Главная страница
Навигация по странице:

  • Обращение воды в рабочем цикле ТЭС

  • Основные пути потерь воды и пара на ТЭС

  • Лекция 2. Примеси природных вод и показатели качества воды Попадание примесей в воду

  • Классификация примесей

  • Лекции по Водоподготовке. Лекция Значение водоподготовки на тэс для обеспечения надежности и экономичности эксплуатации


    Скачать 10.65 Mb.
    НазваниеЛекция Значение водоподготовки на тэс для обеспечения надежности и экономичности эксплуатации
    АнкорЛекции по Водоподготовке.doc
    Дата26.04.2017
    Размер10.65 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаЛекции по Водоподготовке.doc
    ТипЛекция
    #5696
    страница1 из 7
      1   2   3   4   5   6   7

    Лекция 1. Вводная лекция

    Значение водоподготовки на ТЭС для обеспечения надежности и экономичности эксплуатации

    В нашей стране основная часть вырабатываемой электроэнергии (83 %) приходится на ТЭС на органическом и ядерном топливе.

    Рост выработки электрической энергии обусловлен не только введением новых мощностей, но и надежностью, бесперебойной рабо­той действующего оборудования. ТЭЦ и ТЭС в настоящее время ра­ботают в основном на высоких и сверхвысоких параметрах, растут единичные мощности агрегатов на ТЭС и ТЭЦ и в целом, мощности электростанций. Все это повышает требования к экономичности и на­дежности работы основных агрегатов электростанции.

    Вода и водяной пар являются теплоносителями в водном и водопаровом трактах ТЭС, ТЭЦ и АЭС. Для электростанций с блочной схемой установки агрегатов необходимость обеспечения длительной бесперебойном эксплуатации обусловлена тем, что повреждение или выход из строя хотя бы одного из элементов неизбежно вызывает выход из строя всего блока.

    Даже кратковременный аварийный простой крупного блока из-за дефектов водного режима (длительная эксплуатация турбоагрегата при сниженных параметрах) повышает стоимость вырабатываемой электроэнергии.

    Одним из факторов, обуславливающих важное значение водной проблемы, является значительный рост удельных тепловых нагрузок парообразующих труб котельного агрегата, что требует же­сткого ограничения допустимой величины отложений на поверхно­стях нагрева в целях обеспечения надежного температурного режима металла этих поверхностей, а тем самым и продолжительности рабо­чего времени котельного агрегата. Для снижения отложений нужно свести к минимуму количество примесей, поступающих в водяной тракт электростанции, и в первую очередь продуктов коррозии основ­ного оборудования и вспомогательного. Также должен быть органи­зован систематический ввод в пароводяной тракт электростанции раз­личных реагентов, которые уничтожают или ограничивают действие наиболее вредных примесей.

    Так как турбины высокого давления очень чувствительны к за­грязнению лопаток, то для избежания снижения мощности из-за заноса их проточной части отложениями требуется повысить качество пара.

    С повышением параметров пара ускоряются физико-химические процессы накипеобразования, загрязнения пара и коррозии металла, что усложняет поддержание чистоты внутренних поверхностей ко­тельного агрегата и проточной части паровых турбин, а также затруд­няет обеспечение сохранности металла котлов, турбин и оборудова­ния тракта питательной воды.

    Таким образом, большое значение имеет подготовка воды на электростанции. Причем вопросы организации рационального водно­го режима ТЭС должны рассматриваться в тесной связи с их гидроди­намическими характеристиками, процессами теплообмена в отдель­ных теплопередающих элементах и физико-химическими процессами загрязнения генерирующего пара.
    Обращение воды в рабочем цикле ТЭС

    Вода и водяной пар являются теплоносителями в водном и водопаровом трактах ТЭС, ТЭЦ и АЭС.

    При решении водной проблемы ТЭС большое значение имеет то, что переход к высокому и сверхкритическому давлению значи­тельно изменяет условия парообразования, теплообмена при кипении, гидродинамики паровой смеси в трубах котла, а также свойства само­го рабочего тела.

    К примеру, с повышением давления резко повышается плот­ность водяного пара, снижается скорость пароводяной смеси в паро­образующих трубах, снижается поверхностное натяжение и вязкость воды, что способствует образованию накипи и коррозии.

