2.4. Характеристика деаераторної установки

2.4.1. Призначення і фізичні основи процесу термічної деаерації

Вода має властивість розчиняти гази, які стикаються з нею. Джерело» розчинених у живильній воді теплосилових установок газів є добавочна вода, яка поступає в цикл для поповнення втрат, і дренажі, що повертаються в цикл, які безпосередньо стикалися з атмосферним повітрям.

Наявність корозійноактивних газів, розчинених у воді, і насамперед кисню і вуглекислоти, може викликати корозію внутрішніх поверхонь устаткування (трубопроводів, трубок підігрівачів, котлів), що омиваються такою водою.

Відкладення продуктів корозії на металі погіршує теплообмін і в найбільших важких випадках, наприклад при накопиченні цих продуктів на стінках поверхонь нагрівання, може бути причиною їх перепалу.

Ці обставини викликають необхідність видалення корозійноактивних газів із води що поступають в елементи теплосилового устаткування. На ТЕС видалення газів із живильної води котлів здійснюється за допомогою термічної деаерації.

Розчинність газів у воді різна, але для будь-якого газу розчинність його у воді зменшується із зменшенням тиску цього газу над поверхнею води і збільшується із підвищенням температури.

За температури насичення, що відповідає тиску, а саме - у стані кипіння води розчинність газів у ній дорівнює нулю.

2.4.2. Будова деаератора

Сам деаератор складається із деаераторної колонки, яка розміщена акумуляторному баці, звідки деаерована живильна вода поступає до живильних помп.

Деаераторна колонка призначена для видалення із поступаючих в неї різних потоків (конденсат, дренажі, добавочна вода тощо) води корозійноактивних газів - кисню і вуглекислоти. Одночасно деаераторна колонка являє собою змішувальний підігрівник, що с одним із східців а регенеративного підігрівання живильної води. Акумуляторний бак, в який поступає живильна деаерована вода, що пройшла деаераторну колонку, використовується як проміжна ємність між колонкою і живильним насосом. Ємність баків вибирається із розрахунку забезпечення 7-15 хвилинного живлення котла за повного навантаження. Наявність баків створює також можливість осадження в них частини механічних домішок, що потрапили з водою.

Акумуляторні баки розміщають по відношенню до живильних насосів на визначеній висоті, яка залежить від тиску в деаераторі, що створює додатковий підпір під час входження води у насос, необхідний для його стійкої роботи.

Блоки 200 МВт комплектуються деаераторними колонками ДСП-400 на робочий тиск 6 кгс/см², а блоки 300 МВт - колонками ДСП-500 7 кгс/см². Позначення колонок розшифровується так: деаератор змішувальний підвищеного тиску. Цифри вказують на продуктивність колонки в т/год.

Крім того, для деаерації живильної води випарників або підживлюваної мережевої води застосовуються атмосферні деаератори, які працюють за тиску пари у колонці 1,2 кгс/см².

Здійснення деаерації живильної води котлів високих і закритичних параметрів і, зокрема в блочних установках за тиску 6 і 7 кгс/см², є більш доцільним, ніж затиску 1,2 кгс/см², оскільки при цьому підвищиться температура води після деаератора відповідно до 158 і 164⁰С порівняно із 104⁰С атмосферних деаераторів.

Ця обставина зменшує кількість східців підігрівання живильної води після деаератора (тільки три підігрівники високого тиску), а у разі виходу із ладу всієї групи підігрівників високого зиску (ПВТ) забезпечує роботу котлів за більш високої температури живильної води.

Будова деаераційної колонки ДСП-400 схематично показана на рис 2.10. Потоки, які потрібно нагрівати і деаерувати (конденсат турбіни, дистилят від випарників, конденсат дренажних баків), поступають в змішувальний пристрій, який розміщено у верхній частині колонки. Потім вода потрапляє на тарілку, яка має велику кількість отворів діаметром 6 мм. Цим забезпечується подріблення потоку води на окремі струминки. У такому вигляді вода падає з тарілки на тарілку, доходить до останньої тарілки і зливається у бак. Нагрівна пара підводиться у нижній частині колонки через розподільну трубу з отворами, а надлишок пари разом з газами, що виділилися із води, відводиться із верхньої частини колонки в охолоджувач пари.

