В зависимости от температуры воды
В первую группу входит следующее вспомогательное оборудование: а) тепломеханическое оборудование, обслуживающее котлы: питательные насосы, деаэраторы питательной воды, трубопроводы питательной воды (от бака деаэратора до котла), присоединительные паропроводы котлов (до магистрали); трубопроводы выхлопов от предохранительных клапанов на котлах, расширитель периодической продувки котлов с трубопроводами; установка непрерывной продувки котлов; водоподготовительные установки с фильтрами и насосами; б) тепломеханическое оборудование, обслуживающее турбины и снабжающее теплотой потребителя: теплообменники регенеративного подогрева питательной воды; насосы, обслуживающие турбины; РОУ; теплообменники, насосы и деаэраторы системы горячего водоснабжения; сетевые подогреватели, сетевые и подпиточные насосы; баки для сбора конденсата, дренажные баки, расширители, аккумуляторные баки; различные насосы, перекачивающие воду, используемую на ТЭЦ и в котельных; станционные трубопроводы (кроме указанных в группе «а»). Ко второй группе относятся: водяные экономайзеры и воздухоподогреватели; дымососы, золоуловители, дымовые трубы. Дутьевые вентиляторы, питатели сырого угля и оборудование пылеприготовления котельных агрегатов; пылегазовоздухопроводы, мазутное хозяйство. Простейшая и наиболее распространенная схема газовоздушного тракта котла, сжигающего каменный уголь, приведена на рис. 8.1. Воздух после воздухоподогревателя 2 разделяется на два потока: первичный, поступающий в мельницу и затем транспортирующий угольную пыль в топку, и вторичный, поступающий непосредственно к горелкам. При работе на газе и мазуте схема упрощается, исключаются пылеприготовительная установка 4 и золоуловитель 3. Рис. 8.1. Схема газовоздушного тракта для каменного угля: 1 – паровой котел; 2 – воздухоподогреватель; 3 – золоуловитель; 4 – пылеприготовительная установка; 5 – горелка; 6 – дутьевой вентилятор; 7 – дымосос; 8 – дымовая труба К вспомогательному оборудованию относятся также грузоподъемные механизмы: мостовой кран машинного зала, тельферы и другие механизмы, устанавливаемые для ремонта и обслуживания основного и вспомогательного оборудования; компрессоры для получения сжатого воздуха.
|
|
|
Теплообменные аппараты
На ТЭЦ и в котельных применяются различные теплообменные аппараты: подогреватели высокого и низкого давления (ПВД и ПНД); пароводяные и водо-водяные подогреватели различного назначения; сетевые подогреватели.
Регенеративные подогреватели поверхностного типа низкого и высокого давления регламентированы отраслевым стандартом. Они характеризуются следующими параметрами:
|
|
|
- площадью поверхности теплообмена по наружному диаметру труб;
- эффективной длиной труб;
- номинальным тепловым потоком при расчетных параметрах;
- рабочим давлением в корпусе и рабочим давлением воды в трубной системе;
- максимальной температурой пара на входе;
- номинальным массовым расходом и максимальной температурой нагреваемой воды.
Пример условного обозначения: ПН-400-26-7-II означает ПНД с поверхностью теплообмена 400 м2, давлением нагреваемой воды 2,6 МПа и максимальным давлением греющего пара в корпусе 0,7 МПа. Римская цифра означает модификацию, характеризующую габаритные размеры подогревателя и диаметры патрубков подвода греющего пара, подвода и отвода нагреваемой воды и отвода кондесата греющего пара. Подогреватели низкого давления выполняются вертикального типа с U- образными трубками и с трубной доской. Трубки изготавливаются из латуни марки ЛО 70-1. Допускается применение труб из коррозионно-стойкой стали 12Х18Н10Т.
Первые две ступени регенеративного подогрева конденсата турбины, питаемые греющим паром из вакуумных отборов, рекомендуется выполнять смешивающего типа. Для контактных подогревателей ЦКТИ разработал методику поверочного теплового расчета с использованием эмпирических формул.
|
|
|
С ростом давления питательной воды и диаметров корпусов ПВД растет необходимая толщина трубной доски, которая достигает неконструктивных размеров. В ПВД без трубной доски поверхность нагрева состоит из горизонтальных трубных спиралей, концы которых вварены в водораспределительные вертикальные коллекторы. Греющий пар движется сверху вниз, омывает спирали и конденсируется, нагревая воду. Для упорядочения движения пара и стока конденсата предусмотрены фасонные горизонтальные перегородки с отверстиями.
