Основы термодинамики (стр. 8 )

Примеси поступают с присосами воды и воздуха через не плотности, например, в конденсаторах турбин, сетевых подогревателях, подогревателях низкого давле­ния системы регенерации теплоты, конденсатных насосах.

Примеси образуются внутри контура циркуляции в результате коррозии железа, меди, хрома, никеля и других металлов.

Примеси поступают с реагентами, добавляемыми в циркуляционный контур установки. Например, в кот­ловую воду нередко добавляют фосфаты для ее умяг­чения, а в питательную воду добавляют гидразингидрат для предотвращения кислородной коррозии, а так­же для уменьшения переноса медистых отложений с внутренней поверхности парообразующих труб в тур­бину.

Очищенная однажды вода циркулирует в паросило­вых циклах, теплоснабжающих или охлаждающих си­стемах. Однако всегда имеются потери пара и воды, ко­торые приходится восполнять новыми порциями очи­щенной воды. К таким потерям можно отнести: не возврат конденсата от промышленных потребителей пара; утечки из тепловых сетей; непосредственный горячий водоразбор из тепловых сетей; утечки через уплотнения турбин, штоков клапанов, насосов; потери через не плотности во фланцах, предохранительных клапанах, дре­нажных вентилях; подачу конденсата на уплотнения конденсатных насосов, сальниковых компенсаторов; слив дренажей; продувку котлов, испарителей, паропреобразователей; выпар деаэраторов, эжекторов; подачу пара на паровую обдувку, на разогрев мазута, на мазутные форсунки; потери при пусках оборудования и т. д.

Для подготовки очищенной воды в целях восполне­ния утраченной и для организации систематического вывода примесей из циркулирующей в установке воды применяют различные методы обработки воды, осущест­вляют непрерывный и периодический вывод части за­грязненной воды из цикла (продувку) котлов с много­кратной циркуляцией, испарителей и паропреобразователей, используют примывочно-сепарационные устрой­ства.

Существуют как общие требования к качеству воды для хозяйственно-питьевого водоснабжения, так и спе­циальные нормы качества воды для различных эле­ментов ТЭУ.

Общие требования для хозяйственно-питьевого водо­снабжения регламентируют содержание взвешенных веществ, плавающих примесей, окраску, запахи, при­вкусы, реакцию среды (водородный показатель рН), количество минеральных примесей, содержание раство­ренного кислорода и биохимическую потребность в кис­лороде (ВПК). Количество минеральных примесей, оце­ниваемое по плотному остатку, не должно превышать 1000 мг/кг, в том числе хлоридов 350 мг/кг и сульфа­тов 500 мг/кг. Величина БПК не должна превышать 3 мг/кг.

Различные элементы ТЭУ со своими теплоносителя­ми работают в разных условиях, поэтому к ним предъ­являются различные требования к качеству подпитыва­ющей их или используемой воды или пара. Так, цирку­ляционная вода работает в одних условиях, вода тепло­вых сетей – в других, а пар и вода, циркулирующие в основном контуре электростанции, – в третьих усло­виях.

Циркуляционная вода, подаваемая в конден­саторы турбин для конденсации отработавшего пара, обычно имеет температуру не выше 30 – 40°С.

В прямоточной системе водоснабжения вода однократно протекает через конденсатор, претерпевает нагрев на 6 – 10°С и затем сбрасывается в водоем, чаще в реку.

В оборотной системе водоснабжения вода не­прерывно циркулирует, попеременно нагревается в кон­денсаторе и охлаждается в градирне, брызгальном бас­сейне или в пруде-охладителе. При такой низкой тем­пературе накипь в конденсаторе почти не образуется и коррозия протекает неинтенсивно. Поэтому требования к качеству циркуляционной воды невысоки.

В пределах основного цикла ТЭС в наименее напря­женных условиях работает конденсатный тракт (от кон­денсатора до питательного насоса). В несколько бо­лее тяжелых условиях работает тракт питательной во­ды (от питательного насоса до барабана котла).

Котловая вода (вода, находящаяся в барабане котла) поступает для парообразования в экранные по­верхности нагрева, обогреваемые горячими топочными газами. Из барабана же котла выходит насыщенный пар для перегрева его в пароперегревателе, обогревае­мом также высокотемпературными газами и работаю­щем при предельной температуре металла. В котловой воде накапливаются примеси, приносимые с пита­тельной водой. Удаляются примеси из барабана котла с продувочной водой.

