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

се. КЭС турбинный конденсат занимает 65—70%', конден­ сат регенеративных подогревателей 30—32%', добавоч­

числом составляющих питательной воды, а также непо­ стоянством соотношения между ними во времени. Как уже говорилось выше, у турбин с 'производственными от­ борами пар из этих отборов направляется на промыш­ ленные предприятия, находящиеся за пределами ТЭЦ

(внешние потребители). Потребляющие пар промышлен­ ные предприятия чрезвычайно разнообразны по характе­ ру технологических процессов, аппаратуре и неодинако­ вы по условиям загрязнения пара и конденсата теми или иными примесями. Есть производства с такой технологи­ ей, когда пар или его конденсат загрязняется специфиче­ скими для данного производства, трудно удаляемыми примесями в столь значительных количествах, что воз­ вращение конденсата на ТЭЦ для повторного его исполь­ зования после соответствующей очистки от примесей является экономически нецелесообразным. Наряду с та-

10

кими есть производства, где использование пара происхо­ дит без существенного его загрязнения, либо пар загряз­ няется такими примесями, которые удаляются простыми и дешевыми способами. На таких производствах целесо­ образно конденсат пара собирать, возвращать на ТЭЦ с наименьшими потерями и после очистки использовать для питания парогенераторов.

Взависимости от того, какие потребители подключены

кТЭЦ и каковы их относительные потребности в паре, невозврат конденсата производственных потребителей на разных ТЭЦ различен. Он колеблется от 40 до 100%, если рассчитывать по отношению к количеству отпущенного

является потерями. Эти потери, называемые в н е ш н и м и п о т е р я м и , так же как и внутристанционные потери, должны восполняться добавочной водой. Общий добавок в основной цикл ТЭЦ определяется суммой внешних и внутристанционных потерь.

В связи с изменением режимов и графиков работы промышленных предприятий потребности их в паре ме­ няются во времени, меняется во времени и возврат кон­ денсата на станцию. Таким образом, размер добавка на ТЭЦ с 'производственными отборами пара не сохраняется постоянным во времени, изменяясь соответственно усло­ виям работы промышленных предприятий. Изменение внутристанционных потерь, зависящих от условий экс­ плуатации самой станции, сказывается на размерах до­ бавка на КЭС и почти не сказывается на размерах до­ бавка на ТЭЦ, где внешние потери являются определяю­ щими.

У турбин с теплофикационными отборами пар из этих отборов направляется в подогреватели, где подогревается вода тепловой сети (сетевые подогреватели). Отдав теп­ ло воде, пар конденсируется, а к о н д е н с а т с е т е в ы х

одной из составляющих питательной воды. Доля конден­ сата сетевых подогреватели в водном балансе ТЭЦ за­ висит от расхода пара на теплофикацию. С увеличением отпуска тепла (например, в зимний отопительный пе­ риод) эта доля возрастает, с уменьшением тепловой на­ грузки — уменьшается.

11

Паровые турбины, устанавливаемые на ТЭЦ, отлича­ ются друг от друга не только мощностью, но и соотноше­ нием расходов отборного пара на производство и тепло­ сеть. На ТЭЦ с турбинами, имеющими только теплофи­ кационные отборы (например, турбины Т-100-130), вод­ ные балансы основного цикла по количественному соот­ ношению отдельных составляющих питательной воды ме­ нее устойчивы во времени, чем на КЭС, но более устой­ чивы по сравнению с ТЭЦ, где есть турбины с производ­ ственными отборами. В водном балансе основного цикла ТЭЦ только с отопительной нагрузкой турбинный конден­ сат составляет менее 30%, конденсат сетевых подогрева­ телей 40—70%, конденсат регенеративных подогревате­ лей около 30%, добавочная вода 1—2%. По размеру до­ бавка в основной цикл ТЭЦ только с отопительной на­ грузкой очень близки к КЭС; на станциях таких типов расход добавочной воды в условиях нормальной эксплу­ атации составляет 1—2% от производительности пароге­ нераторов.

На ТЭЦ, где есть турбины с производственными и теплофикационными отборами, доля турбинного конден­ сата в водном балансе основного цикла станции обычно невелика, всего 5—10%. Изменения соотношений других составляющих лежат в следующих пределах: конденсат производственных потребителей от 0 до 60 %; конденсат сетевых подогревателей от 10 до 50%; конденсат регене­ ративных подогревателей от 20 до 30%; добавочная вода от 10 до 40%.

Выражая отдельные составляющие питательной воды в относительных величинах (в процентах или долях), можно получить четкое представление о структуре водно­ го баланса основного цикла станции, однако с помощью этих цифр нельзя представить себе абсолютные количе­ ства пара и воды, проходящие через основные и вспомо­ гательные агрегаты КЭС и ТЭЦ. Чтобы оценить масшта­ бы расходов пара и воды, нужно, помимо структуры вод­ ного баланса, знать мощность и тип турбин, установлен­ ных на станции.

