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

Д ля повышения чистоты пара схема организации водного режима парогенератора будет тем эффективнее, чем больше будет относительный вынос примесей про­ дувочной водой. На рис. 5-26 графически показаны ре­

режима. Увеличение непрерывной продувки во всех схе­ мах дает 'повышение чистоты пара, т. е. с увеличением продувки А уменьшается. При одинаковых величинах продувки схема со ступенчатым испарением более эффективна, чем схема без ступенчатого испарения, так как относительный вынос кремнекислоты паром в схеме со ступенчатым испарением меньше. Однако он не мал, особенно при небольших продувках. Действительно, для давления 100 кгс/см2 (рис. 5-26,6) вынос кремнекислоты паром при продувке 1% достигает примерно 23%, а при продувке 0,5%—примерно 35%- Если провести анало­ гичные расчеты для больших давлений, легко убедиться, что с увеличением давления относительный вынос крем­ некислоты паром будет возрастать в связи с увеличени­ ем коэффициента распределения. Для давлений больше 100 кгс/см2 на графиках рис. 5-26, а и б кривые распо­ ложатся тем ниже, чем больше давление, а это означа­ ет, что при одинаковых продувках парогенераторов величина А с ростом давления будет увеличиваться, а величина Б уменьшаться. Следовательно, эффектив­ ность рассмотренных схем организации водного режима в отношении получения чистого пара по примесям, кото­ рые имеют большие коэффициенты распределения (кремнекислота, окислы металлов), с увеличением дав­

Этот процесс осуществляется следующим образом: пар, полученный из воды с какой-то концентрацией при­ месей, сепарируется и затем вступает в контакт — про­ мывается водой, имеющей меньшую концентрацию при­ месей; после этого следует повторная сепарация. Умень­ шение содержания примесей в паре в процессе промызки происходит двумя путями, один из которых распро­ страняется на примеси, находящиеся в состоянии паро­ вого раствора, другой — на примеси, находящиеся в

170

каплях котловой воды. В капельном уносе, как известно, могут присутствовать как растворенные, так и нераствореиные примеси, например продукты коррозии.

В процессе промывки примеси, находящиеся в паро­ вом растворе, подвергаются перераспределению между жидкой и паровой фазами в связи с нарушением сущест­

сия для вещества, растворенного в обеих фазах, количе­ ственно выражается через коэффициент распределения

СЕ р СЕ

При постоянном давлении коэффициент распределе­ ния для каждого вещества есть величина постоянная. Если в двухфазной системе соотношение реальных кон­ центраций примесей в паре и воде отличается по вели­ чине от соответствующих значений К-р, это значит, что в момент измерения концентраций система не была в равновесии. При установлении нового равновесия про­

рация примеси в паровом растворе уменьшается, а в жид­

кой фазе увеличивается.

Так как промывка пара ведется при постоянном дав­

водой, то в состоянии равновесия по отношению к любой растворенной в паре примеси должно быть справедливо выражение

ио р — для промывочной воды.

Очевидно, что чем меньше будут концентрации при­ месей в промывочной воде, тем меньше будут и равно­ весные концентрации в паровом растворе, который кон-

171

тактирует с промывочной водой. При ограниченном вре­ мени контакта пара с промывочной водой возможно, что новое равновесие в системе не успеет установиться. Тогда в промытом паре концентрации растворенных при­ месей будут несколько боль­ ше равновесных, однако меньше, чем в паре, посту­ пающем на промывку. Ма­ ксимальный эффект удале­ ния растворенных примесей будет в том случае, когда система достигнет нового со­

стояния равновесия.

вкапельном уносе содержание загрязнений больше, чем

впромывочной воде. Поскольку количество промывоч­ ной воды существенно больше количества влаги в про­ мываемом паре, повышение это незначительно.

Пар, выходящий с промывочного устройства, всегда бывает влажным; величина этой влажности может быть равна, меньше или больше влажности пара, поступаю­ щего на промывку. Однако при всех условиях капель-

172

предусматриваться промывка всего или части пара, вы­ рабатываемого котлом. Когда промывается весь пар, промывочное устройство размещают в паровом прост­ ранстве барабана и для промывки используют питатель­ ную воду парогенератора. Когда промывается часть пара, генерируемая солевыми отсеками с выносными циклона­ ми, ее промывают котловой водой чистого отсека, на-

. 173

правляя пар из циклонов под уровень воды в чистом отсеке.