Изложенное определяет требования, предъявляемые к качеству котловой воды, а также питательной воды и пара.

К качеству питательной воды прямоточных котлов предъявляются более высокие требования. Это обуслов­лено тем, что содержащиеся в питательной воде при­меси не могут быть удалены с продувочной водой, как это делается в барабанных котлах. Примеси либо осе­дают па поверхностях нагрева котла, либо уносятся с паром в турбину. Поэтому питательной водой прямоточ­ных котлов может служить только турбинный конден­сат с добавкой химически глубоко обессоленной и бес кремниевой воды или дистиллята испарителей,

Для котлов сверхкритического давления (они могут быть только прямоточными), а также атомных реакто­ров атомных электростанций глубокому химическому обессоливанию подвергают также турбинный конденсат, частично или полностью. Отложение веществ на поверх­ностях нагрева прямоточных котлов требует их система­тических водных промывок и химических очисток.

Нормы качества питательной воды предусматривают предельные величины жесткости, кремнесодержания, сое­динений железа и меди, водородного показателя и дву­окиси углерода. Включение первых четырех показате­лей обусловлено химическим составом накипей, образу­ющихся в котлах. В состав накипей могут входить сое­динения кальция и магния: СаСО3, CaSO4, CaSiO3, Са3(РО4)2, MgO, Mg(OH)2, Mg3(P04); соединения же­леза: ферросиликаты железа, фосфаты железа Fe3(PO4b, феррофосфат натрия NaFePCU, окислы же­леза Fe2O3, Fe3O4; соединения меди и кремния различно­го состава. Довольно строго лимитируется водородный показатель рН, поскольку он существенно влияет на хи­мизм и интенсивность процессов накипеобразования.

В число показателей входит содержание растворен­ного в воде кислорода, поскольку кислород является ос­новным фактором, определяющим интенсивность корро­зии в обычных условиях работы теплосилового оборудо­вания, когда вода не отличается высокой чистотой и представляет собой электролит с удельной электрической проводимостью более 0,15 – 0,20 мкСм/см. Здесь общая коррозия носит в основном электрохимический характер и наличие окислителей, например кислорода, интенси­фицирует общую коррозию сталей. Кисло­род обеспечивает работу коррозионных элементов, яв­ляясь деполяризатором катодных участков О2 + Н2О + 4е^4ОН.

Вторым важным фактором, влияющим на процесс коррозии, является наличие в воде угольной кислоты, получающейся при растворении в воде углекислого га­за: СО2+Н2О^Н2СО3^Н+ + НСО3. Ионы водорода, подкисляя воду, вызывают возникновение коррозии с во­дородной деполяризацией катодных участков: 2Н++1 + 2е-^2Н^Н2.

Поскольку роль деполяризатора могут играть также нитрит-ионы, то их содержание также лимитируется рассматриваемыми нормами. Нитриты появляются в во­де в результате жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий, окисляющих аммиак до нитрит - или нитрат-ионов, поэтому в нормах приводится предельное со­держание аммиака, нитрат-ионов и суммы нитрит - и нитрат-ионов.

В показатели качества котловой воды включаются сухой остаток, щелочность, шлакосодержание.

Щелочностью воды называется общее содержание в ней веществ, которые дают повышенную концентрацию ионов ОН при диссоциации или в результате гидроли­за. В природных водах щелочность обычно обусловлена присутствием в них ионов НСО3, SiO32, HSiO3, а также присутствием солей некоторых слабых органических кислот (гуматов). Все они в результате гидролиза повышают концентрацию ОН. В умягчен­ных и котловых водах к перечисленным ионам добавля­ются ионы РО43~, ОН^.

Например, для водотрубных котлов с нижними бара­банами сухой остаток не должен превышать 4000 мг/кг, шламосодержаниемг/кг, щелочность 15 мг-экв/кг. Минимальная щелочность котловой воды при внутри-котловой обработке для всех котлов не должна быть меньше 7 – 10 мг-экв/кг.

