Термическое обессоливание в испарителях кипящего типа

На многих ТЭС восполнение потерь пара и конденсата производится дистиллятом, получаемым в испарительных уста­новках. Такой метод подготовки добавочной воды паротур­бинных установок называется термическим обессоливанием воды. При термическом обессоливании из воды, содержащей различные растворенные в ней вещества, получают пар, который затем конденсируют. В тепловых режимах, при: которых работают испарители, с паром уносится лишь очень небольшое количество капель, содержащих эти вещества. Устройства по очистке пара позволяют и этот унос многократ­но уменьшить. Поэтому получаемый на испарительных установ­ках дистиллят пригоден для использования в качестве до­бавочной воды для любых современных паровых котла в. Вводимые в испаритель с водой растворенные в ней вещества, выводятся из аппарата с продувкой.

В настоящее время в основном дистиллят производят из воды, предварительно умягченной на ионитных фильтра.х. Однако имеются испарительные установки, для питания ко­торых применяется вода, прошедшая упрощенную обработку, а также испарители, работающие, на сырой воде.

Схема простейшей испарительной установки приведена на рисунке. При работе испарителя к нему непрерывно подводятся пар и вода, подлежащая обработке (обессоливанию). Если парообразование происходит на поверхностях греющих элемен­тов испарителя (рис. 6.1 и 6.2, а), то для того чтобы исключать возможность образования накипи на них, поступающая в испаритель вода должна быть умягчена. Обычно в испарителях;

такого типа пресная вода умягчается одним из следующих методов:

1) двухступенчатое Na-катионирование с предварительным
известкованием и коагуляцией;

2) Н — Na-катионирование;

3) О — Na-ионирование.

Умягчение морской воды такими методами не ведется, так как это потребовало бы громадного расхода реагентов.

Морская вода может быть умягчена термохимическим методом с предварительным известкованием.

Подготовка питательной воды для испарителей указанными методами требует сравнительно больших затрат. Кроме того, при восстановлении ионитов и нейтрализации промывочных вод ионообменных фильтров расходуются реагенты, которые

затем попадают в сбросные воды, увеличивая их солесодержание. Если эти воды сбрасываются в прилегающие к элек­тростанции водоемы (реки, озера, пруды-охладители и т. д.), то солесодержание водоемов постепенно возрастает. Поэтому сбросы засоленных вод, как правило, запрещены и на элек­трической станции при применении термического обессоливания необходимо эти воды выпаривать досуха, а выделенные при этом соли (в тех случаях, когда они не могут быть исполь­зованы в промышленности) сбрасывать в специальные хра­нилища. Все это приводит к дополнительным затратам.

В последние годы разработаны испарительные установки, которые могут работать на питательной воде, не прошедшей обработку ионированием. При применении таких установок химические реагенты (кислоты, щелочи и соли) в процессе подготовки добавочной воды на электростанции вообще не используются или расходуются в весьма ограниченных коли­чествах.

Если в греющей секции испарителя проводить лишь по­догрев воды до температуры, близкой к температуре насыще­ния, а испарение осуществлять в слоях, расположенных над ней (рисунок б), то при определенных условиях можно ис­ключить или резко замедлить процесс образования отложений на поверхностях нагрева. Так, если температура воды не превышает 11О—120°С, в таких испарителях накипь прак­тически не образуется при питании их сырой водой с затравкой или водой, обработанной лишь известкованием или содоиз-вестковым методом.

При работе с затравкой в испаритель вводят мелкокристал­лическую взвесь природного мела и строительного гипса. Осаждение солей жесткости в процессе парообразования проис­ходит на частичках взвеси (которые являются здесь центрами кристаллизации), вследствие чего накипь на греющие поверх­ности не выпадает, Когда в испаритель подается известкованная вода, роль затравки выполняют мелкодисперсные частицы, образовавшиеся в процессе известкования. Обработка подава­емой в испаритель воды в таких конструкциях (рис. 6.2, б) может ограничиваться также подкислением ее с последующей нейтрализацией.

Испарители, в которых процесс парообразования протекает в слоях воды, расположенных над греющей секцией испарителя, называются испарителями с вынесенной зоной кипе­ния. В испарителях с вынесенной зоной кипения, так же как и в испарителях обычного типа (работающих на ионированной воде), образующийся пар конденсируется обычно либо в те­плообменниках, включенных в систему регенеративного подо­грева питательной воды котлов, либо в трубчатом пучке другого испарителя, работающего при более низком давлении.

Отвод -теплоты от конденсирующегося пара водой, сбрасываемой в источник технического водоснабжения, применяется крайне редко, так как это связано с большими потерями теплоты.

Пар, подаваемый в испаритель, называют первичным паром, а образовавшийся из поступающей в испаритель воды — вторичным. Если вторичный пар испарителя кон­денсируется непосредственно в теплообменнике (называемом конденсатором испарителя), испарительная установка является одноступенчатой (см. рис. 6.1). В многоступенчатой установке вторичный пар каждого испарителя (каждой ступени установки), за исключением последнего, конденсируется в гре­ющей секции другого испарителя и только вторичный пар последнего испарителя — в конденсаторе.