Во всех барабанных парогенераторах метод промыв­ ки пара как таковой остается неизменным — барботаж пара через воду, однако его оформление различно.

В упрощенном виде схема промывки всего пара показа­

Пароводяная смесь из парообразующихся труб подводится к внутрибарабанньш циклонам специальными коро.бами. В циклонах осу­ ществляется первая ступень сепарации. Пар из циклонов, переме­ щаясь к пароотводящим трубам, проходит через отверстия паропро-

174

мывочного устройства и барботирует через слой промывочной воды. Само промывочное устройство представляет собой плоский дырчатый щит, перекрывающий все сечение барабана. На промывку пара поверх дырчатого щита специальной распределительной трубой, подается около 50% питательной воды. Остальное ее количество подводится опускным трубам. Слив промывочной воды с дырчатого листа происходит по обеим его сторонам через специальные трубы или короба, которые проходят между коробами, подводящими паро­

ровой объем. С помощью глухих щитов пар из этих труб направ. ляется под паропромывочное устроист-во.. Какое-то количество пара вместе с водой поступает из разделительного барабана по водо-

175

перепускным трубам. Для лучшей сепарации этого пара в водяном объеме основного барабана установлен погруженный дырчатый щит.

прбмывочны.м устройством, куда подается вся питательная вода. Сливаясь с него, она направляется в водяной объем барабана к опускным трубам. .Парообразующие трубы подключены к резделительному барабану.

Паропромывочное устройство, размещаясь в паро­ вом пространстве барабана, уменьшает высоту парового объема, поэтому сепарация пара как до паропромывоч-

ством она составляет 0,05—0,1%. Влажность пара соле­ вых отсеков на выходе из выносных циклонов не зави­

грета до температуры насыщения. В промывочном устройстве в этом случае будет происходить нагревание воды паром и конденсация некоторой его части. Паро­ образующие поверхности нагрева при этом должны генерировать количество пара, превышающее паропроизводительность агрегата на расход конденсирующегося пара.

176

чатого щита. При развитой высоте парового объема в вертикальных испарителях возможно разместить одно над другим два промывоч­ ных устройства и подавать для промывки на нижнее — питательную воду испарителя (она обычно имеет высокие концентрации приме­ сей), а на верхнее устройство — конденсат (приблизительно 5%) с малой концентрацией примесей. Такая более сложная двухступен­

чатая промывка вторичного пара применяется в тех случаях, когда одноступенчатая промывка питательной водой не обеспечивает полу­ чение дистиллята требуемого качества.

парогенераторах докритического давления. На рис. 5-31 схематично показан участок прямоточного парогенера­ тора с промывочно-сепарационным устройством, вклю­ ченным между первой и второй ступенями переходной зоны. Питательная вода, впрыскиваемая в соединитель­

кой фазами соответственно своим коэффициентам рас­ пределения. Примеси, находящиеся в паре в виде сухой взвеси, при смачивании пылинок водой частично попа­

примесями, отделяется и выводится, а промытый пар по выходе из сепаратора продолжает свое движение по тракту котла.

5-8. ПОЛУЧЕНИЕ ЧИСТОГО ПАРА

ВПРЯМОТОЧНЫХ ПАРОГЕНЕРАТОРАХ

Вотличие от барабанных парогенераторов в прямо­ точных котлах нет аккумулирующих емкостей, подобных барабану. Движение рабочей среды по тракту прямоточ­ ного парогенератора обеспечивается напором, развива­ емым питательным насосом. Границы между экономайзерной, парообразующей и перегревательной поверхно­

стями нагрева в этих парогенераторах не являются строго фиксированными. При нестационарных режимах работы эти границы перемещаются в направлении дви­ жения рабочей среды или в противоположном направле­ нии в зависимости от характера переходных процессов.

