Для просмотра сайта используйте Internet Explorer
|
|
8.3.Регулирование внутрикотловых процессов
Регулирование внутрикотловых процессов осуществляется с помощью внутрикотловых устройств. К ним относятся питательные устройства, распределительные корыта, трубы, сопла, перегородки в барабанах, коллекторах и трубах, обеспечивающие ступенчатое испарение котловой воды, получение чистого пара и сокращение величины продувки; внутрибарабанные и внебарабанные сепарационные (в том числе циклоны) паропромывочные и пароприемные устройства; распределительные трубы для ввода в котлы корректирующих реагентов (фосфата, трилона, аммиака, селитры и др.); устройства в парогенераторах для выделения, накапливания и удаления шлама; устройства для забора и отвода продувочной воды; устройства для забора представительных проб пара и котловой воды.
Наиболее совершенными устройствами для отделения влаги от пара считаются внутрибарабанные и выносные циклоны, дырчатые паропромывочные щиты, применяемые преимущественно в котлах, работающих с постоянной производительностью.
В качестве устройств, обеспечивающих наиболее полное использование парового объема барабанов для гравитационной сепарации капелек влаги, применяют затопленные дырчатые листы и дырчатые пароприемные листы, иногда с предвключенными жалюзийными (пластинчатыми) каплеуловителями.
Сепарирующие устройства барабанных паровых котлов предназначаются для отделения от насыщенного пара, образовавшегося в котле, содержащихся в нем капель воды. В этих каплях в растворенном состоянии находится соответствующее количество тех примесей, которые содержатся в котловой воде; таким образом, с этими каплями пар, выходящий из барабана котла, выносит некоторое количество минеральных примесей.
После испарения капель воды в пароперегревателе вынесенные соли отлагаются на внутренней поверхности змеевиков, вследствие чего ухудшаются условия теплообмена и возникает нежелательное повышение температуры трубок пароперегревателя. Соли могут также отложиться в арматуре паропроводов, приводя к нарушению ее плотности и в проточной части паровой турбины, приводя к снижению экономичности ее работы и создавая вибрацию.
Капли воды образуются при прохождении пара через поверхность воды в барабане (зеркало испарения). Проходя через воду, пар разрывает ее поверхностный слой, в результате чего образуются капли, которые выбрасываются в паровое пространство барабана, причем мелкие капли уносятся паром. Унесенную влагу разделяют на грубодйсперсную (сепарируемую), которую можно сравнительно легко отделить от пара механическими средствами, и мелкодисперсную (несепарируемую), которую механическими средствами отделить от пара не удается.
Влажность пара, выходящего из барабана котла, увеличивается с повышением паронапряжения зеркала испарения, т. е. с возрастанием отношения часового количества пара, произведенного котлом (м3/ч), к площади зеркала испарения (м2), с повышением паронапряжения парового объема котла, т. е. с повышением отношения часового количества пара, произведенного котлом, к объему парового пространства барабана (м3), и с подъемом уровня воды в барабане.
Осложнения, вызываемые уносом котловой воды, требуют снижения влажности и солесодержания пара, выходящего из барабана котла. В принципе это может быть достигнуто уменьшением рабочего паронапряжения зеркала испарения и парового объема барабана. Однако для котла данной производительности уменьшение этих параметров связано с увеличением размеров барабана котла и, следовательно, удорожанием его; поэтому такой способ снижения влажности пара не является целесообразным.
Снижения влажности пара достигают рациональной организацией ввода пароводяной смеси в барабан, обеспечением равномерного распределения пара в паровом пространстве барабана, а также установкой специальных устройств — сепараторов, предназначенных для отделения капель котловой воды от пара. В сепараторах используют различные механические эффекты, как-то гравитацию, инерцию, пленочный эффект и др.