На рисунке приведены схемы подвода и отвода воды и пара в трехступенчатой испарительной установке. Здесь вторичный пар первой и второй ступеней является первичным (греющим) паром соответственно для каждой последующей ступени. Конденсатором последней ступени может быть по­догреватель, включенный в систему регенеративного подогрева основного конденсата паротурбинной установки, или любой другой теплообменник электростанции. На многоступенчатых испарительных установках вторичный пар последней ступени может также конденсироваться в теплообменниках, охлажда­емых водой, поступающей на питание установки. Однако осуществить такую схему можно лишь тогда, когда число ступеней испарения не меньше шести, так как только в этом случае количество питательной воды оказывается достаточным для конденсации всего расхода пара последней ступени.

Питание многоступенчатой испарительной установки может проводиться так, как показано на рис. 6.3, а, т. е. когда в каждый испаритель поступает вода из одной общей линии. Такая схема называется схемой параллельного питания. Применяется также схема последовательного питания (рис. 6.3, б), при которой вся питательная вода подается в пер­вую ступень установки. Здесь часть воды испаряется, а другая перетекает в следующую ступень. Такое движение воды имеет место во всех ступенях, за исключением последней, из которой оставшаяся (неиспарившаяся) часть воды сбрасывается в дренаж­ные линии или доупариватель (если сбросы продувочных вод не допускаются). Сброс части воды из водяного объема испарителя (продувка испарительной установки) как в одно­ступенчатых, так и в многоступенчатых установках позволяет поддерживать содержание растворенных в выпариваемой воде (концентрате) веществ в определенных пределах. Продувка определяет степень упаривания исходной воды в установке и выбирается такой, чтобы отложение накипи на поверхностях греющей секции не происходило или протекало медленно. При параллельном питании испарителей многоступенчатой установки продувка производится из каждой ступени, при последователь­ном—только из испарителя последней ступени.

Энтальпия продувочной воды в последней ступени меньше, чем в первой, поэтому потеря теплоты с продувкой при работе по рассмотренным схемам (особенно при большом числе ступеней) при параллельном питании заметно больше, чем при последова­тельном. Потери с продувочной водой могут быть уменьшены, если установить теплообменники, в которых она охлаждается (охладите­ли продувки). Охлаждение можно проводить питательной водой испарителя или другими потоками воды, используемой в техноло­гическом процессе электростанции (например, водой, направляемой в паропреобразовательные установки, подпиточной водой тепловых сетей и пр.), однако это усложняет установку, особенно при работе но схеме рис. 6.3, а.

Как видно из рис. 6.3, питательная вода в приведенных схемах при последовательном питании до поступления в первую ступень проходит ряд подогревателей, к которым подводится вторичный пар, отбираемый после каждой ступени испарения; при параллельном питании также устанавливаются подогрева­тели и схема обеспечивает возможность подавать в каждый испаритель воду при температуре, близкой к температуре насыщения. В схемах с такими подогревателями расход греющего пара в первую ступень при одной и той же производительности испарительной установки понижается и, следовательно, тепловая экономичность ее возрастает. Однако установка усложняется и требует больших капитальных затрат. Поэтому обычно такие подогреватели применяют, когда число ступеней больше трех.

При последовательном питании концентрация растворенных в выпариваемой воде веществ во всех ступенях, кроме последней, при одних и тех же значениях продувки ниже, чем при параллельном. Это дает возможность существенно упростить устройства по очистке пара в испарителях первых ступеней, отказаться от промывки пара в них, а так как на промывку пара конденсатом расходуется 3—4% дистиллята, получаемого на испарителе, то и поднять производительность установки (схемы очистки пара в испарителях см. в гл. 8).

Одноступенчатые испарительные установки применяются в основном на электростанциях, на которых потери пара и конденсата не превышают 2—3%. Такие потери характерны для конденсационных электростанций (КЭС) и ТЭЦ, имеющих лишь внутренние потери. Если на ТЭЦ наряду с внутренними потерями имеются также внешние и общие потери достаточно велики, компенсировать их одноступенчатыми испарительными установками, вторичный пар которых конденсируется в системе теплообменников регенеративного подогрева питательной воды котлов, уже не удается. В таких случаях применяют многосту­пенчатые испарительные установки или подают пар тепловому потребителю не непосредственно от турбины, а от специальных аппаратов, называемых паропреобразователями. По кон­струкции паропреобразователи не отличаются от испарителей кипящего типа, в которых парообразование происходит на поверхностях греющей секции. В схемах с паропреобразователя­ми отбираемый от турбины пар конденсируется в греющих элементах этих аппаратов, а образовавшийся при этом вторич­ный пар подается тепловому потребителю. Таким образом, на электростанции сохраняется весь конденсат, образовавшийся из пара, отведе шого от отборов турбины, а потери пара и конденсата у теплового потребителя отражаются лишь на общем расходе возвращаемого на электростанцию конденсата (называемого обратным конденсатом).

Давление вторичного пара паропреобразователей р_ип опре­деляется требованиями промышленного потребителя. Обычно оно находится в пределах до 1,6 МПа. Для таких значений р_аи только при работе на воде, умягченной ионированием, можно исключить образование отложений на греющих элемен­тах. Поэтому в настоящее время обработка питательной воды паропреобразователей всегда проводится ионированием.

Дата добавления: 2014-01-13