Рассмотрим несколько примеров водных балансов современных энергетических блоков, оборудованных паровыми турбинами разных типов.

В энергоблоке мощностью 300 Мет расход пара на конденса­ ционную турбину типа К-300-240 с параметрами 240 кгс/см-, 580 "С составляет при номинальном режиме 900 г/ч. Через отборы к реге­ неративным подогревателям поступает 300 т/ч пара, а в конден-

12

сатор турбины проходит 600 т/ч. Расход охлаждающей воды через конденсатор составляет около 30 000 т/ч; размер добавка 20 т/ч.

В энергоблоке 100 Мет расход пара на конденсационную тур­

ным подогревателям до 100 т/ч, в конденсатор этой турбины лара поступает 50 т/ч, что в 4—5 раз меньше по сравнению с турбиной К-100-90. Соответственно сокращается и расход охлаждающей воды

Теплоэнергетика СССР развивается в • направлении увеличения единичной мощности основных агрегатов и увеличения мощности электростанций. Соответственно возрастают потоки воды и пара на самих электро­ станциях и потребление воды из источников водоснаб­ жения.

Вода на тепловых электростанциях, работающих на органическом топливе, не только является исходным ве­

сетевые подогреватели (см. рис. В-2), к отдельным по­ требителям. Движение воды в тепловой сети от ТЭЦ к потребителям и обратно обеспечивается сетевыми на­ сосами, установленными на ТЭЦ.

Есть два способа передачи тепла потребителям. Один, когда потребители используют тепло сетевой воды в сво­ их поверхностных теплообменниках, и другой, когда по­ требители используют не только тепло, но и саму горя­ чую воду, забирая ее непосредственно из теплосети. Те­ пловые сети, отпуск тепла в которых осуществляется первым способом, называются з а к р ы т ы м и. Тепловые сети, в которых совмещаются оба способа передачи тепла потребителям, называются о т к р ы т ы м и или тепловыми сетями с в о д о р а з б о р о м .

чаются друг от друга. Так, в закрытых теплосетях прихо­ дится восполнять лишь утечки воды через имеющиеся

13

неплотности в арматуре и оборудовании; в теплосетях же с водоразбором, помимо утечек, необходимо воспол­ нять и то количество воды, которое разбирают потреби­ тели. При удовлетворительном состоянии сетевого хозяй­ ства 'потерн воды в теплосетях не превышают 1—2%. На водоразбор у потребителей в различных тепловых сетях уходит от 40 до 100% воды, идущей от ТЭЦ. Абсолютные расходы добавочной воды, восполняющей утечки в тепло­ сети и водозабор у потребителей, для разных тепловых сетей весьма различны. Это десятки тонн в час для не­ больших тепловых сетей закрытого типа и сотни и даже тысячи тонн в час для крупных тепловых сетей с водо­ разбором у потребителей. Требования, лредъявляемые к качеству добавочной воды, неодинаковы для теплосетей закрытого типа и теплосетей с водоразбором и сущест­ венно отличаются от требований к добавочной воде паро­ генераторов. По этой причине на ТЭЦ обычно приходится сооружать не одну водоподготовительную установку, ра­

ти. На ТЭЦ с производственными отборами часто имеет­ ся еще третья установка для очистки конденсата, воз­ вращаемого внешними потребителями ш р а . По своей производительности эти установки должны удовлетворять водным балансам основного цикла станции и тепловой сети. Размером потерь в основном цикле определяется производительность водоподготовительной установки, предназначенной для 'получения добавочной воды паро­ генераторов. Размером потерь в теплосети и водоразбо­ ром у потребителей определяется производительность водоподготовительного оборудования, предназначенного для получения добавочной воды теплосети. Возвратом конденсата от внешних потребителей определяется про­ изводительность установки для очистки производствен­ ных конденсатов.

В качестве о х л а д и т е л я вода на тепловых электро­ станциях используется весьма широко. Водой охлажда­ ются конденсаторы паровых турбин, конденсаторы испа­ рителей, маслоохладители, подшипники дымососов и дру­ гих механизмов. Первое место по количеству расходуе­ мой воды занимают конденсаторы турбин. Соотношение расходов пара и охлаждающей воды в конденсаторах турбин составляет примерно 1 к 50—60, это значит, что

14

еще одну такую же турбину, то для конденсатора этой турбины воды в реке уже не хватало бы. Таких приме­ ров, когда дебит (расход воды) источника водоснабже­ ния ограничивает наращивание мощности КЭС или ТЭЦ, можно найти очень много.

В тех случаях, когда природный источник водоснаб­ жения (река, озеро, море, водохранилище) полностью обеспечивает потребности станции в охлаждающей воде,

Машинный зал

время.