Питательная вода, поступившая во входной коллек­ тор водяного экономайзера, пройдя последовательно все поверхности нагрева, целиком превращается в перегре-

тый пар. Содержащиеся в питательной воде примеси либо отлагаются на поверхностях нагрева, либо уносят­ ся паром. Отсюда следует, что меры, направленные на повышение качества питательной воды, служат целям получения чистого пара и уменьшения количества отло­ жений в прямоточных парогенераторах.

Подготовка добавочной воды для этих котлов ведет­ ся методами термического или химического обессоливания с применением наиболее совершенных технологиче­ ских схем. При сверхкритических давлениях наряду с обессоливанием добавочной воды производятся обессоливание и удаление продуктов коррозии из всего по­ тока турбинного конденсата и отдельных потоков кон­ денсата регенеративных и сетевых подогревателей. Необходимость очистки основных потоков конденсатов при сверхкритических давлениях обусловливается умень­ шением доли примесей, задерживаемых на поверхностях

В сепараторных прямоточных парогенераторах докритического давления есть возможность повышать чи­ стоту пара, применяя способ промывки пара в потоке. Схема промывки и сепарации пара в парогенераторе такого типа показана на рис. 5-31. Эффективность про­ мывки по отдельным примесям зависит от значений соответствующих коэффициентов распределения и к. п. д. сепаратора. Примеси, переходящие из пара в жидкую фазу, отделяются вместе с ней в сепараторе и выводят­ ся из парогенератора. Воду, удаляемую из сепаратора, называют продувкой прямоточного парогенератора.

Глава шестая

П Р Е Д О Т В Р А Щ Е Н И Е О Т Л О Ж Е Н И Й В П А Р О П Е Р Е Г Р Е В А Т Е Л Я Х И ТУРБИНАХ

6-1. СОСТАВ ОТЛОЖЕНИИ В ПАРОПЕРЕГРЕВАТЕЛЯХ И ТУРБИНАХ СРЕДНЕГО ДАВЛЕНИЯ

Чистота внутренних поверхностей пароперегревате­ лей и проточной части турбин является одним из объек­ тивных показателей состояния водного режима и водоподготовки на ТЭС. Быстрое загрязнение турбин и паро-

178

перегревателей отложениями свидетельствует о непра­ вильной организации водного режима или о системати­ ческих его нарушениях. Химический состав отложений, обнаруживаемых в пароперегревателях и турбинах, однозначно указывает на то, что источником их появле­ ния являются примеси, содержащиеся в паре.

Качественный состав примесей в паре, а следователь­ но, и качественный состав отложений по паровому трак­ ту связаны с составом примесей питательной и котловой воды. Рассмотрим эту связь подробнее. Для барабанных парогенераторов среднего давления добавочную воду обычно глубоко умягчают, частично снижают щелоч­ ность, но не обескремнивают. В питательной воде таких парогенераторов всегда присутствуют хлориды, сульфа­ ты и бикарбонаты или карбонаты натрия, кремниевая - кислота, органические вещества, а также продукты корро­

или карбоната натрия в котловой воде парогенераторов

на 2—3 порядка, достигая значений около 10,5—11. Высокая температура и сильнощелочная среда спо­ собствуют растворению дисперсных частиц кремниевой кислоты, разрушению силикатов и увеличению в котло­ вой воде концентрации ЭЮз 2 - НБЮз - . Так как раст­ воримость в насыщенном паре всех перечисленных при­ месей при давлениях менее 70 кгс/см2 мала, то чистота насыщенного пара барабанных парогенераторов опреде­ ляется величиной капельного уноса, т. е. влажностью пара. При организации водного режима этих котлов широко применяют ступенчатое испарение и обязатель­ но используют непрерывную и периодические продувки. Влага, уносимая паром из барабана,— это капли котло­

Fe3 04 , гидроксилапатит и др.).

Когда в пароперегреватель поступает влажный на­ сыщенный пар, происходит его подсушка; концентрация растворенных примесей в остающейся влаге увеличива­ ется. Вследствие присутствия в капельном уносе пароге­ нераторов среднего давления легкоплавкого NaOH