Щелочность котловой воды имеет большое значение в связи с тем, что, регулируя ее, можно улучшить водно-химический режим котлов. Так, в некоторых случаях повышение щелочности обеспечивает выпадение в оса­док попадающих в котел накипеобразователей (ионов кальция и магния) в виде неприкипающего шлама СаСО3 и Mg(OH)2. Однако, повышая щелочность, нуж­но иметь в виду, что при концентрациях 5 – 10% ще­лочь заметно реагирует с металлами. Такие концентра­ции могут достигаться в неплотностях заклепочных швов и вальцовочных соединений за счет упаривания котловой воды.

Вода тепловых сетей обычно имеет температуру до 150 °С, напряжение рабочей поверхности теплообменни­ков (количество теплоты, передаваемой через единицу поверхности в единицу времени) здесь достаточно вели­ко, поэтому приходится принимать серьезные меры про­тив коррозии и накипеобразования.

Восполнение потерь воды в современных теплосетях производят умягченной водой во избежание щелочно­земельных отложений на поверхностях нагрева котлов и теплообменников. Карбонатная жесткость этой воды не должна быть выше 1,5 или 0,4 мг-экв/кг соответствен­но при температуре до 348 К или до 473 К, а остаточ­ная общая жесткость при использовании воды продувки котлов (допускается в закрытых системах теплоснабже­ния) для всего интервала температур не более 0,05 мг-экв/кг. Содержание растворенного кислорода для указанных температур не должно превышать соответственно 100 или 30 мг/кг. Для уменьшения интенсив­ности коррозионных процессов и соответственно железо-окисных отложений подпиточную воду деаэрируют. Этим практически полностью прекращается поступление в теплосеть не только кислорода, но и углекислоты – дру­гого важного фактора, обусловливающего коррозию.

При установлении норм качества пара учитываются следующие соображения. Котловая вода в барабане котла имеет относительно высокое содержание примесей. Паровая фаза здесь отделяется от жидкой. Однако на­сыщенный пар уносит с собой капельки влаги, не­смотря на применение сепарационных устройств. При­меси содержатся как в капельках уносимой влаги, так и в сухом насыщенном паре. Растворимость веществ в паре тем больше, чем выше давление.

В котлах среднего давления почти все нелетучие при­меси насыщенного пара осаждаются в пароперегрева­теле, часть их проходит пароперегреватель «транзитом» и может осаждаться в проточной части турбины. В от­ложениях пароперегревателя обнаруживают Na2SO4, Na2SO3, Na2Si03. Эти отложения приходится удалять с помощью сложной операции промывки паро­перегревателя, останавливая котел в ремонт.

Промывка пароперегревателей котлов высокого дав­ления особенно затруднительна, поэтому отсутствие от­ложений обеспечивают хорошей внутри барабанной се­парацией и получением чистого пара.

В проточную часть турбины примеси попадают как в растворенном в паре состоянии, так и в виде мелкодис­персных сухих твердых частичек. По мере протекания пара через проточную часть турбины снижаются его давление и температура, а следовательно, и раствори­мость веществ в паре. Выделяющиеся из паровых раст­воров вещества откладываются преимущественно в го­ловной высокотемпературной части турбины главным образом на рабочих лопатках. Однако нерастворимые в воде кремнекислые отложения возникают главным об­разом в зоне слабо перегретого или насыщенного пара, т. е. в зоне относительно невысоких температур.

В турбинах высокого давления отложения состоят в основном из сульфата, хлорида и карбоната натрия, а в турбинах среднего давления – из кремнекислых со­единений. В турбинах сверхкритического давления в ЦВД выпадают CuO, Fe2O3, SiO2, а в ЦСД и ЦНД главным образом Na2Si03, SiO2, Fe2O3. Водный режим должен быть рассчитан на отсутствие отложений в про­точной части турбин, поскольку в противном случае снижаются экономичность и надежность турбины и тре­буются дорогостоящие промывки.

Нормируемыми показателями качества пара котлов являются соединения натрия и SiO2. Так, для ГРЭС и отопительных ТЭЦ пар котлов с естественной циркуля­цией давления выше 10 МПа может содержать соедине­ний натрия (в пересчете на натрий) не более 10 мкг/кг, а для ГРЭС с прямоточными котлами всех параметров содержание натрия в паре допускается не более 5 мкг/кг.