Подогреватель высокого давления имеет три части поверхности теплообмена: собственно подогреватель (СП), охладитель пара (ОП) и охладитель дренажа. Конденсация греющего пара и основной подогрев воды осуществляются в СП. В ОП пар отдает теплоту перегрева уже подогретой в СП воде. В ОД охлаждается конденсат греющего пара за счет нагрева поступающей воды. Поверхности ОП и ОД образуются теми же трубными спиралями, что и СП, однако они пропускают лишь 10-15 % общего потока питательной воды.
Выбор этих теплообменников производится на основании расчета тепловой схемы ТЭЦ и конструктивных данных по теплообменным аппаратам, изготавливаемым заводами.
|
|
|
Все расчеты по теплообменной аппаратуре, выполняемые в проекте или энергоаудите ТЭЦ, носят поверочный характер.
Целью этих расчетов является проверка достаточности выбранной поверхности нагрева теплообменника для заданных расчетных условий. Поэтому поверхности выбранных теплообменников, как правило, превышают требуемые по расчету, т.е. выбор поверхности нагрева теплообменника производится с запасом до 10 %.
Важным элементом тепловой схемы являются подогреватели сетевой воды для отпуска теплоты, которые устанавливаются на ТЭЦ. Сетевые подогреватели выполняются двух типов: вертикальные и горизонтальные.
На рис.8.2 представлена конструкция сетевого подогревателя вертикального типа. Отличие от ПНД состоит в том, что у сетевого подогревателя трубки прямые, что дает возможность очистки их от внутренних отложений.
Рис.8.2. Конструкция сетевого подогревателя вертикального типа: 1-верхняя водяная камера; 2-верхняя трубная доска; 3-паровспускной патрубок; 4-направляющие перегородки для пара; 5-нижняя трубная доска; 6-нижняя подвесная водяная камера; 7-спускная труба сетевой воды из водяной камеры; 8-слив конденсата греющего пара; 9-патрубок сетевой воды; 10-пароотражательный лист; 11-трубка;12-опорные лапы
Трубки развальцованы в верхней трубной доске, крепящейся к корпусу, и в нижней трубной доске, к которой крепится поворотная водяная камера. Греющая секция висит на трубках и свободно удлиняется книзу. При большой поверхности (более 800 м2) эта подвесная система может вибрировать под действием потока омывающего трубки пара, что, в свою очередь, может нарушать плотность вальцовочных соединений. Поэтому более крупные сетевые подогреватели выполняют горизонтальными, конструктивно сходными с конденсаторами паровых турбин.
На рис. 8.3 приведены разрезы такого горизонтального подогревателя.
Рис.8.3. Конструкция сетевого подогревателя горизонтального типа: 1 - корпус; 2 - трубные доски; 3 - входная водяная камера; 4 - поворотная водяная камера; 5 - крышка входной водяной камеры; 6 - крышка поворотной водяной камеры; 7- подвод пара; 8 - подвод сетевой воды; 9 - конденсатосборник; 10 - щелевой патрубок; 11 - линзовый компенсатор; 12 - соленый отсек; 13 - отвод паровоздушной смеси; 14 - анкерная связь
Пар подводится через два патрубка. Сетевая вода подводится в водяную камеру, делает четыре хода и выходит из той же водяной камеры.
В тех случаях, когда подогреватели сетевой воды не поставляются комплектно с турбогенераторами (например, турбогенератор ПТ-60/75 - 130/13), на ТЭЦ устанавливаются подогреватели сетевой воды, выпускаемые АО«Сарэнергомаш» (Саратовский завод тяжелого машиностроения).
Для систем теплоснабжения, использующих в качестве теплоносителя пар из отборов турбоустановок ТЭЦ малой и средней мощности, АО «Сарэнергомаш» выпускает следующие пароводяные подогреватели сетевой воды вертикального исполнения: ПСВ-45-7-15, ПСВ-63-7-15, ПСВ-125-7-15, ПСВ-200-7-15, технические характеристики которых приведены в табл. 8.1.
В системах отопления и горячего водоснабжения, подключенных к котельным с паровыми котлами, широко используются горизонтальные пароводяные водоподогреватели типа ПП, выпускаемые на базе ОСТ 108.271.105 (табл. 8.2). Корпуса этих аппаратов рассчитаны на давление греющего пара 0,7 МПа (7 кгс/см2),
Пароводяные подогреватели обычно комплектуются двумя последовательно включенными водо-водяными подогревателями по ГОСТ 27590, выполняющими функции выносного охладителя конденсата греющего пара (рис. 8.4,а). Их технические характеристики приведены в табл. 8.3, 8.4.
Паровые котлы ДЕ, КЕ и ДКВР производительностью
1-25 т/ч рассчитаны на номинальное давление греющего пара 1,4 МПа (14 кгс/см2), что делает необходимым введение в схему котельной редукционной установки и предохранительных клапанов на корпусах подогревателей ПП (рис. 8.4,б).
