Введение. Специальность 140104 «Промышленная теплоэнергетика»

Специальность 140104 «Промышленная теплоэнергетика»

Направление 550900 «Теплоэнергетика»

Общепрофессиональная дисциплина (ОПД.Ф.07)

(Курс лекций)

Киров 2009 г.

УДК 621.187.12

В62

Составитель: ведущий инженер НПЛ кафедры теплотехники и гидравлики, ст. преподаватель Н.В. Верховская

Лекции предназначаются в качестве учебного пособия для студентов очного и заочного обучения теплоэнергетических специальностей по курсу: «Водоподготовка и очистка воды».

В курсе лекций даны краткие сведения по составу природных вод, изложены основные методы водоподготовки, технологические схемы, методы ведения водно-химического режима котлоагрегатов, ТЭС.

Компьютерная верстка автора

Подписано в печать_________ Усл.печ.л.________

Бумага офсетная. Печать матричная.

Заказ №_____ Тираж 100

Текст представлен заказчиком в электронном виде.

Доработка текста, подготовка к печати, изготовление оригинал-макетов ООО «Фирма «Полекс».

____________________________________________________________________

Изготовлено – ООО «Фирма «Полекс»

610000, г. Киров, ул. Дрелевского, 55.

© Н.В. Верховская

© Вятский государственный университет, 2009

Введение

1.1. Значение водоподготовки и водного режима

тепловых электростанций для обеспечения

их надежной и экономичной эксплуатации.

Возможность длительной бесперебойной эксплуатации ТЭС в значительной степени определяется интенсивностью протекания физико-химических процессов накипеобразования на поверхности нагрева парогенераторов, уноса солей, кремниевой кислоты и окислов металла паром из испаряемой (котловой) воды и образование отложений их в проточной части паровых турбин, а также коррозии металла энергетического оборудования и трубопроводов. Интенсивность протекания всех этих процессов зависит от качества пара, питательной и котловой воды.

Опыт многолетней эксплуатации мощных энергоблоков у нас в стране и за рубежом убедительно свидетельствует о том, что необходимым условием длительной, надежной и экономичной эксплуатации ТЭС является рациональная организация водоподготовки и водного режима парогенераторов и в первую очередь строгое соблюдение экспериментально обоснованных эксплуатационных норм качества пара, конденсата питательной и котловой воды.

Одним из факторов, обуславливающих столь важное значение водной проблемы современных ТЭС, являются высокие удельные тепловые нагрузки стенок парообразующих труб парогенераторов. В целях обеспечения надежного температурного режима металла этих поверхностей и тем самым более продолжительный рабочей компании парогенераторов необходимо жесткое ограничение допустимой величины отложений на поверхностях нагрева, омываемых водой, пароводяной смесью или паром.

Другим важным фактором является повышенная чувствительность турбин высокого давления к загрязнению их проточной части. Даже небольшие отложения на лопатках турбины, еще не вызывающие снижение ее номинальной мощности, могут существенно снизить тепловую экономичность турбины и всего энергоблока. С повышением давления пара и переходам к прямоточным парогенераторам сверхкритического давления (с.к.д.) опасность загрязнения питательной воды резко возрастает из-за увеличения интенсивности коррозионных процессов с ростом температуры.

Основными задачами водоподготовки и рациональной организации водного режима парогенераторов и тракта питательной воды являются:

а) предотвращение образования на внутренних поверхностях парообразующих и пароперегревательных труб отложений кальциевых соединений и окислов железа, а в проточной части паровых турбин отложений соединений меди, железа, кремниевой кислоты и натрия;

б) защита от коррозии конструкционных металлов основного и вспомогательного оборудования ТЭС и теплофикационных систем в условиях их контакта с водой и паром, а также при нахождении их в резерве.

1.2. Обращение воды в рабочем цикле тепловой электростанции.