8.2. Методы водоподготовки

Осветление воды

Осветление воды является первой стадией водоподготовки в большинстве случаев, в большой энерге­тике эта стадия обязательна. Цель осветления воды – освобождение воды от взвешенных веществ, которые мо­гут находиться в грубодисперсной, тонкодисперсной и коллоидной формах. Простейшими процессами такой очистки от грубодисперсных частиц являются отстаива­ние и фильтрование, для чего применяют отстойники и фильтры. Однако от тонкодисперсных и коллоидных взвесей можно освободиться только после предваритель­ной их коагуляции. Добавляемые коагулянты Al2(SO4h-18 Н2О или FeSO4-7 H2O в результате гидро­лиза при определенной щелочности воды образуют хлопья А1(ОН)3 и Fe(OH)3 [после окисления Fe(OH)2, которые, адсорбируя на своей поверхности коллоидные вещества, выделяются в виде осадка. Далее производит­ся отстаивание и фильтрование.

Метод осаждения

Метод осаждения применяется для умягчения воды и основан на связывании катионов кальция и магния ионами СОз2~, ОН, РО43~ с образованием трудно­растворимых соединений СаСОз, Mg(OH)2 Ca3(PO4)2, которые выпадают в осадок и удаляются из воды. В ка­честве реагентов-осадителей применяют гашеную или негашеную известь, едкий натр, углекислый натрий, их используют по отдельности или в комбинациях.

При известковании воды происходят процессы, выра­жаемые, например, следующими уравнениями:

Значения карбонатной жесткости снижаются до 0,7–1,0 мг-экв/кг, удаляется растворенная в воде уг­лекислота. При обработке воды содой и известью до­стигается умягчение воды до 300 – 400 мг-экв/кг. Некар­бонатная жесткость удаляется за счет ионов СО32~ со­ды: Са2+СО32-^СаСО3 (если предварительно прово­дилось известкование, то некарбонатная жесткость со­стоит главным образом из соединений кальция).

Магнитный метод

Магнитный метод обработки воды также можно отнести к методам осаждения, однако способ не свя­зан с осуществлением химических реакций — основан на том, что если воду после прохождения ее через маг­нитное поле определенных напряженности и полярно­сти нагревать в котле выше 100°С, то соли жесткости выпадают в виде шлама в толще котловой воды и почти не дают накипных отложений на поверхности нагрева. Шлам необходимо далее непрерывно удалять продув­кой из нижних точек котла (грязевиков, нижних коллек­торов) во избежание образования так называемой «вто­ричной» накипи. Метод может быть использован для паровых чугунных секционных котлов при карбонатной жесткости воды примерно до 10 мг-экв/кг.

Метод ионного обмена

Метод ионного обмена основан на применении практически нерастворимых в воде веществ, называе­мых ионитами, которые обладают способностью ад­сорбировать из воды одни ионы и десорбировать в нее эквивалентное количество других ионов. При такой обработке воду пропускают через фильтры, загружен­ные ионитами. Иониты называются соответственно катионитами и анионитами. В качестве ионитов применяют сульфоуголь и синтетические смолы (катионит КУ-1, катионит КУ-2-8, анионит АН-18-6, анионит АН-31 и т. д.), относящиеся к разряду пластических масс (полимеров). Метод ионного обмена выгодно от­личается от метода осаждения тем, что удаляемые из воды примеси не образуют осадка, а обработка воды не требует непрерывного дозирования реагентов, что упро­щает эксплуатацию. Если происходит обмен катионов (например, катионов кальция на катионы натрия), то процесс называют катионированием, если обмен анионов, то – анионированием.

Продолжительность рабочего цикла ионитных фильт­ров определяется обменной емкостью ионита, т. е. спо­собностью его к ионному обмену. После использования ионита до заданного предела обменной емкости произ­водят регенерацию ионита, т. е. восстановление его об­менной способности за счет проведения ионного обмена в обратном порядке. Например, для восстановления в катионитах ионов натрия через катионитовый фильтр прокачивают раствор поваренной соли NaCl, а восста­новление в катионитах ионов водорода производится раствором кислоты, обычно серной. По окончании ре­генерации производится отмывка водой катионита от регенерирующего вещества и продуктов регенерации. В зависимости от того, какой катион в данном катионите является обменным, различают Na-катионит и Н-катионит и соответственно процессы Na-катионирования и Н-катионирования. В зависимости от то­го, какие функциональные химически активные группы, содержат катиониты, различают:

– сильнокислотные катиониты – содержат активную сульфогруппу SO3H, способны к обмену катионитов в щелочной, нейтральной и кислотной средах;

– слабокислотные аниониты — содержат в основном карбоксильную группу СООН, способны к обмену толь­ко в щелочной среде.