    С повышением плотности водяного пара повышается его спо­собность к растворению различных химических соединений, содер­жащихся в котловой воде, что приводит к значительному выносу на­ходящихся в воде неорганических примесей.
    Вода на ТЭС применяется:

    • для производства пара в котлах, испарителях;

    • для конденсации отработавшего пара в конденсаторах паро­вых турбин и других теплообменных аппаратах;

    • для охлаждения продувочной воды и подшипников дымосо­сов;

    • в качестве рабочего теплоносителя в теплофикационных ото­пительных сетях и сетях горячего водоснабжения.


    Водяной пар, полученный в котлах, а затем отработавший в тур­бинах, подвергается конденсации или в виде пара пониженных пара­метров используется на производственных и коммунальных предпри­ятиях для технологических процессов, отопления и вентиляции.

    Рис. 1.1. Схема КЭС:

    1 - паровой котел; 2 - паровая турбина; 3 - электрогенератор; 4 - водоподготовительная установка; 5 - конденсатор; 6 - конденсатный насос; 7 - конденсатоочистка (БОУ); 8 - ПНД; 9 - деаэратор; 10 - питательный насос; 11 – ПВД.
    DИСХ.В.- исходная вода.

    DД.В. - добавочная вода направляется в контур для восполнения потерь пара и конденсата после обработки с применением физико-химических методов очистки.

    dТ.К. турбинный конденсат, содержит небольшое количество растворенных и взвешенных примесей - основная составляющая пи­тательной воды.

    DВ.К. - возвратный конденсат от внешних потребителей пара, используется после очистки в установке очистки обратного конденсата (7) от внесенных загрязнений. Является составной частью питательной воды.

    Dп.в. - питательная вода, подается в котлы, парогенераторы или реакторы для замещения испарившейся воды в этих агрегатах. Пред­ставляет собой смесь DT.K, DД.В., DВ.К. и конденсируется в элементах указанных агрегатов.


    Рис. 1.2. Схема ТЭС:

    1 — паровой котел; 2 — паровая турбина; 3 - электрогенератор; 4 — конденсатор; 5 - конденсатный насос; 6 - установка очистки возвратного конденсата; 7 - деаэра­тор; 8 - питательный насос; 9 - подогреватель добавочной воды; 10 - водоподготовка подпитки котлов; 11 - насосы обратного конденсата; 12 - баки возвратного конденсата; 13 - производственный потребитель пара; 14 - промышленный по­требитель пара; 15 - водоподготовка подпитки теплосети.

    DПР - продувочная вода - выводится из котла, парогенератора или реактора на очистку или в дренаж для поддержания в испаряемой (котловой) воде заданных концентраций примесей. Состав и концен­трация примесей в котловой и продувочной воде одинаковы.

    DО.В. - охлаждающая или циркуляционная вода, используется в конденсаторах паровых турбин для конденсации отработавшего пара.

    DВ.П. - подпиточная вода тепловой сети, для восполнения потерь.
    Основные пути потерь воды и пара на ТЭС

    Источники:

    • котельная, где теряется пар, расходуемый на привод вспомога­тельных механизмов, обдувку от золы и шлака, грануляцию шлаков в топке, распыление в форсунках жидкого топлива, а также пар, уходя­щий в атмосферу при периодическом открытии предохранительных клапанов и при продувке пароперегревателей во время растопки кот­лов. Кроме того, в котельной теряется котловая вода, непрерывно вы­водимая путем продувки барабанных котлов;

    • турбоагрегаты, непрерывные потери пара через лабиринтовые уплотнения и в воздушных насосах, отсасывающих пар вместе с воз­духом из конденсаторов;

    • конденсатные и питательные баки, где потери воды через пе­релив, а также испарение горячего конденсата;

    • питательные насосы, утечки питательной воды через неплот­ности сальниковых уплотнений;

    • трубопроводы, утечки воды через неплотности фланцевых со­единений, запорной и регулирующей арматуры.


    В числе источников потерь пара и конденсата должны быть также упомянуты выпар из термических деаэраторов, выхлопной пар привода турбонасосов и конденсат пароотборных точек.

