Водоснабжение, водоподготовка и очистка сточных вод

Для просмотра сайта используйте Internet Explorer

6.2.Деаэрационные и обескислораживающие установки

В конденсате, питательной и добавочной воде содержатся, агрессивные газы (кислород, углекислый газ и др.), вызывающие коррозию оборудования и трубопроводов электростанции. Для защиты от газовой коррозии применяют деаэрацию воды, т. е. удаление растворённых в ней газов. Основное коррозионное действие на металл оборудования оказывает кислород, тем более что содержание его в воздухе и при растворении в воде весьма значительно. Углекислота вызывает коррозию самостоятельно и действует как катализатор агрессивного воздействия кислорода, а также способствует загрязнению пароводяного тракта соединениями железа и меди, которые затем откладываются на трубах паровых котлов. Углекислота содержится в пароводяном тракте в свободном состоянии и как продукт термического разложения солей натрия — бикарбонатов. Они поступают в пароводяной тракт преимущественно в конденсаторе турбины и в вакуумной части системы регенерации.

Для удаления растворенных в воде газов на паротурбинных электростанциях применяют термическую деаэрацию воды. Кислород, оставшийся в воде после термической деаэрации, дополнительно обезвреживают, связывая его химическими реагентами (гидразингидрат N₂H₄·H₂O или его соли) в обескислораживающих установках.

6.2.1.Деаэрационные установки

Для идеального разбавленного раствора газов в жидкости согласно закону Генри равновесная массовая концентрация газов в растворе , мг/кг, пропорциональна парциальному давлению в газовой фазе над раствором , где - константа фазового равновесия (константа Генри), мг/(кг•Па), которая изменяется в зависимости от температуры и не зависит от количественного состава и давления в системе.

Когда температура воды повышена до температуры насыщения, парциальное давление водяного пара над уровней воды достигает полного давления над водой а парциальное давление других газов снижается до нуля, - вода освобождается от растворенных в ней газов. Недогрев воды до температуры насыщения при данном давлении увеличивает остаточное содержание в нёй газов, в частности кислорода. Термическая деаэрация воды сочетается с её подогревом в специальном теплообменнике — деаэраторе. По сравнению с удалением О₂ выделение из воды СO₂ более сложная задача, так как в процессе подогрева воды количество углекислого газа в ней увеличивается вследствие разложения бикарбонатов и гидролиза образующихся карбонатов.

Термические деаэраторы делятся по назначению на:

1)деаэраторы питательной воды паровых котлов;

2)деаэраторы добавочной воды и обратного конденсата внешних потребителей;

3)деаэраторы подпиточной, воды тепловых сетей;

по давлению греющего пара на:

l)деаэраторы повышенного давления ДП, работающие, при давлении 0,6~0,8 МПа, а на АЭС — до 1,25 МПа и использующиеся в качестве деаэраторов питательной воды ТЭС и АЭС;

2)атмосферные деаэраторы (ДА), работающие при давлении 0,12 МПа;

3)вакуумные (ДВ), в которых деаэрация происходит при давлении ниже атмосферного: 7,5—50 кПа;

по способу обогрева деаэрируемой воды на:

1)деаэраторы смешивающего типа со смешением греющего пара и обогреваемой деаэрируемой воды. Этот тип деаэраторов применяется на всех без исключения ТЭС и АЭС;

2) деаэраторы перегретой воды с внешним предварительным нагревом воды отборным паром;

по конструктивному выполнению (по принципу образования межфазной поверхности) на:

1)деаэраторы с поверхностью контакта, образующейся в процессе движения пара и воды:

а)струйно-барботажные;

б)пленочного типа с неупорядоченной насадкой;

в)струйного (тарельчатого) типа;

2)деаэраторы с фиксированной поверхностью контакта фаз (пленочного типа с упорядоченной насадкой).