Гравитационная сепарация осуществляется, естественно, в процессе движения пара в барабане котла вверх, к выходу из него. Для выравнивания скорости подъема пара по барабану в его водяное пространство (рис. 8.1) погружают дырчатый лист 1. Для дополнительного выравнивания скорости подъема пара в барабане ставят пароприемный дырчатый лист 2, что также улучшает гравитационную сепарацию.
|
|
Рис. 8.1. Гравитационная сепарация
|
Инерционная сепарация (рис. 8.2) осуществляется созданием резких поворотов потока пароводяной смеси, поступающей в барабан котла из экранных или кипятильных труб, путем установки отбойных щитков 3. В результате вода из пароводяной смеси как более плотная (инертная) выпадает из потока, а пар как менее плотный (инертный) поднимается к выходу их барабана. Сепарация может быть улучшена установкой на пути пара жалюзийной решетки 4 (Рис. 8.3), в которой пар претерпевает дополнительные изменения направления движения, в результате чего (также под воздействием силы инерции) происходит дополнительное отделение капель воды от пара.
|
|
Рис. 8.2. Инерционная сепарация
|
|
|
Рис. 8.3. Инерционная сепарация c жалюзийной решеткой
|
На инерционном принципе построена и циклонная сепарация (рис. 8.4), осуществляемая подачей пароводяной смеси в центробежные циклоны 5, в которых вода отбрасывается к стенкам и затем стекает в водяное пространство барабана, а пар выходит через центральную трубу циклона. Циклонная сепарация очень эффективна. Циклоны можно устанавливать в барабане либо выносить наружу.
|
|
Рис. 8.4. Инерционная сепарация c циклонами
|
Пленочная сепарация основана на том, что при ударе влажного пара о развитую твердую увлажненную поверхность мельчайшие частицы влаги, содержащейся в паре, прилипают к этой поверхности, образуя на ней сплошную водяную пленку. Влага в этой пленке держится достаточно крепко и не отрывается струёй пара, но вместе с тем при вертикальном или наклонном расположении стенки беспрепятственно и беспрерывно стекает. Эффект пленочной сепарации используется в швеллерковых сепараторах (рис. 8.5), в которых развитая твердая поверхность для образования пленки создается системой наклонно расположенных и входящих один в другой швеллерков 6.
|
|
Рис. 8.5. Пленочная сепарация
|
Применение сепарационных устройств позволяет снизить содержание влаги в паре до 0,1—0,15%.
При высоком давлении водяной пар приобретает свойство непосредственно растворять некоторые твердые примеси, содержащиеся в котловой воде, причем это свойство его резко усиливается с повышением давления. В частности, при давлении 70 am пар начинает растворять заметное количество кремниевой кислоты (H2SiO3) и хлористого натрия. При снижении давления эти примеси выделяются, образуя твердые отложения на металлических поверхностях. В частности, кремниевая кислота начинает отлагаться в виде SiO2 на лопатках паровых турбин в области давлений ниже 20 am, нарушая нормальную работу турбины.
Таким образом, при высоком давлении загрязненность пара, производимого котлом, начинает определяться не только величиной механического уноса капель котловой воды, но и растворимостью в паре содержащихся в воде нелетучих соединений. В результате в котлах высокого давления механическая сепарация не может обеспечить надлежащее качество пара.
Поскольку при данной влажности солесодержание пара изменяется пропорционально солесодержанию котловой воды, содержание солей в паре можно снизить уменьшением содержания солей в котловой воде. Это, однако, нецелесообразно, так как требует усиленной продувки котла. В связи с этим для котлов высокого давления применяют схему уменьшения солесодержания пара промывкой его питательной водой. Пар после предварительной сепарации из него капель котловой воды направляют в промывочное устройство, в котором он проходит (барботирует) через слой питательной воды. Солесодержание питательной воды обычно в несколько десятков раз меньше солесодержания котловой воды. В результате такой промывки солесодержание пара резко снижается, поскольку соли его растворяются в промывочном воде.
Промывка пара питательной водой приводит также к тому, что содержание в промытом паре растворенных твердых веществ и, в частности, кремниевой кислоты уменьшается в десятки раз. При этом эффект промывки оказывается тем большим, чем больше количество промывающей питательной воды. На промывку поступает вода, прошедшая водяной экономайзер. Количество воды, подаваемой на промывку, составляет обычно 25—100% общего количества питательной воды.
На рис. 8.6 показано устройство для промывки пара. В паровом пространстве барабана размещается щит, на который подается питательная вода, стекающая затем в водяное пространство барабана. Щит выполняется в виде системы корыт или с перфорированными по его площади отверстиями.
|
|
Рис. 8.6. Схема сепарационного устройства с промывкой пара: 1 — щит с промывочными корытцами; 2 — жалюзийный сепаратор; 3 — пароприемный щит; 4 — распределительный щит; 5 — подвод питательной воды; 6 — трубы испарительной поверхности нагрева; 7 — опускные трубы; 8 - пароотводящие трубы. |
Пар, проходя сквозь слой воды в корытах или через отверстия в щите, частично очищается от солей, насыщая ими воду. Основной целью промывки пара при высоком давлении является снижение уноса кремниевой кислоты. В установившемся состоянии крёмнесодержание пара становится пропорциональным кремнесодержанию воды, контактирующей с паром. При промывке пара вследствие несовершенства его контакта с водой примеси удаляются не полностью. Коэффициент проскока всех примесей составляет примерно 10 —15, а кремниевой кислоты 15—40 %. Для удовлетворительной работы промывочного устройства слой воды на щите должен быть 60—70 мм.
Для уменьшения выноса капельной влаги в питательную воду, находящуюся на щите, необходимо иметь достаточную высоту парового пространства под щитом.
В прямоточном котле с промывочно-сепарационным устройством промывка пара осуществляется путем впрыска воды в слегка перегретый пар с доведением его влажности до 2 %. При этом примеси, имеющиеся в паре, растворяются в воде. Далее влага отделяется от пара в центробежном сепараторе и после использования части ее тепла выводится в дренаж.
Продувку для удаления растворенных солей и пены ведут в основном верхнюю — непрерывную из верхних слоев наиболее концентрированной котловой воды из II - III ступеней испарения, из выносных циклонов из опускных труб циркуляционных контуров. Нижнюю (периодическую) продувку ведут из нижних точек (барабанов-коллекторов) котлов-парогенераторов для удаления скапливающегося в них шлама.
Продувку необходимо вести из одной точки парогенератора. При размере продувки больше 1 т/ч котлы-парогенераторы должны быть оборудованы автоматическими регуляторами продувки, получающими импульс в зависимости от электропроводности продуваемой воды. Непрерывная продувка котлов производительностью выше 35 т/ч должна быть автоматизирована по расходу питательной воды или по солесодержанию продувочной.
При продувке нижних точек продолжительность продувки не должна превышать 5 сек. Надежный контроль качества воды и пара водопарового тракта электростанций и котельных невозможен без отбора «представительных» проб, т.е. проб, качество которых соответствовало бы качеству той среды, из которой они отобраны. Особенно сложно отбирать пробы, содержащие взвешенные вещества Fe2O3, Fe3O4, Fe(OH)3, CaCO3, Al(OH)3 и др., а также пробы влажного насыщенного пара.
Отбор проб ведется из следующих точек:
1. Промывочная вода;
2. Питательная вода;
3. Перегретый пар;
4. Насыщенный пар;
5. Котловая вода;
6. Продувочная вода.
Химический анализ отобранных проб может осуществляться как в химлаборатории вручную, так и вблизи места отбора автоматическими анализаторами. Например, автоматическими титрометрами, кондуктометрическими (сопротивление), потенциометрическими, колориметрическими, спектрометрическими, амперометрическими и другими приборами.
По результатам анализов регулируют химический состав внутрикотловой воды.