систему охлаждения конденсаторов турбин выполняют п р я м о т о ч н о й (рис. В-3). Это значит, что через кон­ денсатор вода проходит однократно; циркуляционные на­ сосы подают все новые порции воды. Места забора воды из водоема и сброса воды обратно в водоем удалены друг от друга с тем, чтобы в конденсатор поступала вода с минимальной температурой.

15

Когда по тем или иным причинам применение прямо­ точной системы невозможно1 (например, мал дебит источника водоснабжения) или неэкономично (например, высокий берег, в связи с чем велики затраты иа перекач­ ку воды), делают систему охлаждения о б о р о т н о й . Такая система всегда замкнутая, находящаяся в ней во­ да проходит через конденсатор многократно. Охлаждение воды достигается испарением в атмосферу, но осущест­ вляется по-разному (в градирнях, брызгальных бассей­ нах, прудах-охладителях).

Впрудах-охладителях поверхностностью испарения является

между водой и воздухом. Частично испаряясь, вода охлаждается. Движение воздуха в градирне в .направлении снизу вверх происхо­ дит иод действием создающейся в градирне естественной тяги. Охла­ жденная за счет частичного испарения вода собирается в бассейне, расположенном под градирней; отсюда циркуляционные насосы по­ дают воду в конденсаторы турбин.

1 Здесь приходится принимать во внимание и еще одно чрезвы­ чайно важное обстоятельство: сброс теплой воды в естественные водоемы пагубно действует «а его биоценоз, т. е. на установившееся сообщество живых существ, обитающих в водоисточнике. Вследствие этого иногда прибегают к сбросу нагретой воды в специальныэ искусственные водоемы, где флора и фауна теплолюбивы. Обычно температура воды после . конденсаторов на 8—10 °С превышает температуру поступающей в них воды. (Прим. ред.)

16

сат при выходе из конденсатора имел температуру, рав­ ную или на 0,5—1 °С ниже температуры насыщения (28—30°С). Конденсатные насосы, увеличивая давление

генераторов прямоточного типа также для создания дви­ жения рабочей среды по тракту котла, повышают дав­

гревателях высокого давления вода в питательном трак­ те нагревается от 105—165 до 150—250°С.

Изменение температур Н 2 0 по отдельным поверхно­ стям нагрева парогенераторов докритических параме­ тров выглядит следующим образом: в водяном эконо­ майзере и на участках, расположенных за ним, темпера­ тура повышается до температуры насыщения, т. е. до точки кипения; в парообразующих поверхностях темпе­ ратура держится постоянной, равной температуре на­ сыщения; в пароперегревателе она возрастает от темпе­ ратуры насыщения до температуры перегрева, заданной начальными параметрами пара.

При докритических параметрах четко различаются жидкая фаза (вода) и газообразная фаза (пар), и пе­ реход Н 2 0 из одного состояния в другое хорошо заметен; при переходе от воды к пару, т. е. при кипении, обра­ зуются пузыри пара. При сверхкритических давлениях переход из одного состояния в другое совершается без фазового превращения, НгО представляет собой жид­ кость при относительно низких температурах я перегре­ тый пар при высоких температурах. В парогенераторах сверхкритических давлений с увеличением температуры рабочей среды непрерывно увеличиваются удельные объемы и энтальпия НгО, процесс кипения как таковой отсутствует.

Характер изменения температуры и давления рабо­ чей среды в основном цикле ТЭС показан на рис. В-5.

В системах охлаждения давление воды за цирку­ ляционными насосами (рис. В-3 и В-4) составляет 3—

18

му. Температура воды при ее движении на участке от места забора воды циркуляционными насосами до кон­ денсатора турбины практически не меняется. В зависи­ мости от времени года и температуры окружающего воз­ духа температура воды, поступающей в конденсатор, бывает различной. Зимой вода, забираемая из-под льда замерзшего водоема имеет температуру 4°С; в бассейнах градирни вода зимой имеет температуру 10—12 °С. Ле­ том температура воды выше; в разных по климату райо­ нах она составляет 15—25 и редко достигает 30°С. При

Рис. В-5. Характер изменения температуры и давления рабо­ чей среды в основном цикле ТЭС.

/ — изменение давления; 2 и 2' — изменение температуры при докрити-

ческих (2) и сверхкритических (2') параметрах; t„ .и р„ — начальные параметры пара; < н а о — т е м п е р а т у р а насыщения; t n n — температура промежуточного перегрева.

движении по трубкам конденсатора охлаждающая во­ да нагревается, отводя тепло, выделяющееся при кон­ денсации пара. Повышение температуры охлаждающей воды в конденсаторе, как правило, колеблется в 'Преде­ лах 8—10 °С.

В подающей (прямой) магистрали тепловых сетей избыточное давление воды за сетевыми насосами (рис. В-2) составляет 2,5—3 кгс/см2. В обратной маги­ страли, по которой сетевая вода возвращается в ТЭЦ, давление меньше, оно равно 1,2—1,5 кгс/см2. В сетевых