Рис.8.4. Принципиальные схемы котельных с комплектацией узла подогрева сетевой воды серийными подогревателями типа ПП (а) и новыми подогревателями АО НПО ЦКТИ c встроенным охладителем конденсата (б): 1- паровой котел; 2- быстродействующая редукционная установка; 3,5 - предохранительные клапаны; 4- подогреватель типа ПП по ОСТ 108.271.105-76; 6- тепловой потребитель; 7- водо-водяные подогреватели по ГОСТ 27590-88 (группа выносных охладителей конденсата); 8- атмосферный деаэратор; 9-регулирующий клапан; 10- питательный насос; 11-пароводяной подогреватель с встроенным охладителем конденсата; ПСВ и ОСВ – прямая и обратная сетевая вода
На рис. 8.4, б показана принципиальная схема котельной для случая применения в узле подогрева сетевой воды подогревателей типа ПП1-КП с встроенными охладителями конденсата, которая существенно упрощается в сравнении со схемой на рис. 8.4,а.
АО НПО ЦКТИ разработана серия новых пароводяных подогревателей повышенной эффективности, в которых введены встроенные зоны охлаждения конденсата греющего пара (ОК), корпуса рассчитаны на давление греющего пара 1,4 МПа (14 кгс/см2), усовершенствован с целью повышения надежности узел паровпуска, на более прогрессивных решениях, в сравнении с серийными аппаратами ПП, спроектирована трубная система. В подогревателях типа ПП1-КП габаритно-присоединительные размеры в основном те же, что и у аппаратов ПП. Тепловая эффективность этих подогревателей на 15-20 % выше.
В табл. 8.5 даны характеристики названных подогревателей.
В системах теплоснабжения, использующих теплоту горячей воды, поступающей из котельных с водогрейными котлами, в последнее время все более широкое применение получают специальные, промежуточные контуры, в которых устанавливаются дополнительные водо-водяные подогреватели.
Принципиальная схема такой системы дана на рис. 8.5. Греющая вода из водогрейного котла 1 поступает в межтрубное пространство водо-водяного теплообменника 3, после которого циркуляционным насосом 4 данного контура возвращается в котел.
Рис. 8.5. Схема включения водо-водяного теплообменника в промежуточный контур системы теплоснабжения с водогрейными котлами: 1- водогрейный котел; 2- механический фильтр; 3- водо-водяной подогреватель; 4,5- циркуляционный и сетевой насосы; 6- потребитель
На линии греющей воды между котлом 1 и водо-водяным подогревателем 3 рекомендуется устанавливать механический фильтр 2.
Циркуляция нагреваемой сетевой воды в контуре системы теплоснабжения с потребителями 6 осуществляется с помощью насоса 5. В промежуточном теплообменнике 3 сетевая вода (как менее чистая среда) движется внутри трубок, что позволяет при необходимости производить очистку внутренней поверхности нагрева от загрязнений.
Введение промежуточного контура в рассматриваемом случае обеспечивает работу поверхностей нагрева водогрейных котлов на умягченной воде, что существенно увеличивает продолжительность периода их надежной эксплуатации.
Технические характеристики водо-водяного теплообменника (подогревателя) типа ВВТ-420-30-25 представлены в табл. 8.6.
Таблица 8.6. Основные технические характеристики
Аппарата ВВТ-420-30-25
| Наименование показателя | Значение |
| Площадь поверхности теплообмена, м2 | 420 |
| Максимальное избыточное рабочее давление, МПа (кг/см2): | |
| в трубной системе | 3 (30) |
| в корпусе | 2,5 (25) |
| Температура греющей воды на входе в подогреватель, оС : | |
| начальная номинальная | 150 |
| максимальная | 180 |
| Пробное избыточное давление, МПа (кг/см2): | |
| в трубной системе | 3,9 (39) |
| в корпусе | 3,3 (33) |
| Максимальный расход, т/ч: | |
| сетевой воды (через трубки) | 2100 |
| греющей воды (через межтрубное пространство) | 1540 |
| Гидравлическое сопротивление при номинальном расходе, МПа (м вод. ст): | |
| трубной системы | 0,03 (3) |
| межтрубного пространства | 0,04 (4) |
| Объем, л: | |
| трубной системы | 3691 |
| корпуса | 6390 |
В котельных и ТЭЦ в основном применяются теплообменники поверхностного типа. Для определения пригодности выбранных по каталогам теплообменников выполняют их поверочные расчеты.