    Конденсат турбин, содержащий незначительное количество рас­творенных веществ, является наиболее ценной составляющей пита­тельной воды, поэтому нужно стремиться к минимальным внутри станционным потерям конденсата и пара.
    С этой целью, где можно:

    • отказываются от использования паровых форсунок и обдувочных аппаратов;

    • применяют устройства для улавливания и конденсирования отработавшего пара;

    • ликвидируют утечки конденсата через неплотности в соединениях трубопроводов;

    • организуют тщательный сбор дренажей путем установки дре­нажных и сливных баков.


    На промышленных ТЭЦ, отпускающих пар на различные техно­логические нужды предприятий, существуют также внешние потери пара и конденсата, поэтому DД.В. составляет 10 - 50 % количества гене­рируемого пара.
    Лекция 2. Примеси природных вод и показатели качества воды

    Попадание примесей в воду

    В соответствии с круговоротом воды в природе различают воду:

    • атмосферную;

    • поверхностную;

    • грунтовую;

    • морскую.




    1. Атмосферная вода, выпадающая на земную поверхность – наиболее чистая.

    Атмосферная вода содержит О2, N2 и СО2, которые поглощает из воздуха, а также органические и неорганические вещества, количество и качество которых зависит от атмосферы.

    В районах больших населенных пунктов и промышленных цен­тров атмосферная вода содержит H2S, сернистую и серную кислоты, частицы пыли и сажи. Вблизи моря в дождевых водах содержится некоторое количество растворенного NaCl.

    Общее солесодержание атмосферной воды не более 50 мг/л, а содержание в ней накипеобразующих солей мало.

    Использование атмосферной воды для технических целей огра­ничивается трудностью ее сбора в больших количествах.


    1. Поверхностные, грунтовые и морские воды более минерали­зованы, чем атмосферная вода и, в большинстве случаев, без предва­рительной обработки не используются.

    Поверхностные воды рек, озер и искусственных водохранилищ всегда содержат некоторое количество растворенных веществ и не­растворимых механических примесей.

    Растворенными веществами вода обогащается при контакте с различными горными породами, при протекании по руслам рек и при фильтрации через грунт. Просачиваясь через верхние слои почвы, ко­торые представляют собой мелкозернистые породы, вода освобожда­ется от механических примесей, но одновременно обогащается соля­ми, газами, органическими веществами, которые представляют собой продукты разложения растений и животных организмов. Происходя­щие в почвах процессы окисления органических веществ вызывают расход 02 и выделение НСО3 - углекислоты.

    Особенно интенсивно обогащают воду осадочные породы (из­вестняки, доломиты, мергели, гипс, каменная соль и т.д.). Подпочвен­ными водами легче всего растворяются NaCl, Na2SO4, MgSO4 и другие легкорастворимые соли.

    Обогащение природных вод труднорастворимыми карбонатами кальция СаСO3, магния MgCO3 и железа FeCO3 происходит по сле­дующим химическим реакциям:

    Сautoshape 4autoshape 5аС0320+С02 Са(НС03)2 Са2++

    Mautoshape 6autoshape 7gCO3+H2O+CO2 Mg(HCO3)2 Mg2++

    Fautoshape 8autoshape 9eCO3+H2O+C02 Fe(HC03)2 Fe2++

    В результате этих реакций образуются легкорастворимые в воде двууглекислые соединения - бикарбонаты Са, Mg и Fe, диссоции­рующие на анионы  и катионы Са2+, Mg2+ и Fe2+. Так как угле­кислые соли Са и Mg (CaCO3 и MgCO3) встречаются очень часто в различных породах (известняки, меловые отложения, доломиты), то бикарбонаты Са и Mg содержатся почти во всех природных водах.

    Коренные горные породы, представляющие собой сложные си­ликаты и алюмосиликаты (гранит, кварцевые породы и т.д.), почти нерастворимы в воде. Лишь длительное воздействие на них воды, со­держащей органические кислоты, разрушает эти горные породы, и об­разуются растворимые в воде силикаты.

    Подземные воды, выходящие на поверхность из артезианских скважин, родников и ключей (ручьев),называются грунтовыми.

    Грунтовые воды обычно прозрачные, практически не содержат механических примесей и коллоидных веществ, от которых они осво­бодились при фильтрации через грунт. Но при прохождении через грунт вода насыщается различными растворимыми веществами, из-за чего солесодержание грунтовых вод выше, чем поверхностных.

    Из природных вод наиболее минерализованные - воды океанов, открытых морей и соленых озер.