Вода, получаемая из источников водоснабжения, используется на тепловых электростанциях:

а) в качестве технологического сырья для получения пара в парогенераторах, испарителях и паропреобразователях;

б) для конденсации отработавшего пара в конденсаторах паровых турбин и других производственных теплообменных аппаратах;

в) для охлаждения продувочной воды и различных аппаратов и агрегатов ТЭС;

г) для охлаждения воздуха, газов и масла в охладительных установках;

д) в качестве рабочего теплоносителя в теплофикационных отопительных сетях и сетях горячего водоснабжения.

На рис. 1 и 2 изображены типичные принципиальные схемы обращения воды в рабочем цикле ТЭС с конденсационной турбиной (КЭС) [схемы одноконтурной АЭС с кипящим реактором (АЭС с КР) и схемы второго контура атомных электростанций с водо-водяным энергетическим реактором под давлением (АЭС с ВВЭР) аналогичны схеме КЭС] и промышленной теплоэлектроцентрали с теплофикационной турбиной (ТЭЦ).

1. И с х о д н а я п р и р о д н а я в о д а (Д _исх), получаемая из источников водоснабжения и направляемая в качестве технологического сырья на водоподготовительную установку либо используемая для каких-либо других целей в процессе получения электрической энергии.

2. Д о б а в о ч н а я в о д а (Д _д.в), используемая для восполнения потерь пара и конденсата в пароводяном цикле электростанции; в качестве добавочной воды к питательной воде парогенераторов могут быть использованы химически обработанная вода или дистиллят (конденсат вторичного пара испарителей).

3. К о н д е н с а т т у р б и н (Д _к.т), содержащий незначительной количество растворенных веществ, является наиболее ценной составляющей питательной воды, поэтому следует всемерно стремиться к минимальным потерям его на ТЭС.

4. В о з в р а т н ы й к о н д е н с а т (Д _в.к) внешних потребителей пара используется после его предварительной очистки от посторонних примесей как составная часть питательной воды

5. П и т а т е л ь н а я в о д а (Д _п.в), подаваемая насосами в парогенераторы или реакторы для восполнения убыли испарившейся котловой (реакторной) воды и представляющая собой обычно смесь конденсата турбин, регенеративных и теплофикационных подогревателей, возвратного конденсата внешних потребителей и добавочной воды.

Рис. 1. Принципиальная схема обращения воды в рабочем цикле ТЭС

с конденсационной турбиной:

1 – парогенератор КЭС и АЭС, кипящий реактор; 2 – паровая турбина; 3 – генератор;

4 – водоподготовительная установка; 5 – конденсатор турбины;

6 – конденсатный насос; 7 – установка очистки конденсата турбины;

8 – деаэратор; 9 – питательный насос

6. В о д а п а р о г е н е р а т о р а (реактора) - вода, испаряемая в парогенераторах (реакторах). Воду, испаряемую в испарителях и паропреобразователях, называют к о н ц е н т р а т о м.

7. П р о д у в о ч н а я в о д а и л и к о н ц е н т р а т (Д _к.в), выводимая из парогенератора (или реактора), испарителя и паропреобразователя для поддержания в испаряемой воде заданной концентрации примесей, непрерывно поступающих в цикл ТЭС.

8. О х л а ж д а ю щ а я и л и ц и р к у л я ц и о н н а я в о д а (Д _о.в), используется в конденсаторах паровых турбин для конденсации отработавшего пара при температуре до 30ºС.

9. П о д п и т о ч н а я в о д а, подаваемая в теплофикационную сеть для восполнения потерь циркулирующей в ней с е т е в о й в о д ы.