Площадь поверхности нагрева теплообменника, м2, определяется по формуле
,
где Q – тепловая мощность теплообменника, кВт;
Dt - температурный напор, оС;
к - коэффициент теплопередачи, Вт/ (м2×К), в ориентировочных расчетах может приниматься равным 2000;
h - коэффициент, учитывающий потери теплоты от наружного охлаждения, принимается равным 0,98.
По требуемой площади поверхности нагрева из каталога предварительно выбирается теплообменник, имеющий ближайшую большую поверхность нагрева. Для выбранного теплообменника определяется скорость подогреваемой воды в трубах, которая должна находиться в пределах 1,5…2,0 м/с.
w = Vв / f ,
где Vв – объемный расход подогреваемой воды в трубах, м3/с;
f – живое сечение труб для пропуска заданного расхода воды, м2.
Число устанавливаемых подогревателей для систем отопления и вентиляции должно быть не менее двух. Резервные подогреватели не рассматриваются. При этом в котельных первой категории при выходе из строя одного подогревателя оставшиеся в работе должны обеспечивать отпуск теплоты в режиме самого холодного месяца.
Деаэраторы
Внутренняя коррозия стальных трубопроводов и оборудования в основном вызывается растворенными в воде газами: кислородом О2 и диоксидом углерода СО2. Особенно высокую коррозийную активность имеет кислород в присутствии углекислоты, которая в этом случае играет роль коррозийного катализатора.
Коррозийная активность агента характеризуется коррозионным коэффициентом К:
, (8.1)
где Мм -масса металла, переведенного в продукт коррозии, кг;
Мк.а - масса коррозионного агента.
При наличии в воде растворенного кислорода и диоксида углерода процесс коррозии железа описывается следующими формулами:
Fe + 2CO2 + 2 H2O = Fe (HCO3)2 + H2 ; (8.2)
4Fe (HCO3)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 + 8CO2 . (8.3)
В процессе реакции каждая молекула растворенного кислорода переводит в продукт коррозии четыре молекулы железа.
Коррозийный коэффициент кислорода при этой реакции
КО2 = 4Fe /O2 = 4 × 56/32 = 7.
При отсутствии в воде растворенного диоксида углерода реакция проходит в виде
4Fe + 3O2 + 6H2O = 4 Fe(OH)3 . (8.4)
Коррозийный коэффициент кислорода при этой реакции
КО2 = 4Fe /O2 = 4 × 56/3 × 32 = 2,34,
т.е. в 3 раза меньше, чем в присутствии растворенного диоксида углерода.
Коррозионная активность СО2 в отсутствии растворенного кислорода значительно ниже. Реакция проходит по (8.2), а коррозионный коэффициент углекислоты
КСО2 = Fe /2СO2 = 56/2 × 44 = 0,64,
т.е. в 2,74 раза меньше, чем кислорода в отсутствии СО2 , и в 11 раз меньше, чем кислорода в присутствии СО2 .
В соответствии с законом Генри содержание газа в воде пропорционально его парциальному давлению в парогазовой смеси над водой, мг:
Свг = j × р г = j (р - р Н 2О) , (8.5)
где j - коэффициент растворимости газа в воде, мг/кг×бар;
pг -парциальное давление газа в парогазовой смеси над водой, бар;
р - полное давление парогазовой смеси над водой, бар;
p Н 2О - парциальное давление водяных паров, бар.
Коэффициент j показывает, сколько миллиграмм газа растворяется в 1 кг воды при парциальном давлении газа в парогазовой смеси над водой, равном 1 бар. Коэффициент j приведен в табл. 8.7.
Парциальное давление водяных паров увеличивается с ростом температуры воды и максимально при температуре ее насыщения t нас . Именно поэтому растворимость газов в воде минимальна при температуре насыщения воды. При увеличении давления воды температура насыщения растет. Рост давления воды способствует увеличению растворимости газов при любой температуре воды, в том числе и при температуре насыщения. Растворимость многих газов в воде минимальна при температуре около 100 оС.
Таблица 8.7. Коэффициенты растворимости газов в воде
в зависимости от температуры воды
| Температура воды, оС | Кислород, О2 | Азот, N2 | Углекислый газ, СО2 |
| 0 | 68,3 | 29,15 | 3 385 |
| 5 | 60,4 | 25,8 | 2 755 |
| 10 | 53,55 | 23,05 | 2 335 |
| 15 | 48,5 | 20,8 | 1 990 |
| 20 | 43,65 | 19,05 | 1 710 |
| 25 | 39,9 | 17,75 | 1 470 |
| 30 | 36,8 | 16,4 | 1 295 |
| 35 | 34,35 | 15,5 | 1 150 |
| 40 | 32,55 | 14,7 | 1 040 |
| 50 | 29,45 | 13,45 | 846 |
| 60 | 27,45 | 12,65 | 734 |
| 70 | 25,8 | 12,15 | 642 |
| 80 | 24,8 | 11,95 | 571 |
| 90 | 24,25 | 11,85 | 509 |
| 100 | 24,05 | 11,75 | 459 |
Присутствие газов в воде может привести к эксплуатационным затруднениям. Неконденсирующиеся газы (азот, кислород, углекислый газ ) затрудняют теплообмен при конденсации пара. Кислород и углекислый газ способствуют коррозии металлов. Для подогрева воды и удаления из нее газов предназначена деаэрация.