Наибольшее значение для работы электростанций имеют деаэраторы питательной воды паровых котлов (ДПВ). Применяют преимущественно деаэраторы с вертикальной цилиндрической деаэрационной колонкой струйного типа, с насадкой, а в последнее время струйно-барботажные с внутренним обогревом воды паром постоянного давления 0,6—0,8 МПа. Эти деаэраторы являются одновременно регенеративными подогревателями смешивающего типа в тепловой схеме электростанции (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Деаэрационная колонка струйного типа атмосферного давления. 1 и 2 - подвод химически очищенной воды и обратного конденсата; 3 - смесительная камера; 4 - порог; 5 и 7—10 — тарелки; 6 — горловина в тарелке 5 для перехода выпара; 11 — подвод конденсата сетевых подогревателей; 12, 13 — штуцер для подвода пара в распределительный коллектор; 14 — отвод выпара.

В деаэраторе струйного типа вода, подлежащая деаэрации, подается в деаэрационную колонку через смесительную камеру на верхнюю распределительную тарелку кольцеобразной формы. Через отверстия диаметром 5—8 мм в днище этой тарелки вода падает в виде дождя на следующую, расположенную под ней дискообразную тарелку (сито) и т. д. Применяют от двух до пяти тарелок, размещаемых одна под другой на расстояний 400 — 1200 мм. Тарелки выполняют попеременно в виде центрально расположенных дисков и кольцеобразных, прилегающих к внутренней стенке.

Греющий, пар подается в нижнюю часть колонки через горизонтальный коллектор с отверстиями. Поднимаясь, поток пара проходит последовательно через промежутки между центрально расположенными тарелками и внутренней поверхностью стенки колонки и внутри кольцеобразных тарелок, пересекает струи воды, нагревая ее до температуры насыщения, выделяемые из воды газы вместе с небольшой несконденсированной частью пара — выпаром поднимаются и в виде паровоздушной смеси удаляются из колонки через центральный штуцер в верхней ее части. Необходимая деаэрация воды обеспечивается обязательным нагревом воды до кипения и выделением при этом пара с выпаром в количестве не менее 1,5—3 кг на тонну деаэрируемой воды.

Деаэрированная вода собирается под деаэрационной колонкой в деаэраторном (аккумулирующем) баке горизонтальной, цилиндрической формы. Деаэраторные баки предназначены в основном для аккумулирования запаса питательной (подпиточной) воды, обеспечивающего надежное питание паровых котлов в течение некоторого определенного времени, т. е. выполняют функцию демпфирующей емкости в пароводяном тракте. Кроме того, в деаэраторном баке заканчивается процесс дегазации воды — выделения дисперсных газов и разложения бикарбонатов. Для этого в нижней части деаэрационной колонки и в баках некоторых деаэраторов применяют барботажные устройства.

Схема атмосферного струйно-барботажного деаэратора приведена на рис.6.4.

Рис.6.4. Атмосферный струйно-барботажный деаэратор ЦКТИ—ЧМЗ: 1 — аккумуляторный бак; 2 — струйная деаэрационная колонка; 3 — барботер — «домик»; 4 и 5 — верхняя и нижняя тарелки; 6 — фланцевый разъем; 7 - гидрозатвор-перелив; 8 — лазы; 9 — отвод пара; 10 — подвод химически обработанной воды; 11 и 12 — подвод холодного и горячего конденсата; 13 и 14 — подвод основного и барботажного пара; 15 — отвод деаэрированной воды; 16 — опорожнение; 17 — лестница; 18 — направляющий лист.

В струйно-барботажных деаэраторах деаэрация происходит в основном, под действием барботажа. В уменьшенной колонке деаэратора (две тарелки) происходит подогрев воды и деаэрация на 85—90%. Последняя заканчивается только в результате барботажа. При барботаже используется эффект вскипания перегретой воды при подъеме ее из нижней части бака к поверхности (разность давлений 0,2—0,25 кгс/см²).

В таких деаэраторах вода и холодные конденсаты (<80°С) поступают на верхнюю тарелку колонки, на нижнюю подаются горячие конденсаты (80—105° С), а перегретые конденсаты (>105°С) подаются непосредственно в аккумуляторный бак. Пройдя через основной объем аккумуляторного бака, не полностью деаэрированная вода поступает в щелевой барботер — «домик» и выбрасывается с паром в отсек полностью деаэрированной воды. Избыток воды из этого отсека перебрасывается через перегородку обратно в основной отсек аккумуляторного бака, совершая, таким образом, многократную циркуляцию.