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

• Название: Лекция Значение водоподготовки на тэс для обеспечения надежности и экономичности эксплуатации
• Анкор: Лекции по Водоподготовке.doc
• Дата: 26.04.2017
• Размер: 10.65 Mb.
• Имя файла: Лекции по Водоподготовке.doc
• Тип: Лекция; #5696
• страница: 6 из 7

Деаэрация в корпусах регенеративных ПНД

Конденсация отборных паров турбины происходит в поверхно­стных регенеративных подогревателях, выполняемых обычно верти­кальными . В нижней части корпусов подогревателей собирается кон­денсат, освобожденный от газов, которые скапливаются в верхней части корпусов. Аналогично каскадному сливу конденсатов греющих паров организуется каскадный поток парогазовой смеси из надводной части корпусов регенеративных подогревателей с направлением об­щего потока парогазовой смеси из ПНД в конденсатор — в область от­соса парогазовой смеси из конденсатора. Тем самым обеспечивается

деаэрация конденсатов греющих паров перед закачкой их в основной поток конденсата.

Чем больше проходные сечения для отсоса парогазовой смеси из корпусов подогревателей, тем интенсивнее деаэрация конденсатов греющих паров, но и больше поверхность теплообменников. В связи с этим линии отвода парогазовой смеси из подогревателей регенератив­ной системы обычно имеют малые диаметры. Материалом для этих трубок должны быть нержавеющие стали, т.к. паровоздушная смесь коррозионно-агрессивная.

Условия для термической деаэрации основного потока конденса­та существуют и в регенеративных ПНД. В таких ПНД отсутствуют поверхности теплообмена, а за счет непосредственного смешения с греющим паром происходит догрев воды до температуры кипения, что необходимо для деаэрации.

Здесь организуется многократный барботаж конденсата греющим паром . Такие ПНД в термическом отношении предпочти­тельнее, кроме того, они не требуют расхода стали на поверхность теплообмена. Однако у них имеются недостатки, главный из кото­рых заключается в том, что наряду с отсосом парогазовой смеси может происходить и постоянный подсос окружающего воздуха. Поэтому в той области регенеративной системы, где давление греющих паров меньше атмосферного, предпочтительнее поверхностные ПНД.



Для удаления свободной углекислоты из химически обработанной воды на водоподготовительных установках ТЭС наиболее широко распространен пленочный декарбонизатор с насадкой из колец Рашига.

Обрабатываемая вода подается в верхнюю часть и стекает через загрузку из колец Рашига, навстречу ей вентилятором подается воздух.



Для защиты декарбонизатора от коррозии и предотвращения за­грязнения воды продуктами коррозии металла внутренняя поверх­ность аппарата покрывается перхлорвиниловым лаком, эпоксидной смолой, резиной или другими противокоррозионными веществами.

Химическое обескислороживание

Сульфитирование:

2Na₂S0₃+0_22Na₂SO₄.

Достоинство: хорошо растворим в воде, безвреден . Недостаток: увеличение солесодержания питательной воды на 12 мг на 1 мг растворенного кислорода.

Чтобы это повышение не было слишком большим, сульфитирование питательной воды применяется для связывания остатков кисло­рода после термических деаэраторов, т.е. дообескислороживание во­ды. В этом случае при температуре воды выше 100 °С реакция окис­ления сульфита натрия протекает с высокой скоростью при его мини­мальном избытке не более 2 мг/л.

Ввод Na₂SO₃должен осуществляться непрерывно и автоматиче­ски в питательную магистраль пропорционально расходу воды и кон­центрации растворенного в ней кислорода с помощью шайбового или мембранного дозатора.

Лекция 7. Термическое обессоливание воды

На многих электростанциях восполнение потерь конденсата производится дистиллятом, который получают из химически обработанной воды в испарительных установках. Этот метод называется термическим обессоливанием воды.

Если исходная вода имеет повышенное содержание ионов _(7-12 мг-экв/л), то испарительные установки по своим технико-экономическим показателям выгоднее, чем установки для химического обессоливания воды.

Поступающая в испарительные установки вода за счет передачи тепла от подводимого в нагревательную систему греющего пара превращается в пар, который затем конденсируется. В процессе парообразования вещества, загрязняющие воду, остаются в испарителе и удаляются из него с непрерывной продувкой. Полученный в результате конденсации пара дистиллят содержит лишь незначительное количество нелетучих примесей, которые поступили с капельным уносом концентрата испарителя.

Греющий пар, подводимый в нагревательную систему испарителя, называется первичным, а образующийся в испарителе - вторичным.

Первичный пар передаст свое тепло для испарения находящейся в испарителе воде, затем конденсируется и поступает в сборник дистиллята. Вторичный пар из испарителя поступает в поверхностный охладитель, конденсируется и направляется в сборник дистиллята.



В зависимости от количества последовательно включенных корпусов различают одно-, двух- и многоступенчатые испарительные установки. Применение одноступенчатых установок экономически менее целесообразно, т.к. в них на 1 т греющего пара можно получить лишь 0,85-0,95 т дистиллята. В многоступенчатой установке вторичный пар каждой ступени используется в качестве греющего пира последующей ступени. С увеличением количества ступеней испарительной установки количество дистиллята, получаемого с одной тонны первичного пара: 1,4-1,65 т; 3,0-3,2 т; 3,5-3,7 т с двух-, четырех- и пятикорпусных установок.

На электростанциях, где потери конденсата невелики, дистиллят получают в двух ступенях испарительной установки. В много­ступенчатых число ступеней не превышает шести, и питание аппаратов водой может осуществляться как последовательно, так и параллельно. В качестве первичного пара одноступенчатых установок и первой ступени многоступенчатых установок на станциях используется пар из регенеративных или регулируемых отборов турбины. Когда испарители включены в систему регенеративного подогрева питательной воды котлов, конденсация вторичного пара может производится в отдельных конденсаторах, либо в тех же подогревателях, в которых осуществляется регенеративный подогрев питательной воды при отсутствии испарителей.



При применении первой схемы, когда испаритель не включен в работу, подогрев питательной воды от i2 до i1происходит в регенера­тивном подогревателе П1 паром из отбора 1 турбины. Когда же испаритель работает, подогрев питательной воды осуществляется сначала в конденсаторе испарителя КИ вторичным паром испарительной установки (до некоторого промежуточного значения i_KH), а затем в П1. Очевидно, при пренебрежении потерями тепла в окружающую среду общий расход тепла на подогрев питательной воды от i₂ до i1 в обоих случаях будет один и тот же, расход пара в отборе 1 не меняется. Поэтому при такой схеме включения испарителя тепловая экономичность станции при работающих и включенных испарителях остается одной и той же. Вторая схема проще. Однако тепловая экономичность станции с испарителями по такой схеме ниже, чем без них. Двухступенчатые испарительные установки

Испарительные установки могут быть включены в регене­ративную систему конденсационных и теплофикационных турбин без снижения тепловой экономичности (см. рис. 4.5)



Испаритель подключают по греющему пару параллельно ПНД. Вторичный пар конденсируется в отдельном конденсаторе, включенном в линию основного конденсата перед этим подогревателем. Наличие конденсатора испарителя позволяет увеличить нагрев в рассматриваемой ступени регенеративного подогревателя за счет повышения температуры конденсата на входе в регенеративный подогреватель.

Полученный за счет этого энергетический выигрыш компенсирует имеющиеся в испарительных установках незначи­тельные потери теплоты в окружающую среду и с продувочной водой. При номинальной нагрузке турбины производительность одной установки составляет 1,9-3,7 % общего расхода пара на турбину.

Недостаток - резкое снижение производительности при разгрузке турбины. В этих случаях предусматривают подвод пара из отбора более высокого давления или прекращают подачу греющего пара в регенеративный подогреватель, включенный по воде перед конденсатором испарителя.

Многоступенчатые испарительные установки

Многоступенчатые испарительные установки применяются на ТЭС с большой потерей производственного конденсата. На первую ступень подают пар из производственного отбора, на остальных ступенях используют вторичный пар предыдущих ступеней.

Большинство установок имеет последовательную схему питания, т.е. питательной водой отдельных ступеней является продувке предыдущих ступеней. При этой схеме сводятся к минимуму тепловые потери с продувкой, улучшается солевой режим отдельных ступеней. Однако в многоступенчатых установках не весь пар может быть сконденсирован внутри установки. Избыток пара поступает в стационарный коллектор с давлением 0,12 МПа. Низкопотенциальные отборы вытесняются избыточным паром установки, поступающим в стационарный коллектор. Поэтому дистилляция воды в многоступенчатых установках сопровождается значительными энергетическими потерями.



В соответствии с требованиями ПТЭ питательная вода испарителей должна соответствовать по качеству питательной воде котлов давление до 4,0 МПа, работающих на твёрдом на твердом топливе. Это

значит, что питание испарителей может производиться умягченной водой по схемам Na-катионирования, H-Na-катионирования, Cl-Na-катионирования.

Подготовка питательной воды для испарителей по таким схемам требует сравнительно больших затрат, связанных с расходом реагентов, утилизацией промывочных и регенерационных вод ионообменных фильтров.

Испарители мгновенного вскипания

В испарителях мгновенного вскипания пар образуется не при кипении, а при вскипании воды, предварительно подогретой до температуры, несколько превышающей температуру насыщения в камере, где происходит парообразование.



Воду перед подачей на испарительные установки подогревают конденсирующимся вторичным паром и первичным греющим паром. В первой ступени установки поддерживается давление Р₁ при котором температура насыщения _на несколько градусов выше температуры поступающей воды t₀. Вследствие этого часть воды _ испаряется. Образующийся пар конденсируется на поверхности чмеевиков, а вода перепускается в следующую ступень. Давление Р₂ но второй ступени ниже, чем в первой, и некоторое количество воды _ вновь испаряется. Такой процесс повторяется в каждой ступени. Из последней ступени часть воды направляется на продувку, часть -на рециркуляцию. Дистиллят перепускают из одной ступени в другую и отводят из установки.

Испарители мгновенного вскипания могут быть как одно-, так и многоступенчатыми (3-4 ступени).



Паропреобразовательные установки

На ТЭС с относительно высокими потерями конденсата у внешних потребителей пара для сокращения добавки химически обработанной воды в пароводяной контур применяют паропреобразователи. Вторичный пар паропреобразователей направляют непосредственно потребителям тепловой энергии.

Обычно паропреобразователи по питательной воде и греющему пару включаются параллельно, образуя многокорпусную установку.



Питательная вода умягчена по схеме двухступенчатого Na-катионирования или H-Na-катионирования.

Образующийся пар после пароперегревателя идет к потребителю, а конденсат греющего пара - для восполнения потерь и деаэраторах.

Температурный перепад, необходимый для передачи теплоты первичного пара из отбора турбины вторичному пару в паропреобразователе, составляет 5-15 °С. При отпуске пара потребителю через паропреобразователи возникает необходимость в увеличении давления по сравнению с непосредственным отпуском отборного пара. Вследствие этого несколько снижается выработка электроэнергии.

Водный режим испарительных установок

Водный режим позволяет обеспечить надлежащее качество дистиллята, предотвратить образование отложений на поверхностях нагрева и коррозию элементов оборудования.

Безнакипный режим и минимальный уровень коррозии металла обеспечиваются при выполнении норм качества питательной воды: жесткость не более 30 мкг/кг; содержание кислорода не более 30 мкг-экв/кг; отсутствие свободной углекислоты.

Для уменьшения размеров продувки и снижения энергетических потерь и расхода воды нужно стремиться к максимальному концентрированию примесей в кипящей воде. При правильной эксплуатации испарителей солесодержание концентрата может быть доведено до 50-100 г/кг (по теплотехническим испытаниям).

Содержание Na в дистилляте испарителей не превышает 100 мкг/кг, содержание свободной углекислоты - не более 2 мг/кг

Состав дистиллята зависит от солесодержания концентрата. Для обеспечения нормативного качества дистиллята при умеренной продувке и высоком содержании концентрата в испарителе предусматривают устройства для промывки пара. В качестве промывочной воды могут быть использованы дистиллят данного испарителя и конденсат турбин. Более эффективна двухступенчатая промывка вторичного пара с расходом промывочного конденсата около 5-10 %.

Для предотвращения углекислой коррозии тракта питательной воды и снижения содержания оксидов железа в дистилляте испарителей целесообразно вести подготовку питательной воды по методу H-Na-катионирование с удалением углекислоты в декарбонизаторе после Н-катионитной ступени.

Для предупреждения стояночной коррозии металла испарительных установок при кратковременных простоях, не связанных с ремонтом, проводят консервацию заполнением аппаратов деаэрированной питательной водой до верхнего уровня греющей секции. Конденсатор испарителя отключают по воде. Греющая секция остается подключенной по пару. Периодически подпитывают испаритель до необходимого уровня, а также поддерживают избыточное давление в паровом пространстве корпуса и конденсатора.

При длительных простоях заполняют систему инертным газом (азотом) и поддерживают избыточное давление на уровне 0,01-0,02 МПа. Возможно в таких случаях, заполнение раствором силиката натрия (жидким стеклом) с концентрацией 5+10 мг/кг.

Контроль за работой испарительных установок

Испарительные установки должны быть оборудованы 1 следующими приборами:

- для измерения давления первичного и вторичного пара;

- для измерения расхода греющего пара многоступенчатых установок;

- для измерения расхода питательной и промывочной воды;

- для измерения температуры первичного и вторичного пара;

- водоуказательные устройства для контроля уровня:

а) в баке-расширителе многоступенчатых установок;

б) в корпусе и греющей секции испарителя;

в) в подогревателях и конденсаторах;

г) на паропромывочных устройствах.



Должно быть предусмотрено автоматическое регулирование уровня в баке-расширителе многоступенчатых установок, греющей секции, корпусе испарителя, подогревателях и конденсаторах.

В объем химического контроля должны быть включены:

- определение жесткости питательной воды;

- содержание в ней кислорода;

- содержание натрия;

- содержание свободной угольной кислоты;

- содержание кремниевой кислоты в дистилляте;

- солесодержание концентрата.

Целесообразна организация непрерывного контроля качества дистиллята регистрирующим солемером с сигнализацией отклонений от нормативных значений.

Наибольшее распространение на ТЭС в последнее время получили вертикальные испарители поверхностного типа с подвесной греющей секцией.


Лекция 8. Мембранные процессы подготовки воды

Применяемый в настоящее время на ТЭС метод очистки добавочной воды обессоливанием на ионитных фильтрах имеет ряд существенных недостатков:

- высокая стоимость установок при повышенной минерализации исходной воды;

- значительные расходы химических реагентов;

образование солевых стоков.

В связи с этим большой интерес представляют мембранные методы очистки воды: электродиализ и обратный осмос.

Мембранные методы в сравнении с ионитным обессоливанием имеют следующие преимущества:

- процессы имеют непрерывный характер;

-очистка достигается без дополнительных химических реагентов (если не учитывать реагенты, необходимые для предварительной подготовки воды);

-исключаются дополнительные загрязнения стоков из-за применения химических реагентов.

Метод обратного осмоса

Метод обратного осмоса представляет собой фильтрование воды под давлением через полупроницаемые мембраны, пропускающие растворитель и полностью или частично задерживающие растворенные вещества. В основе этого метода лежит явление осмоса - самопроизвольного перехода растворителя через полупроницаемую перегородку в раствор. Давление, при котором наступает равновесие, называется осмотическим. Если со стороны раствора приложить давление, превышающее осмотическое, то перенос растворителя будет осуществляться в обратном направлении, т.е. возникает «обратный осмос»:



Осмотическое давление зависит от химической природы растворенного вещества и его концентрации. Поры полупроницаемой мембраны способны пропускать молекулы воды, но малы для

прохождения гидратированных ионов и молекул растворенных в воде веществ.

Эффективность процесса обратного осмоса определяется в значительной степени свойствами применяемых мембран, которые должны обладать высокой разделяющей способностью высокой удельной проницаемостью, устойчивостью к воздействиям среды и достаточной механической прочностью.

Наибольшее распространение в настоящее время получили синтетические полимерные пористые ацетилцеллюлозные мембраны, получаемые коагуляционным методом.

Мембрана состоит из двух слоев:

- верхний активный - до 0,25 мкм;

- нижний крупнозернистый поддерживающий.

Эти мембраны могут быть использованы при следующих глинных условиях: р=1,0-8,0 МПа; t=0-30 °С; рН=3-8.



При более высоком давлении и рН > 8 отмечается гидролиз ацетилцеллюлозы с соответствующими изменениями свойств мембран.

По способу укладки аппараты для обратного осмоса имеют

четыре основных типа:

- плоскокамерные фильтрующие элементы;

- трубчатые фильтрующие элементы;

- рулонные или спиральные фильтрующие элементы;

- аппараты с мембранами в виде полых волокон,

В практике очистки воды находят применение аппараты:

а) с плоскими мембранами (типа фильтр-пресса);

б) с трубчатыми мембранами, уложенными внутри перфо­рированных труб;

в) со спиралевидными мембранами в виде полых волокон. Плоскорамный аппарат конструктивно наиболее прост, но имеет малую фильтрующую поверхность в единице объема (см. рис,

4.1).



Мембраны вместе с дренажными устройствами набираются в пакеты, которые сжимаются между опорными пластинами. Исходная вода последовательно протекает вдоль поверхностей мембран, частично фильтруется через них и в виде рассола покидает аппарат. Фильтрат выводится со стороны низкого давления с каждой мембраной.

Аппарат обратного осмоса рулонного типа используется в схеме водоподготовительной установки в связи с необходимостью организации тщательной очистки исходной воды от грубодисперсных и некоторых других примесей (см. рис. 4.2).



Метод обратного осмоса в сочетании с упрощенным Na-катионированием рекомендуется использовать для подготовки добавочной воды в котлы среднего давления и в сочетании с ионированием - для подготовки питательной воды котлов высокого давления. Кроме того, с помощью метода обратного осмоса возможна организация эффективной очистки воды от специфических загрязнений промышленных стоков.