Рис. 2.10. Деаераторна колонка ДСП-400

1 — корпус колонки; 2 – камера змішування; 3 - підведення конденсату турбіни;

4 – тарілки з дірчастим дном; 5 — підведення нагрівної пари; 6 - вихід випару; 7 - підведення конденсату нагрівної пари ПВТ; 8 - підведення пари від штоків клапанів турбіни або пари від розширювача безперервного продування

Тарілки, розміщені одна над другою, виконані не однаковими: нижня тарілка (у плані чотирикутної форми) не має центрального отвору і пара із пароропідвідної труби проходить, перетинаючи струминки, що падають з цієї тарілки, через сегментні зазори між бортами тарілок і корпусом колонки у вище розміщений відсік. Тут, перетинаючи струминки, які падають з вищерозміщеної тарілки, пара проводить через цейтральний отвір цієї тарілки в наступний вищерозміщений відсік. В такому самому почерговому порядку розміщені решта тарілок, що розташовані вище.

Отже, розглядаючи колонку загалом, можна сказати, що в ній здійснено принцип протитоку. У кожному ж окремому східці потік пари перетинає струминки, що падають, у поперечному напрямі. У міру руху вверх пара частково конденсується, віддаючи своє тепло воді, а частина, що залишилась, все більше насичується газами, які виділилися із води. У верхній точці деаераційної колонки ці гази, що не конденсуються і змішані з парою, видаляються. Цю суміш називають випаром. Для ефектної деаерації води необхідно забезпечити достатню витрату, а саме - добру вентиляцію, інакше видалення газів буде неповним. Проте і зайва кількість випару небажана, оскільки призводить до непродуктивної втрати трубком випару установлюють відбійний щиток, який запобігає виносу крапель воли з випаром.

Випробуваннями встановлено, що для забезпечення надійного видалення газів кількість випару повинна становити близько 2 кг на кожну тонну води, що деаерується. Для блока потужністю 200 МВт з витратою живильної воли близько 600 т/год необхідна витрата випару приблизно 1200 кг/год. Для використання тепла і збереження конденсату застосовують спеціальні охолоджувачі випару або направляють випар як нагрівний потік в атмосферні деаератори або на опалювальні потреби тощо.

Па блоках 200 МВт подеколи застосовують схему із використанням випару деаераторів у 6 кгс/см² як робочу пару для основних ежекторів турбіни. Тут вит­рата випару визначається потребою ежекторів. Кожний ежектор ЭП-4-70 споживає 700 кг/год пари. Тому за роботи двох ежекторів отримують добру вентиляцію деаераторних колонок і повне використання випару. Можливим є вихід випару в атмосферу, якою користуються під час деаерації води перед пуском блока.

Потоки конденсату і дренажів, які мають температуру, вищу за температуру насичення, скеровуються на проміжні тарілки. Так, потік конденсату нагрівної пари від ПТВ направлений на четверту (рахуючи зверху) тарілку.

Рис. 2.11. Будова деаераторної колонки ДСП-500

Деаераційну колонку ДСП-500 схематично показано на Рис. 2.11. Вона є струминно-плівковою з неупорядкованою насадкою. Колонка має змішувальну камеру закритого типу, через яку проходять патрубки для пропускання випару до місця його відведення. Отвори, які подрібнюють воду на струминки, знаходяться у нижньому днищі змішувальної камери. Далі водяний дощ потрапляє на шар спеціальної насадки із великої кількості гнутих пластинок з нержавіючої сталі, які насипані між двома рядами сітки. Питома поверхня елементів насадки досягає 190 м²/м³. Вода тече насадкою тонкою плівкою, що створює сприятливі умови для контакту її з парою. Колонка ДСП-500 мас два шари плівкової насадки, між якими вводиться потік конденсату нагрівної пари від ПВТ. Пара підводиться у нижню частину колонки. У пізніших конструкціях конденсат нагрівної пари від ПВТ стали вводити безпосередньо у верхню частину акумуляторного бака.