    Кроме естественного кругооборота воды есть также искусствен­ный, созданный жизнедеятельностью людей: вода из источников во­доснабжения забирается насосами промышленных и коммунальных водопроводов, затем подается по трубам для употребления, в резуль­тате чего, как правило, ухудшается ее качество.

    После этого сточные воды спускаются в водоемы, иногда после предварительной очистки, но чаще без всякой очистки. В результате этого многие реки сильно загрязняются промышленными и бытовыми стоками. Загрязненная вода вновь забирается низлежащими водопри­емниками и т.д. При дефиците воды такой круговорот иногда замыка­ется внутри одного предприятия.

    С промышленными сточными водами фабрик, заводов, рудни­ков и коммунальных предприятий в источники водоснабжения могут попадать свободные кислоты и щелочи, соединения меди, свинца, цинка, алюминия, а также фенолы, эфирные масла, нефтепродукты. В сточных водах населенных пунктов присутствуют продукты разложе­ния белков: амины, аммиак, сероводород и т.д. Такие стоки иногда радикально меняют состав воды в водоемах; например в случае хими­ческих, коксобензольных, нефтеперегонных и других заводов.

    Степень загрязнения реки зависит от количества сточных вод, спускаемых в реку, живого сечения реки, скорости ее течения и вели­чины самоочищающего действия реки - взвешенные вещества посте­пенно осаждаются на дно, а органические вещества, окисляясь, пере­ходят в газообразное состояние. В оздоровлении реки большую роль играют биологические процессы, основанные на жизнедеятельности растительных и животных организмов.

    При использовании на ТЭС воды из загрязненных рек нужна ее сложная обработка. Это требует дополнительных затрат, ухудшает эксплуатацию оборудования и снижает экономичность работы элек­тростанции. Поэтому охрана водоемов и рек от загрязнения является важной народно-хозяйственной задачей, разрешение которой требует проведения хорошей предварительной очистки всех сточных вод пе­ред спуском их в источник водоснабжения.
    Классификация примесей

    Все примеси по степени дисперсности (крупности) делятся на:

    1. грубодисперсные, более 100 мкм;

    2. коллоидно-дисперсные, 1-100 мкм;

    3. молекулярно-дисперсные, менее 1 мкм.


    Грубодисперсные и коллоидно-дисперсные примеси образуют с водой гетерогенную систему, т.е. систему с наличием границ раздела между фазами.

    Молекулярно-дисперсные примеси образуют с водой гомоген­ную систему, истинные растворы.

    Грубодисперсные частицы задерживаются при фильтровании через обыкновенную фильтровальную бумагу.

    Коллоидные и молекулярно-дисперсные частицы не задержива­ются фильтровальной бумагой.

    Грубодисперсные вещества обуславливают мутность природных вод.

    Это механические примеси: песок, глина и другие частицы ми­нерального и органического происхождения, которые уносятся с верхнего покрова земли дождями или талыми водами во время весен­них и осенних паводков, а также попадают в воду в результате размы­ва русла рек.

    Прозрачная вода содержит грубодисперсных веществ менее 5 мг/л. С течением времени частицы грубодисперсных веществ осаж­даются в воде, если их плотность больше плотности воды.

    Коллоидно-дисперсные вещества. Они свободно проходят через бумажный фильтр, но не проникают через мелкие поры животных и растительных перепонок. Коллоидные частицы не осаждаются даже в течение длительного времени.

    В природных водах в коллоидно-дисперсном состоянии находят­ся соединения кремния, алюминия, железа, а также органические ве­щества, образующиеся в результате распада животных и раститель­ных организмов.

    К молекулярно-дисперсным веществам относятся растворенные в воде соли, кислоты, щелочи.

    Состав природных вод определяется следующими ионами: Са2+, Mg2+, Na+, ,  

    Иногда: ', , , NH4+, ,  Fe2+, Cu2+.

    Ионы Са2+ занимают первое место по количеству.

    СаСО3 рас­творяется свободной НСОз, превращаясь в гипс СаСО3*2Н2О.

    Ионы Mg2+ образуют MgCO3*CaCO3 при наличии свободной Н2С03.

    Ионы  содержатся почти во всех природных водах.  - ха­рактерный ион сильно минерализованных вод морей и океанов.
      1   2   3   4   5   6   7


    написать администратору сайта