Рис. 2. Принципиальная схема обращения воды в цикле ТЭС

с теплофикационной турбиной (ТЭЦ):

1 – парогенератор» 2 – паровая турбина; 3 – генератор; 4 – конденсатор турбины;

5 – конденсатный насос; 6 – установка очистки загрязненного производственного конденсата;

7 – деаэратор; 8 – питательный насос; 9 – подогреватель добавочной воды;

10 – водоподготовительная установка; 11 – насосы возвратного конденсата;

12 – баки возвратного конденсата; 13 – внешние потребители пара

В рабочем цикле ТЭС имеют место в н у т р и с т а н ц и о н н ы е п о т е р и п а р а и к о н д е н с а т а, основными источниками которых являются:

а) п а р о г е н е р а т о р ы. где теряется пар, расходуемый на привод вспомогательных механизмов, на обдувку наружных поверхностей нагрева от золы и шлака, на грануляцию шлаков в топке, на распыление в форсунках жидкого топлива, при периодическом открытии предохранительных клапанов, при продувке пароперегревателей во время растопки парогенераторов и с непрерывной и периодической продувкой парогенераторов с многократной циркуляцией:

б) т у р б о а г р е г а т ы, где имеют место непрерывные потери пара через лабиринтовые уплотнения и в воздушных насосах, отсасывающих из конденсаторов вместе с воздухом и некоторое количество пара;

в) к о н д е н с а т н ы е и п и т а т е л ь н ы е б а к и, где происходит потеря воды через перелив и испарение горячего конденсата;

г) п и т а т е л ь н ы е н а с о с ы, где происходят утечки воды через неплотности сальниковых уплотнений;

д) т р у б о п р о в о д ы, где происходят утечки воды через неплотности фланцевых соединений, запорной и регулирующей арматуры;

е) т е р м и ч е с к и е д е а э р а т о р ы, где происходит потеря пара с выпаром;

ж) т у р б о н а с о с ы – с выхлопом пара;

з) п р о б о о т б о р н ы е т о ч к и – с конденсатом и водой.

Внутристанционные потери пара и конденсата могут быть значительно уменьшены путем установки дренажных и сливных баков для сбора конденсата, путем правильного выбора габаритов конденсатных баков, путем применения сварки трубопроводов и обеспечения высокой плотности фланцевых соединений, ликвидации парения предохранительных клапанов, отказа от использования паровых форсунок, паровых приводов и паровых обдувочных аппаратов, а также путем применения теплообменных аппаратов с приспособлениями для конденсирования и улавливания отработавшего пара. При соблюдении этих условий внутристанционные потери пара и воды составляют незначительную величину, не превышающую 0,5 – 1,0 % общей производительности парогенератора. Потери восполняются добавочной водой.

На промышленных ТЭЦ, отпускающих пар на различные производственные нужды, кроме внутристанционных потерь существуют внешние потери, которые определяются технологией и конструкциями пароиспользующей аппаратуры. Возвращаемый загрязненный конденсат подается обычно на специальную установку для очистки.

На промышленных ТЭЦ внутристанционные потери и внешние потери пара и конденсата также восполняются добавочной водой, количество которой в этом случае существенно превышает добавок для КЭС.

Существует несколько источников загрязнения пароводяного тракта ТЭС:

-добавочная вода, вводимая в цикл для покрытия потерь пара и конденсата;

-присосы охлаждающей воды в конденсаторах или сетевой воды в подогревателях;

-загрязненный конденсат (Д _з.к) внешних потребителей пара ТЭЦ;

-примеси, искусственно вводимые в пароводяной тракт для корректировки водного режима (фосфаты, щелочные и кислотные реагенты, гидразин, разнообразные добавки и т.п.);

-продукты коррозии конструкционных материалов оборудования и трубопроводов, омываемых водой и паром, переходящими в теплоноситель.

Тип источника загрязнения и его влияние (табл. 1) могут значительно варьировать в зависимости от типа ТЭС, условий ее работы, схемы приготовления добавочной воды и обработки конденсатов, коррозионной стойкости применяемых материалов и т.п. С ростом параметров пара повышаются требования к качеству питательной воды, и соответственно должна быть обеспечена более высокая чистота добавочной воды.

Таблица 1

Поиск по сайту: