Водоподготовка

Отработка воды, поступающая из природного источника на питание пара генератора для различных технологических целей.

Водоподготовка заключается в освобождении от грубодисперсных и коллоидных примесей, а так же содержащихся в воде солей, тем самым предотвращается отложение накипи, унос солей паром, коррозии металлов.

Водоподготовка включает следующие основные методы обработки:

1. осветление – удаление из воды коагуляцией, отстаиванием и фильтрованием коллоидных загрязнений;
2. умягчение – устранение жесткости воды, осаждением солей кальция и магния известью и содой либо катионированием;
3. обессоливание – либо ионным обменом, либо дистилляцией;
4. обескремниевание;
5. удаление растворенных газов – термическим или химическим методом.

Лекция 19.

Дисперсная система – это когда в каком-либо веществе распределены другие вещества в виде мелких частиц.

Грубодисперсная система (взвешенные вещества) – характеризуются весовым количеством мг/л.

Коллоидная система – дисперсная фаза, имеющая размер 1 -100 мини микрон (10^-6мм).

Растворенные вещества – молекулярно-дисперсные вещества.

Коагуляция – укрупнение мелких частиц с помощью коагулянтов.

Соли временной жесткости – бикарбонат кальция и бикарбонат магния. Ca(HCO₃)₂, Mg(HCO₃)₂

Соли постоянной жесткости – сульфаты: сернокислый кальций и сернокислый магний (CaSO₄, MgSO₄), а также хлориды: хлористый кальций и магний (CaCl₂, MgCl₂)

Растворенные газы – CO₂, H₂S, O₂

Жесткость воды = Н₀ – суммарная концентрация катионов кальция и магния, выраженная мг на литр

1 мг/л = 2,8 градуса жесткости.

Умягчение воды по методу осаждения накипеобразователей.

Этот метод основан на связывании катионов Ca и Mg ионами CO₃ и OH с образованием трудно растворимых соединений CaCO₃, MgCO₃, Ca(OH)₂ и Mg (OH)₂, которые выпадают в осадок и удаляются из воды. Ионы CO₃ и OH вводят в обрабатываемую воду с различными реагентами-осадителями:

- негашеная известь СаО

- гашенная известь Са(ОН)₂

- углекислый натрий Na₂CO₃ (кальционированная сода)

- едкий натрий NaОН (каустическая сода)

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ = 2CaCO₃ + 2H₂O

Mg(HCO₃)₂ +2Ca(OH)₂ = 2CaCO₃ +Mg(OH)₂ +H₂O

CaSO₄ + Na₂CO₃ = CaCO₃ + Na₂SO₄

При известковании жесткость уменьшается да 1 мг/л

При обработке содой достигается умягчение до 200 мг/л

Обработка воды по методу катионного обмена.

Катионирование – процесс обмена катионов между веществами, растворенных в воде, и твердыми нерастворимыми веществом, погруженного в эту воду и называемый катионом.

Существует три процесса катионирования:

- натрий-катионирование (NaR)

- водород-катионирование (HR)

- амоний-катионирование (NH₄R)

Катион, который катионит отдает в раствор в замен поглощаемых катионитов, называется обменным. Например при натрий-катионировании – обменный катион - натрий.

R – сложный радикал (комплекс) катионита, нерастворимый в воде.

Ca(NCO₃)₂ + 2NaR = CaR₂ + 2NaHCO₃

CaSO₄ +2NaR = CaR₂ + Na₂SO₄

CaSO₄ +2HR = CaR₂ + H₂SO₄

Для того чтобы избавиться от всех солей применяют анионитовые фильтры (RаOH). При пропуске воды через RаOH вода полностью освобождается от всех солей – химическое обессоливание.

H₂SO₄ +2RaHO = Ra₂SO₄ + 2H₂O

Полное избавление воды от солей может осуществить и термическим способом – дистилляция, которая происходит в испарительных установках. В испарители подается первичный пар и обработанная вода. Вода кипит и получается вторичный пар уже без солей. Дальше пар проходит через охладитель и получается чистая вода. Испарительная установка состоит из испарителя и охладителя.

Рисунок 60.

В качестве испарителя может быть использована либо один из регенеративных отборов, либо специальный теплообменник (охладитель). Для того чтобы снизить количество первичного пара на получение 1 кг вторичного пара применяют 2-х или 3-х ступенчатую испарительную установку, где для последующих ступеней в качестве первичного пара используется вторичный пар предыдущей установки.

1 ступень: 1 кг первичного пара = 1 кг вторичного

2 и 3 ступени: приблизительно 0,6 кг первичного пара = 1 кг вторичного пара.

Удаление растворенных газов в воде.

1) деаэрация – термический метод обработки информации. Деаэратор может быть включен в схему либо имея собственный отбор либо в качестве предвключенного. Последний способ предпочтительней, т.к. при изменении нагрузки турбины давление пара может меняться и при прямой схеме давление в деаэраторе будет также меняться, а это нежелательно

2) химический способ – в конденсат добавляют реагент, который связывается с кислородом, растворенным в воде, образуется гидрозил N₂H₄– сильный яд.

Для поддержания режима работы парогенератора с барабанами применяется продувка (непрерывная или периодическая) При непрерывной продувке некоторое количество воды отводится из барабана парогенератора с тем, чтобы обеспечить постоянный солевой баланс котловой соды.

Лекция 20.

Элементы развернутых тепловых схем.

Технологическая структура ТЭС определяется соотношением мощности основных агрегатов и системы главных трубопроводов электрической станции.

Таких систем три:

1). централизованная;

2). секционная;

3). блочная.

При централизованной системе трубопровод парогенератора станции работает параллельно на общую сборную паровую магистраль, которая одновременно является распределительной паровой магистралью для турбин.

Паропроизводительность отдельных парогенераторов, при этой схеме может не соответствовать расходу пара на отдельные турбины. В случае секционной системы главных трубопроводов парогенератора выдают пар преимущественно обслуживаемой ими турбине. При несоответствии паровой нагрузки парогенератора расхода пара на данную турбину появляются уравновешенные потоки пара через переключательную паровую магистраль между отдельными секциями. В блочной системе эти трубопроводы соединяет между собой турбинный агрегат с обслуживающими его одним или двумя парогенераторами. В этом случае парогенератор с обслуживаемой турбиной и вспомогательным оборудованием образует отдельную самостоятельную часть станции – блок.

Рисунок 61.

Общая сборная распределительная паровая магистраль. Эта схема применялась на старых станциях.

Рисунок 62.

На станции с параллельными связями централизованная и секционная схема. Станция с параллельными связями - когда любой котел может обслуживать любую турбину. Целиком это относится к централизованной схеме. На современных станциях, на ТЭЦ при использовании турбин на докритических параметрах применяется секционная система главных трубопроводов, и, как правило, имеется резервный парогенератор. Этот резервный котел может использоваться для покрытия пиковых тепловых нагрузок.

Рисунок 63.

На рис. 1 показан дубль-блок, рис. 2 – два моноблока.

Дубль-блок – когда два парогенератора обслуживают одну турбину (50% от производительности турбины). Один элемент вышел из строя – 50% от производительности турбины. Моно-блоки оказались более надежными и от дубль-блоков отказались.

Моно-блок - каждый парогенератор обслуживает только свою турбину. На КЭС и на ТЭЦ для турбин на закритических параметрах устанавливают моно-блоки. Все КЭС работают по блочной схеме. Переход от станции с параллельными связями к блочной схеме является логическими следствием укрупнения мощности ТЭС и их агрегатов, повышением начальных параметров и пара и применением промышленного перегрева.

Блочная структура имеет следующие достоинства:

1) наибольшую простоту и наименьшую стоимость главных трубопроводов, повышение их надежности, благодаря минимальному количеству арматуры и снижению энергетических потерь в системе трубопроводов;

2) блочная структура имеет четкую и удобную организацию управления, автоматическое регулирование блоков и станции в целом;

3) удобство эксплуатации ТЭС с однотипными блоками;

4) возможность широкой унификации оборудования строительных элементов, а также при необходимости удобства развития ТЭС блоками различного типа.

Водоснабжение ТЭС

Рисунок 64.

D_к (i_к – i’_к) = G_в (i_в2 – i_в1)

t_в2 < t_к

t_в2 = t_к - ∆t

∆t = 3÷5 °C

t_в1 – среднегодовая температура водоема, если прямоточная система водоснабжения.

G_в = [D_к (i_к – i’_к)]/ (i_в2 – i_в1)

G_в показывает сколько пара пропускается в конденсатор.

m = G_в / D_к – кратность охлаждения.

m = (i_к – i’_к) / (i_в2 – i_в1)

m = 50÷60 в среднем, сколько требуется воды для конденсации 1 кг пара.

m = [кг воды / кг пара]

Система водоснабжения	Среднегодовая температура воды, °C
Урал и Сибирь	Средняя полоса Европейской части РФ	Юг Европейской части РФ
Прямоточный	6÷10	8÷12	10÷14
Оборотная с водохранилищами - охладителями	8÷12	10÷14	13÷18
Оборотная с градирнями	18÷22	18÷22	20÷24

В разных районах своя среднегодовая температура. Системы водоснабжения бывают прямоточные и оборотные (иногда называют циркуляционными).

Прямоточное водоснабжение – забираем воду из реки и после конденсатора сбрасываем обратно в реку.

Рисунок 65.

Преимущества: не надо дополнительных сооружений.

Нельзя использовать все время прямоточное водоснабжение. Прямоточное водоснабжение нужен там, где большой расход воды проходит через течение реки и небольшая мощность. А при большой мощности делают водохранилища – это уже оборотная система водоснабжения.

Для станции большой мощности 2400000 кВт пруд-охладитель должен иметь поверхность порядка 20 км², т.е. 5-6 км в длину и 3-4 км в ширину. Другими словами, на каждый кВт установленной мощности должно быть 5-8 м² поверхности пруда.

В городе пруды-охладители неприменимы, там применяются градирни – искусственные охладители. Таким образом, поверхность уменьшается в 300-400 раз, удельная плотность дождя при этом выше.

Лекция 21.

Топливное хозяйство.

Твердое топливо доставляется на станцию по железной дороге в специальных вагонах, жидкое топливо (мазут), как правило, также доставляется по железной дороге в цистернах, а газообразное топливо – газопроводом.

Твердое топливо поставляется в вагонах грузоподъемностью примерно 60-100 т. составом, состоящим из 40-70 вагонов, поэтому к каждой электростанции, работающей на твердом топливе, строится специальная ветка. Вагон разгружается в разгрузочном сарае, где стоит различное оборудование: вагоноопрокидователь или щелевые бункеры, куда уголь попадает через дверцу, находящуюся внизу вагона. Дальше топливо через дозатор (чтобы не провисал) попадает на ленточный транспортер. Затем топливо поступает либо на склад, либо в дробилку, откуда оно поступает в бункер сырого топлива. На складе уголь хранится в штабелях. Размер штабелей зависит от степени механизации склада: наличие крана или бульдозера. Наличие крана позволяет сделать штабель более высоким. Между штабелями должно быть обязательно пространство, в которое могла бы проехать пожарная машина. На разных высотах в штабеля устанавливают термометры, которые измеряют температуру угля, что позволяет предотвращать пожары на складах.

Жидкое топливо поставляется на склад в цистернах, грузоподъемность которых 60 тон. Для доставки жидкого топлива также строиться отдельная железнодорожная ветка. Цистерны поступают на разгрузочную эстокаду, где они освобождаются от мазута, который тут же подогревают, чтобы увеличить его текучесть и он поступает в мазутопровод, а затем в баки, почти полностью находящиеся под землей.

Если же топливо поступает по воде, то на зиму делается запас в резервном складе, который позволит работать станции пока не начнутся следующие поставки.

Дата добавления: 2014-01-07