В составе анионитов в качестве обменных анионитов часто функционируют ОН~, СО32~, НСО3~. Слабо­основные аниониты содержат в качестве химически ак­тивных функциональных групп вторичные (=NH) и третичные (=N) аминогруппы: сильноосновные аниони­ты содержат четвертичные аммониевые группы (—N^Re). Первые способны к обмену анионитов только в кислотной среде, а вторые – в кислой, нейтральной и щелочной средах.

Na-катионирование является одним из вариан­тов метода ионного обмена. При Na-катионировании жесткой воды происходит катионный обмен:

В результате остаточная жесткость Na-катионированной воды снижается примерно до 0,1 мг-экв/кг, а при двухступенчатом катионировании – до 0,03 – 0,01 мг-экв/кг.

Основной недостаток Na-катионирования в том, что происходящее при этом превращение карбонатной жест­кости воды в бикарбонат натрия обусловливает высо­кую натриевую щелочность котловой воды, так как в котле происходят реакции:

С учетом этого Na-катионирование применимо для вод с относительно малой карбонатной жесткостью, ко­торая не создает опасной для котлов щелочности котло­вой воды и увеличивает солесодержание Na-катиониро-ванной воды в допустимых пределах (за счет замены одного катиона кальция или магния на два катиона натрия). Регенерацию Na-катионита производят раство­ром поваренной соли.

При Н-катионировании протекают следующие реакции:

В итоге обменных процессов на Н-катионите общая жесткость воды снижается до 0,25 – 0,35 мг-экв/кг, кар­бонатная жесткость полностью удаляется, вследствие чего происходит уменьшение солесодержания. Но по­скольку Н-катионированная вода является кислой, не­пригодной для питания котлов, Н-катионирование сочетают с Na-катионированием или другими процессами, что дает возможность нейтрализовать кислотность Н-ка-тионированной воды. Регенерация Н-катионита произ­водится раствором серной кислоты.

Для анионирования воды используются слабо - и сильноосновные аниониты. Слабоосновные аниониты спо­собны обменивать свои обменные ионы только на анио­ны сильных кислот (серной, соляной, азотной), для удаления которых из воды они и применяются. Например, обменные процессы сульфатионами на слабооснов­ных анионитах происходят следующим образом:

Если на слабоосновные аниониты направлять Нкатионированную воду, то ионы водорода образуют с гидроксилионами, карбонат - и бикарбонатионами соответ­ственно воду и двуокись углерода, и вода оказывается освобожденной не только от катионов, но и от анионов. Этим достигается частичное химическое обессоливание (анионы слабых кислот на слабооснов­ных анионитах не участвуют в обмене). С помощью сильноосновных анионитов удаляют из воды анионы как сильных, так и слабых кислот, в том числе HSiO3~, НСОз~. При этом процесс обескремнивания воды может быть представлен следующими уравнениями:

Применение сильноосновных анионитов наряду с катионитами приводит к полному химическому обессоливанию. Однако сильноосновные аниониты дороги, поэтому используются только в случаях высоких требований к качеству воды, например при подготовке воды для прямоточных котлов сверхкритического дав­ления.

Частичное химическое обессоливание применяется при необходимости снижения солесодержания обраба­тываемой воды. При этом по схеме одно - или двухсту­пенчатого Н-катионирования удаляются ионы кальция Са+, магния Mg2+ и частично натрия Na+, разрушаются бикарбонат ионы НСО3 (получаемый при этом углекис­лый газ удаляется из цикла декарбонизацией или при термической деаэрации), а образовавшиеся кислоты НС1, H2SO4, HNO3, HNO2 удаляются слабоосновными анионитами.

Полное же химическое обессоливание может осуще­ствляться в две или три ступени, при этом удаляются практически все содержащиеся в обрабатываемой воде катионы, бикарбонат-ион НСОз разрушается и удаляет­ся в основном декарбонизацией, анионы сильных кислот удаляются слабоосновным анионитом, анионы слабых кислот (кремниевой, угольной и др.) удаляются сильно­основным анионитом.

Термическое обессоливание воды

На промышленных теплоэлектроцентралях (ТЭЦ) с большим невозвратом конденсата от производственных потребителей пара или при малых размерах добавочной воды на тепловых электростанциях (ТЭЦ) в ряде случа­ев применяется термическое обессоливание во­ды, которое осуществляется в испарителях и паропреобразователях. Суть процесса заключается в упарива­нии исходной воды, при этом соли остаются в воде, а пар получается чистым. В дальнейшем пар конденсиру­ется, и полученный дистиллят используется в качестве добавочной воды.

Назначение и схемы включения испарителей и паропреобразователей различны, однако принцип работы и устройство одинаковы (рис. 8.1, 8.2) – это по сути паро-паровой теплообменник. Исходная вода в теплооб­меннике превращается в сухой насыщенный пар, а гре­ющей средой является пар, который конденсируется в процессе теплообмена. Понятно, что первичный (грею­щий) пар имеет несколько большее давление в связи с необходимым температурным напором между греющим и нагреваемым теплоносителями.

Рис. 8.1. Принцип устрой­ства испарителя или паропреобразователя.

1 – первичный пар; 2 – конденсат первичного пара; 3 – исходная во­да; 4 – вторичный пар; 5 – про­дувка.

В процессе парообразования вещества, загрязняющие исходную воду, остаются в испарителе или паропреобразователе, откуда удаляются с непрерывной продувкой. Получаемый вторичный пар содержит незначительное количество нелетучих примесей. Однако часть примесей поступает в пар с уносом капелек влаги из аппарата. Для уменьшения капельного уноса на пути вторичного пара устанавливают устройства для улавливания влаги и промывки пара. На рис. 8.2 эту роль играют жалюзийный сепаратор, дырчатый лист с находящимся на нем слоем исходной воды.

На рис. 8.3 даны схемы включения испарителей и паропреобразователей. Между испарительными и паропреобразовательными установками имеется ряд существенных отличий, к числу которых можно отнести сле­дующие.

1. Испаритель служит для восполнения относительно небольших потерь конденсата на тепловой электростан­ции. Поэтому вторичный пар после испарителя поступа­ет на конденсатор испарителя, где и конденсируется. Полученный конденсат в отличие от основного конденса­та называют дистиллятом. Этим дистиллятом и вос­полняют потери конденсата на ТЭС. Если исходная во­да содержит анионы сильных кислот большой концент­рации (более 7 мг-экв/кг), то сооружение испарительной установки обычно оказывается выгоднее, чем установки; химического обессоливания. При небольших количествах восполняемых потерь конденсата также может оказать­ся дешевле смонтировать испарительную установку, чем соорудить более сложную химводоподготовительную установку.

Рис. 8.2. Вертикальный во­дотрубный испаритель с одно­ступенчатой промывкой пара.

1 – корпус; 2 – греющая секция; 3 – дырчатый лист; 4 – опускные трубы; 5 – конденсат греющего па­ра; 6 – питательная вода; 7 – влагоулавливающий жалюзийный сепа­ратор; 8 – греющий пар; 9 – вто­ричный пар.

Рис. 8.3. Схемы включения испарителя (а) и преобразователя (б).

1 – подогреватели системы регенерации; 1а – конденсатор испарителя (один из подогревателей системы регенерации); 2 – исходная вода для подпитки; 3 – дистиллят; 4 – охладитель продувки; 5 – испаритель; 6 – вторичный пар; 7 – пар отборов; 8 – питательная вода; 9 – турбина; 10 – пар на восполнение внутренних потерь; 11 – пар на промышленного потребителя; 12 – паропреоб­разователь; 13 – внешние потери конденсата; 14 – возврат конденсата с про­изводства; 15 – перегретый вторичный пар.

Паропреобразователь служит для предотвращения больших внешних потерь высококачественного основного конденсата (вместо него теряется, не возвращаясь от промышленного потребителя, менее качественный конденсат пара, получаемого в паропреобразователе), а заодно и для восполнения относительно небольших внут­ренних потерь основного конденсата. Если промышлен­ный потребитель не возвращает большое количество кон­денсата, то снабжение его паром непосредственно на отборов турбин означает большую потерю высококаче­ственного основного конденсата.

Паропреобразователь может нормально работать и выдавать пар приемлемого для промышленного потре­бителя качества при невысоком качестве исходной воды, когда не требуются большие затраты на ее водоподготовку. В отличие от испарительной установки паропре­образователь не имеет теплообменника для конденсации всего вторичного пара, поскольку пар конденсируется в аппаратах промышленного потребителя. Конденсатор требуется для конденсации только небольшой части па­ра – для восполнения только внутренних потерь конден­сата.

2. Производительность испарительной установки равна внутренним и внешним потерям конденсата ТЭС, т. е. относительно невелика. Производительность же паропреобразовательной установки существенно больше, так как паропреобразователь сверх того покрывает и остальную
часть промышленного потребления пара, обеспечивае­мую возвратом конденсата.

3. Включение паропреобразователя в схему ТЭС всегда снижает ее тепловую экономичность, поскольку давление первичного пара должно быть больше давле­ния потребляемого вторичного пара, что снижает долю электроэнергии, вырабатываемой наиболее экономичным теплофикационным способом. Включение же испарите­лей в схему ТЭС может не приводить к снижению ее тепловой экономичности, если испаритель включается по
так называемой схеме без энергетических потерь (рис. 8.3), поскольку температура питательной воды (или основного конденсата) после каждого из подогревателей системы регенерации остается неизменной, так же как и параметры пара отборов.

4. Условия работы котлов более тяжелые в варианте схемы с испарителем, поскольку качество дистиллята испарителей ниже, чем качество основного конденсата

ТЭС, а подпитка котлов больше (равна не только внут­ренним, но и внешним потерям). Поэтому при большом потреблении пара преимущество паропреобразователей оказывается решающим при сравнении со схемой с испа­рителями или с химическим обессоливанием.

При многоступенчатой схеме включения испарителя (рис. 8.4) вторичный пар первой ступени является первичным паром второй ступени испарителя, вторичный пар второй ступени – первичным паром третьей ступени и т. д., кроме последней ступени, откуда вторичный пар поступает в конденсатор испарителя. С увеличением числа ступеней испарительной

Рис. 8.4. Многоступенчатые схемы включения испарителей.

а – с параллельным испарением; б – со ступенчатым испарением; 1 – охла­дитель дренажа; 2 – питательная вода испарителей; 3 – дренаж (конденсат греющего пара; 4 – продувка непрерывная; 5 – первичный пар; 6 – вторич­ный пар; 7 – испаритель первой ступени; 8 – испаритель второй ступени; 9 – расширитель продувки; 10 – выпар расширителя; 11 – сброс соленой воды из расширителя продувочной воды.

установки количество ди­стиллята, получаемого с 1 кг первичного пара, отбирае­мого из турбины, возрастает в следующих соотношениях:

Число ступеней

Количество дистиллята, кг/кг 0,9 1,7 2,4 3,1 3,6.

При больших количествах добавочной воды (около 3 – 3,5%) применение парообразователей вместо химобессоливания позволяет сэкономить большое количест­во химических реагентов, а при малых абсолютных ко­личествах подпиточной воды применение испарителей освобождает от строительства более дорогой химобессоливающей установки.

К питательной воде испарителей и паропреобразова­телей предъявляются менее жесткие требования, чем к питательной воде котлов. Вода должна быть по воз­можности мягкой, обескислороженной и иметь водород­ный показатель pH = 8-f-8,5. Жесткость воды обычно должна быть не более 0,03 мг-экв/кг, свободная углекис­лота должна отсутствовать, содержание кислорода не более 0,03 мг/кг, сульфита Na2SO3 при сульфитном дообескислороживании не более 2мг/кг. Для питания испа­рителей и паропреобразователей часто используются отмывочные воды анионитных фильтров, непригодные для питания котлов, конденсаты, продувочные воды котлов.

Термическая деаэрация воды

Термическая деаэрация воды. В воде тепло­ энергетических установок растворены и требуют удале­ния коррозионно-агрессивные (О2, СО2, NH3) и прочие газы. Удаление газов из воды производят в основном с помощью термических деаэраторов, декарбонизаторов и химическим способом.