Водоснабжение, водоподготовка и очистка сточных вод

Для просмотра сайта используйте Internet Explorer

6. ОБОРУДОВАНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ИСПАРИТЕЛЬНЫХ, ПАРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ, ДЕАЭРАЦИОННЫХ И ОБЕСКИСЛОРАЖИВАЮЩИХ УСТАНОВОК

6.1.Испарительные и паропреобразовательные установки

На тепловых электростанциях применяются два способа подготовки добавочной воды: химический и термический. Выбор способа водоподготовки зависит от многих факторов. Необходимо учитывать тип электростанции, тип котла, размеры потерь теплоносителя, качество исходной сырой воды и т. д.

Химический метод обёссоливания в настоящее время является основном для ГРЭС с оборудованием на давление пара выше 10 МПа при среднем солесодержании исходной воды не выше 4—5 мг-экв/кг для барабанных котлов и не выше 3—4 мг-экв/кг для прямоточных котлов.

Основным недостатком химического способа подготовки воды с точки зрения охраны окружающей среды от вредных выбросов является большой сброс отмывочных вод в водоемы. Термический метод подготовки добавочной воды имеет преимущество в этом отношении перед химическим.

Термический способ подготовки добавочной воды основан на применении испарительных установок. В испарительной установке происходит дистилляция исходной добавочной воды — переход ее в пар с последующей конденсацией. Конденсат испаренной воды является дистиллятом, свободным при правильной конструкции и эксплуатации испарителя от солей жесткости, растворимых солей, щелочей, кремниевой кислоты и т. п.

В состав испарительной установки входят испаритель, в котором предварительно химически очищенная вода превращается в пар, и охладитель, в котором конденсируется полученный в испарителе пар. Такой охладитель называется конденсатором испарительной установки, или конденсатором испарителя.

Термический способ подготовки добавочной воды по начальным затратам и эксплуатационным расходам обычно дороже химического. Кроме того, испарительные установки со сравнительно простой одноступенчатой схемой имеют ограниченную производительность, а применение многоступенчатых испарителей еще более удорожает и делает более громоздкой всю установку, а также усложняет компоновку машинного зала.

Испарительные установки применяют на станциях высокого и сверхкритического давления с барабанными и прямоточными котлами при относительно небольших потерях пара и конденсата.

Испарение добавочной воды происходит за счет теплоты, отдаваемой первичным греющим конденсирующимся паром из отборов турбины. Конденсация произведенного в испарителе вторичного пара происходит в результате охлаждения пара водой, обычно — конденсатом турбинной установки.

Испаритель — теплообменник поверхностного типа, в котором греющий (первичный) пар, отдавая теплоту, конденсируется при постоянной температуре насыщения , а нагреваемая вода, испаряясь, превращается при постоянной температуре парообразования (насыщения) в пар (вторичный). Для передачи теплоты от греющего пара к испаряемой воде должно быть и, соответственно, давление греющего пара выше давления вторичного пара:.

Чем больше температурный напор в испарителе , тем дешевле испаритель, так как меньше требуемая площадь поверхности нагрева испарителя.

Конденсатор испарителя представляет собой пароводяной поверхностный - теплообменник. Здесь вторичный пар конденсируется при температуре насыщения , нагревая воду (конденсат) до температуры . Повышение температуры воды в конденсаторе испарителя , где - температура воды при входе в конденсатор испарителя, зависит в основном от соотношения расходов вторичного пара и охлаждающегося конденсата при заданной температуре , и температура определяется из уравнения теплового баланса конденсатора испарителя.

Расход на продувку испарителя зависит от солесодержания воды, питающей испаритель, концентрации примесей в продувочной воде и нормы солесодержания во вторичном паре.

При ограниченной конденсирующей способности конденсатора испарителя (из-за относительно большого количества конденсируемого вторичного пара) возможно получить увеличенное количество дистиллята, если сконденсировать часть производимого пара в теплообменнике типа испарителя. С этой целью применяют двухступенчатую испарительную установку (рис. 6.1). Подобно тому как первичный греющий пар конденсируется в первой верхней ступени испарительной установки, так в этом случае вторичный пар первой ступени конденсируется во второй нижней ступени, которая выдает часть готового дистиллята. Остальное количество дистиллята получают, как обычно, из конденсатора испарительной установки.

Рис. 6.1. Схема двухступенчатой испарительной установки с параллельным питанием верхней ступени И1 и нижней ступени И2 (задвижки А и Б открыты, задвижка В закрыта) и с последовательным их питанием водой (задвижки А и Б закрыты, задвижка В открыта)

Вид уравнений теплового баланса двухступенчатой испарительной установки зависит от схемы питания ступеней водой: параллельной или последовательной (каскадной). При параллельном питании (задвижка В закрыта, А и Б — открыты) поток очищенной воды перед испарительной установкой разделяется на два; один из них поступает в верхнюю, другой — в нижнюю ступень (рис. 6.1).

Последовательное питание ступеней испарительной установки (задвижки А и Б закрыты, В — открыта) водой выполняется по каскадной схеме, т. е. весь поток подается в верхнюю ступень, часть его испаряется, остальной поток в количестве служит питательной водой нижней ступени.

В данной схеме , продувка осуществляется из второй ступени. Продувочной водой первой (верхней) ступени служит питательная вода второй ступени. Вода из верхней ступени более высокого давления поступает во вторую ступень более низкого давления самотеком.

Последовательное питание испарительной установки водой позволяет, улучшить качество производимого пара и дистиллята, что можно пояснить следующим образом. Во вторую ступень через первую вводятся практически все примеси, т. е. вдвое больше, чем при параллельном питании. Если продувка из второй ступени вдвое больше, чем при параллельном питании ступеней водой (например, 10 вместо 5%), то качество пара и дистиллята из второй ступени можно считать, одинаковым в обеих системах. В первую ступень также вводятся все примеси (соли), содержащиеся в питательной воде испарителей. Однако при двойном подводе солей из первой ступени производится продувка в размере , т. е. примерно в 20 раз больше, чем при параллельном питании. Можно считать, что пар и дистиллят, получаемые в верхней ступени, значительно чище, чем при параллельном питании, поэтому при последовательном питании водой ступеней испарителей получается более чистый дистиллят. Последовательное, питание ступеней испарителя особенно целесообразно при низком качестве исходной сырой воды, например при использовании морской воды.

Анализ уравнений теплового баланса различных схем включения испарителей показывает, что расход первичного пара на одну тонну вторичного пара больше у одноступенчатых установок. Можно также показать, что при последовательном питании испарительной установки водой улучшается качество производимого пара и дистиллята.

Если испарительная установка используется для производства пара, а не питательной воды, ее называют паропреобразовательной.

6.1.1.Схема испарителя

Рис.6.2. Испаритель ИСВ-965 с двухступенчатой промывкой пара (реконструированный): 1 — дырчатый потолок; 2 — подвод собственного дистиллята-конденсата для промывки; 3 — верхний промывочный лист; 4 — труба, отводящая промывочную воду с верхнего листа; 5 — гидрозатвор; 6 — нижний промывочный лист; 7 — опускные трубы промывочной воды; 8 — подвод питательной воды для промывки; 9 — подвод греющего пара; 10 — затопленный дырчатый лист; 11 — греющая секция; 12 — отвод конденсата греющего пара; 13 — отвод вторичного пара; 14 — вентиляция парового объема греющей секции; 15 — подвод питательной воды.