. При двухступенчатом испарении

парогенератора становится одноступенчатой, и пар в обо­ их случаях 'получается равноценного качества. При дру­ гих значениях пц, лежащих в интервале 0 < п ц < 1 0 0 % ; , качество пара получается выше, причем существует оптимальное значение пц, когда С ц получает минималь­ ное значение. Расчеты показывают, что при одинаковых для всех ступеней коэффициентах выноса оптимальное значение Пц зависит и от величины продувки парогене­ ратора (табл. 5-1).

Т а б л и ц а 5-1

Расчетные значения оптимальной паропроизводительности отдельных отсеков при ступенчатой испарении (% от общей паропроизводительности котла)

Отношение концентрации отдельных примесей в кот­ ловой воде чистого отсека к их концентрациям в пита­ тельной воде называют к р а т н о с т ь ю к о н ц е н т р а ­ ц и й для чистого отсека. Отношение концентраций кот­ ловых вод первого и второго отсеков называют кратностью концентрации между первой и второй сту­ пенями испарения. Кратности концентраций выражают­ ся уравнениями:

Из сопоставления уравнений (5-23) и (5-24) можно представить соотношение концентраций примесей в про­

Из уравнений (5-23) и (5-24) видно, что кратности концентраций Ст и. Cn-i зависят от паропроизводитель­ ности солевого отсека лп..

164

При большой производительности второй ступени испарения (табл. 5-1) парогенераторы обычно оборуду­

включение солевых отсеков. На практике более употре­ бительно симметричное расположение отсеков одной и той же ступени испарения по обеим сторонам барабана. При этом общая паропроизводительность второй ступени испарения обеспечивается левым и правым отсеками. Из чистого отсека левый и правый отсеки второй ступени испарения получают воду по своим водоперепускным трубам. Продувка парогенератора, осуществляемая из последней ступени испарения, складывается из расходов по обеим продувочным линиям — левой и правой.

С помощью уравнений (5-20) — (5-25) и (5-14) вы­ полняются различные расчеты водного режима, связан­ ные с получением чистого пара в парогенераторах с двух­ ступенчатым испарением. Для ускорения такого рода расчетов целесообразно пользоваться специальными номограммами [Л. 5-5].

Рассмотрим на примерах, какими возможностями обладает схема организации водного режима со ступенчатым испарением по срав­ нению с простейшей схемой, когда в парогенераторе есть только непрерывная продувка.

при условии питания их водой одинакового качества и одинаковом размере продувки. Пусть продувка составляет 3%, общее солесо-

некислоте равен примерно 1%, коэффициент выноса по солям бли­ зок к влажности насыщенного пара, примем его равным 0,02%.

Для указанных условий в парогенераторе без ступенчатого ис­

центрации превышают нормы, установленные для пара высоких

В парогенераторе со ступенчатым испарением для заданные условий по уравнениям (5-23) — (5-25) находим кратности концен­ траций по отсекам Cj и C n - i ; для соле- и кремнесодержания они

Г66

получаются разными, так как различны Квып- С помощью этих же уравнении находим концентрации в котловой воде чистого и соле­ вого отсеков. Общее солесодержаине в чистом отсеке получается

по уравнению (5-22) определяем качество общего потока пара, вы­ рабатываемого парогенератором. Оно получается следующим: общее

и одинаковом размере продувки качество пара у паро­ генератора со ступенчатым испарением значительно луч­ ше, чем у парогенератора без ступенчатого испарения. В воде чистого отсека парогенератора со ступенчатым испарением, где вырабатывается большая часть пара (в примере 95%), концентрации примесей значительно меньше (в примере в 11—12 раз), чем в котловой воде парогенератора без ступенчатого испарения. В продувоч­ ных водах обоих парогенераторов концентрации приме­ сей близки по величине.

Второй числовой пример выполним для условий, когда паро­ генератор без ступенчатого .испарения и парогенератор со ступен­ чатым испарением питаются водой одинакового состава и выраба­ тывают пар одинакового качества, удовлетворяющего нормам. Срав­ ним, с какими продувками должны при этом работать парогенера­ торы. Пусть парогенераторы питаются водой с общим солесодержанием Л0 мг/кг, кремиесодержанием 0,1 мг/кг. Давление-в пароге­ нераторах 100 кгс/см2, коэффициенты выноса по солям 0,02%, по

кремнекислоте 1%, паропроизводительность солевого отсека в котле со ступенчатым испарением иц = 5%.

Чтобы получить пар с солесодержанием 50 мкг/кг и кремиесо­ держанием 20 мкг/кг, необходимо иметь в котловой (и продувочной)

воде парогенератора без ступенчатого испарения общее солесодер­ жание 250 мг/кг и кремнесодержание 2,0 мг/кг. При указанном

выше качестве питательной воды такие концентрации в котловой воде можно получить при продувке, равной 4,2%, что превышает значения, регламентируемые ПТЭ по условиям тепловой эко­ номичности.

Для парогенератора со ступенчатым испарением требуемая чистота пара обеспечивается при продувке, равной 1%. Кратности концентраций по отсекам при этом составляют по солесодержанию.

левом 8,3. Качество пара, генерируемого в чистом и солевом отсе­ ках, характеризуется соответственно следующими цифрами: по

167

Возможность с переходом на схему со ступенчатым испарением существенно увеличить концентрации в про­ дувочной воде и при этом получать пар высокого каче­ ства может быть использована не только для сокраще­ ния размера продувки парогенератора, но и для повы­ шения допустимых концентраций в питательной воде. Такая возможность позволяет идти на применение бо­ лее простых и дешевых способов подготовки добавоч­ ной воды основного цикла ТЭС.

В третьем примере сравним, каким должно быть качество пи­ тательной воды в парогенераторах без ступенчатого испарения и со ступенчатым испарением для условий работы обоих парогене­ раторов с одинаковыми продувками и выполнением норм по чистоте пара.

для выполнения указанных выше требований по чистоте пара пита­

методами невозможно, необходимо применять обессолнвание воды. Получить добавочную воду с солесодержанием 90 мг/кг и кремнесодержанием 0,8 мг/кг, не прибегая к обессолнванию воды, при

подходящем источнике водоснабжения практически возможно.

Приведенные примеры показывают широкие возмож­ ности, которыми обладает схема организации водного режима со ступенчатым испарением. В зависимости от конкретных условий на первый план могут выступать те или иные ее преимущества. На современных ТЭС с бара­ банными парогенераторами ступенчатое испарение при­ меняют в целях повышения чистоты насыщенного пара, либо для сокращения непрерывной продувки парогене­ раторов и, следовательно, для повышения экономично­ сти паротурбинной установки, либо для удешевления подготовки добавочной воды, что особенно важно для ТЭЦ, имеющих большие потери рабочего тела. Расчеты показывают, что эффективность применения ступенчато­ го испарения особенно велика в случае питания пароге­ нераторов водой с повышенным содержанием примесей.

168

Чем чище питательная вода, тем меньше эффект ог при­ менения ступенчатого испарения. Вследствие этого для •мощных котлов высокого давления, питающихся, как правило, конденсатом и обессоленной водой, этот способ организации водного режима не применяется.

5-7. ПРОМЫВКА ПАРА

Если принять количество примеси, вносимой в паро­ генератор с питательной водой, за 100%, то уравнение материального баланса для парогенератора (5-14) мо­ жет быть переписано в виде

В правой части этого уравнения первый член выра­ жает процент выноса примеси паром, а второй член —

процент выноса примеси продувочной водой. Обозначив первый и второй члены уравнения (5-26) через А и Б, получим:

169