Деаэрация питательной воды в термических деаэраторах основана на том, что растворимость газов в воде при постоянном давлении уменьшается с повышением температуры и становится близкой к нулю при температуре насыщения, соответствующей данному давлению, над водой. Создание над водой парового пространства, лишенного газов, является важным условием деаэрации воды. Осуществляется это с помощью отсасывающего насоса или эжектора. Следовательно, процесс деаэрации обеспечивается при поддержании заданного значения давления пара и, соответственно, температуры кипения воды и благодаря непрерывному удалению выделяющихся из воды газов.
Для нормальной работы деаэратора необходимы:
- стабилизация давления и уровня воды в нем;
- работа при температуре, приближенной к температуре насыщения, или с минимальным недогревом;
- необходимый расход выпара.
Косвенным показателем нормальной работы деаэратора на натрий-катионированной воде является получение деаэрированной воды с величиной рН не менее 8,5.
Деаэраторы воды являются эффективными смешивающими подогревателями, они служат также для подогрева основного конденсата, а деаэраторный бак является емкостью для сбора и хранения питательной воды. Деаэраторы классифицируются по рабочему давлению и по способу создания поверхности контакта деаэрированной воды с греющим паром.
Схема деаэрационной установки представлена на ри.8.6.
В зависимости от давления термические деаэраторы делятся на вакуумные (тип ДВ, рабочее давление 0,0075 ¸ 0,05 МПа, температура насыщения 70¸90 оС), атмосферные (тип ДА; 0,12 МПа, 104 оС), повышенного давления (тип ДП; 0,06 ¸ 0,07 МПа, 158¸167 оС ).
По способу создания поверхности контакта фаз деаэраторы подразделяются на струйные, пленочные и барботажные. Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей нормируется содержание в воде растворенного кислорода, мкг/кг.
Вакуумные деаэраторы применяются в том случае, когда требуется деаэрировать воду при температуре ниже 100оС (подпиточная вода тепловых сетей).
Для этой цели применяются струйно-барботажные вертикальные вакуумные деаэраторы производительностью
5-300 т/ч, разработанные АО НПО ЦКТИ им. И.И. Ползунова.
Техническая характеристика вакуумных деаэраторов представлена в табл. 8.8. В них в качестве теплоносителя используется пар или перегретая вода.
Таблица 8.8. Технические характеристики вакуумных деаэраторов
| Наименование параметра | Значение параметра |
| Рабочее давление, МПа (кгс/см2) | 0,016-0,05 (0,16 ¸ 0,5) |
| Температура, оС: | |
| - деаэрированной воды | 55 - 80 |
| - теплоносителя | 90 – 180 |
| Средний нагрев воды в деаэраторе, оС | 15 - 25 |
| Пробное гидравлическое давление, МПа | 0,3 |
| Допускаемое повышение давления при работе защитного устройства, МПа | 0,17 |
Рис. 8.6. Схема деаэрационной установки: 1- деаэрированная вода к питательному насосу; 2- холодильник отбора проб питательной воды; 3- аккумуляторный бак деаэратора; 4 - водоуказательное стекло; 5 - гидравлический затвор и перелив (при деаэраторе атмосферного давления); 6 - предохранительный клапан (при деаэраторе повышенного давления); 7 - горячие дренажи из ПВД; 8 - добавочная вода; 9 - охладитель выпара;
10 - регулятор уровня воды в деаэраторе; 11 - линия выпара;
12 -колонка деаэратора; 13 - водораспределитель; 14 - основной конденсат; 15 - парораспределитель; 16 - регулятор давления пара в деаэраторе; 17 - греющий пар; 18 - регулятор перелива (у деаэратора повышенного давления); 19 - клапан регулятора перелива; 20 - слив воды из деаэратора; 21 - барботажное устройство
Вертикальный вакуумный деаэратор этого типа компонуется с охладителем выпара поверхностного типа.
На рис. 8.7 приведена принципиальная схема двухступенчатого вакуумного деаэратора (ДСВ) системы НПО ЦКТИ. Благодаря наличию в этом деаэраторе двух ступеней дегазации - струйной и барботажной - обрабатываемая вода освобождается не только от кислорода, но и от свободного диоксида углерода. Холодная вода, направляемая после химводоочистки на деаэрацию, подводится по трубе 1 к распределительному коллектору 2, а из него на первую дырчатую тарелку 3. При больших расходах вода с первой тарелки 3перепускается через короб 4на третью тарелку 6.Вода, прошедшая через отверстия первой тарелки, попадает на вторую тарелку 5. Первые две тарелки 3и 5 являются, по существу, охладителями выпара. Третья тарелка 6 является основной. С третьей тарелки вода попадает на четвертую тарелку 7, а затем на барботажный лист 8.После обработки на барботажном листе 8деаэрированная вода отводится из деаэратора через канал 13 и патрубок 9.
Рис.8.7. Принципиальная схема двухступенчатого
вакуумного деаэратора системы НПО ЦКТИ
Греющая среда - пар или горячая вода - подводится в деаэратор через патрубок 10в отсек 11. При входе в отсек 11 горячая вода вскипает, и поток с помощью жалюзи 12 разделяется на пар и воду.
Выделившийся при вскипании воды или подведенный извне греющий пар поступает под барботажный лист 8,а вода сливается по внутренней поверхности корпуса деаэратора и по каналу 13поступает в смеси с деаэрированной водой в отводящий патрубок 9.
Проходя сквозь отверстия барботажного листа 8и слой воды на нем, пар нагревает воду практически до температуры кипения при давлении в деаэраторе.
Пар, прошедший сквозь барботажный лист, пересекает струи воды, сливающиеся с тарелки 7 на барботажный лист, частично конденсируется и нагревает воду, а затем поступает в отсек между тарелками 6 и 7. В этом отсеке происходит основная конденсация пара и нагрев воды до температуры, близкой к температуре кипения при давлении в деаэраторе. Затем пар проходит последовательно через отсеки между тарелками 5 и 6 и далее между тарелками 3и 5и практически полностью конденсируется. Неконденсирующийся газ отсасывается эжектором из деаэратора по трубе 15. В том случае, когда высота паровой подушки под барботажным листом 8 превышает расчетную (обычно 200 мм), включается в работу перепускной короб 14,по которому пар пускается в струйный отсек между тарелками 6 и 7.
Для отсоса выделяющихся из воды газов применяются водо- или пароструйный насос-эжектор.
В атмосферных деаэраторах поддерживается небольшой избыток внутреннего давления над атмосферным, примерно 0,02 МПа, необходимый для эвакуации выделяющихся газов в атмосферу. Деаэраторы типа ДА применяются для обескислороживания добавочной и питательной воды котлов низкого, среднего и высокого давления, питательной воды испарителей и подпиточной воды тепловых сетей.
Широкое распространение получила двухступенчатая струйно-барботажная схема деаэрации. Деаэрируемая вода сначала проходит струйную фазу деаэрации, применяемую в обычных деаэраторах со смешивающими колонками струйного типа, а затем барботаж, т.е. продувку греющим паром массы воды в питательном баке.
Техническая характеристика деаэраторов атмосферного давления представлена в табл. 8.9.
Деаэраторы типа ДП применяются для обработки питательной воды энергетических котлоагрегатов с начальным давлением пара 10 МПа и выше. Применение деаэраторов повышенного давления позволяет устанавливать не более трех ПВД при более высокой температуре регенерированного подогрева питательной воды.
Высота установки деаэратора регламентирована, она определяется условиями создания антикавитационного запаса и предотвращения кавитации в питательных насосах.
Деаэраторы оснащаются регуляторами уровня и давления (рис.8.8), а деаэраторы с давлением выше атмосферного, кроме того, регуляторами перелива. В деаэраторе необходимо поддерживать постоянное давление независимо от тепловой и гидравлической нагрузки для обеспечения постоянства теплового режима деаэрации.
Основным по величине нерегулируемым потоком в деаэратор является конденсат турбин. Работа турбогенератора с переменной нагрузкой вызывает изменение расхода и теплосодержания основного конденсата. Кроме того, на изменение температуры питательной воды оказывает влияние изменение расходов и теплосодержаний дренажей подогревателей, баков, расходов очищенной воды и др.
Рис.8.8. Схема регулирования деаэраторной установки: 1– регулятор уровня; 2 – регулирующий клапан на трубопроводе добавочной воды; 3– регулятор давления пара; 4– регулирующий клапан на паропроводе; 5– питательные насосы; 6– соединяющий паропровод (перемычка); 7– соединяющий трубопровод по воде; I – вода из химводоочистки или из испарителя; II конденсат из ПНД-4; III – пар из отборов турбины; IV – конденсат в ПВД-5
При этом давление пара в головке деаэратора должно поддерживаться постоянным. В ряде случаев для поддержания постоянного давления в деаэраторе может потребоваться значительное прикрытие регулирующего клапана вплоть до закрытия.
Обычно на станции устанавливаются несколько деаэраторов, включенных по воде и пару параллельно.
Насосы
8.3.1. Режимы и регулирование подачи насосов
В теплоэнергетике для перекачки воды применяются лопастные насосы (центробежные, осевые и реже вихревые), для перекачки масла – центробежные и ротационные (шестеренчатые и винтовые), для перекачки мазута – лопастные и объемные (поршневые). Плунжерные насосы используются для дозировки реагентов в водоподготовительных установках. Струйные эжекторные насосы применяются для отсоса воздуха из конденсаторов турбин, струйные насосы (элеваторы) используются в качестве смесительных устройств в системах теплоснабжения.
Напор Н, создаваемый насосом, расходуется на преодоление сопротивления гидравлической сети Нс, определяемого по формуле
, (8.6)
где 
– повышение давления (напора);
– изменение кинетической энергии потока;
DН – сумма гидравлических потерь.
Насос обладает определенной формой напорной характеристики V-H, мощности V-N и КПД V-h, определяемых опытным путем.
На рис. 8.9 представлен график совместной работы насоса и трубопроводной сети. В установившемся режиме при работе насоса на заданную сеть Н = Нс ; V = Vc , т.е. напор Н, создаваемый насосом, равен сопротивлению сети Н с; подача насоса V равна расходу в сети Vc . Т. А определяет режим работы системы и рабочие параметры V и H. Положение т. А в системе с данным насосом может изменяться в зависимости от формы и положения характеристики системы.
Рис.8.9. График совместной работы насоса и трубопроводной
сети
Вакууметрическая высота всасывания, м, характеризует вакуум на входе в насос:
. (8.7)
Допустимая высота всасывания Н гдоп определяется из условия отсутствия явления кавитации, вызываемого вскипанием жидкости при 
. Кавитация – это гидродинамическое явление в насосе, зависящее от его гидродинамических характеристик и физических свойств подаваемой жидкости, приводящее к разрушению внутренних подвижных и неподвижных частей насоса.
Для обеспечения бескавитационной работы насоса необходимо иметь кавитационный запас, равный превышению напора на входе над напором Ннас = Рнас / pg , определяемым давлением 
насыщенного пара при температуре жидкости, перемещаемой насосом, и приведенным к центру тяжести входного сечения насоса:
. (8.8)
Величина кавитационного запаса, обеспечивающего режим работы насоса без изменения его основных параметров, называется допускаемым кавитационным запасом энергии всасывания Ндопкав .
Для обеспечения бескавитационной работы насосов, подающих жидкости при высокой температуре (питательные, конденсатные и др. насосы), необходимо иметь на входе в насос геометрический подпор над осью насоса;
Н под ³ Ндопкав ,
Допустимый кавитационный запас
Ндопкав = А× НкрIкав, (8.9)
где А – коэффициент запаса, зависящий от типа и условий работы (А=1,15ё1,3);
НкрIкав – кавитационный запас, соответствующий первому критическому режиму кавитации (началу снижения параметров насоса). По С.С. Рудневу минимальный кавитационный запас энергии на всасывании
, (8.10)
где С – постоянная, зависящая от конструкции насоса (С=800ё1000);
n – частота вращения, об/мин;
V – объемная подача, м3/с.
Для лопастных насосов допустимая высота всасывания (от уровня жидкости в приемном резервуаре до оси насоса), м,
, (8.11)
где d1 – средний диаметр входных кромок рабочих лопастей, м;
Dр вс – сопротивление всасывающего трубопровода, Па.
Допустимая высота всасывания питательных и конденсатных насосов отрицательна (ра»р нас), т.е. они расположены ниже уровня жидкости в приемном резервуаре и работают с подпором.
Обеспечение требуемой подачи возможно изменением числа работающих машин (ступенчатое регулирование), воздействием на характеристики сети или характеристики насоса.
При длительном изменении нагрузки подачу регулируют путем изменения числа параллельно включенных насосов. Наиболее простым способом воздействия на характеристику системы является дросселирование. Дросселирование осуществляется задвижкой, устанавливаемой в непосредственной близости от насоса на напорном трубопроводе (рис 8.10).
Мощность, затрачиваемая в дросселе, кВт,
. (8.12)
Регулирование дросселированием наиболее целесообразно применять для насосов с пологой напорной характеристикой, так как потери в дросселе в этом случае наименьшие при увеличении глубины регулирования.
Рис. 8.10. График дроссельного регулирования нагнетателя
(насоса)
Дросселирование на всасывающем трубопроводе не рекомендуется из-за опасности возникновения кавитации. Для осевых насосов такой способ регулирования недопустим, поскольку он вызывает увеличение потребляемой мощности. В этом случае вместо дросселирования экономически выгодно применять регулирование перепуском (рис.8.11).
Рис. 8.11. Регулирование перепуском (байпасированием):
а- график; б -схема
Примечание: V’1 = V2 -V Б.
Воздействие на характеристику машины возможно cледующими способами:
а) путем изменения частоты вращения ротора двигателя, что наиболее рационально при условии, что двигатель допускает изменение частоты вращения без заметного снижения КПД (электродвигатели постоянного тока, паровые турбины, частотнорегулируемый электропривод с использованием преобразователей частоты на силовых модулях) (рис. 8.12);
б) изменением частоты вращения ротора насоса посредством гидро- или электромагнитных муфт, которые применяют в установках питательных насосов и дымососов; недостатком таких муфт является сложность конструкции и изготовления;
в) путем установки поворотных направляющих лопастей перед рабочим колесом, что оказывается эффективным для насосов с высоким значением ns;
г) путем поворота рабочих лопастей (этот способ применяется в осевых насосах с возможностью поворота лопастей на ходу; по эффективности он уступает только регулированию при изменении частоты вращения ротора двигателя).
Рис.8.12. Регулирование изменением частоты вращения
8.3.2. Устойчивость работы лопастных насосов
Лопастные насосы всегда работают с пульсациями, обусловленными специфическими свойствами их рабочих процессов. Некоторые колебательные процессы неизбежно возникают и в сети.
Областью устойчивости работы называют ту часть характеристики, в пределах которой после нанесения возмущения (в системе насос-сеть) снова устанавливается исходный режим работы. Граница устойчивой работы зависит от формы характеристики насоса, свойств сети (наличия или отсутствия аккумулирующей способности), формы характеристики сети и значения возмущения.
При определенных соотношениях энергетический баланс между насосом и системой может иметь место не в одной рабочей точке, а в двух (рис. 8.13), причем условия работы в этих точках будут различными.
В точке В режим работы неустойчив, т.к. возмущение в сторону увеличения или уменьшения подачи воды может привести к колебаниям подачи и напора, сопровождающимся гидравлическими ударами. Вследствие этого работать на восходящей ветви характеристики не рекомендуется. Если система имеет характеристику, при которой Н/cт1 < < Н0, то работа насоса на восходящей ветви кривой Н = f (V) может быть устойчивой (точка Е).
Режим работы в т. А устойчив, т.к. после нанесения возмущения (т.А’ или т.А’’ ) равновесие в системе насос-сеть восстанавливается в т. А. Таким образом, работа насоса в системе будет устойчива, если выполняются условия d (DH)/ dV > 0 и dHc / dV > dH/dV, что наблюдается на нисходящей ветви характеристики.
При наличии в сети аккумуляторов энергии (паровой подушки в котле, длинных упругих трубопроводов) амплитуда колебаний при нарушении равновесия может достигнуть больших значений и работа насоса вблизи точки максимума напорной характеристики (т. С) может быть неустойчивой. Возникает помпаж, т.е. явление автоколебаний в системе насос-сеть.
Рис. 8.13. График, поясняющий возникновение помпажа и устойчивость работы насоса в системе: I - помпажная зона; II - зона устойчивой работы
При работе питательного насоса ТЭС (рис. 8.14) в случае повышения давления в котле характеристика сети эквидистантно перемещается до предельного значения (т.С сети II на рис. 8.13).
При дальнейшем повышении давления режим работы насоса скачкообразно переместится в зону отрицательных подач, и при отсутствии обратного клапана жидкость из котла пойдет через насос. Давление в котле будет падать, и, когда характеристика сети достигнет значения, соответствующего напору холостого хода насоса, произойдет скачкообразный переход режима работы насоса в зону положительных подач. Этот процесс может многократно повторяться.
Рис.8.14. Расчетная схема питания котлоагрегата водой: 1- питательный насос; 2 -деаэратор; 3 - барабан котла; 4 - экономайзер; 5 - подогреватель высокого давления; 6 - обратный клапан; 7 - задвижка; 8 - коллектор всасывания; 9 - коллектор нагнетания; 10 - питательная магистраль
Работа насоса в условиях помпажа не допускается при эксплуатации. При наличии западающего участка характеристики предотвратить или уменьшить помпаж можно применением обратных клапанов с линией рециркуляции, обеспечивающих работу насоса в системе с подачей V> Vн.макс. Если время закрытия обратного клапана меньше 1/4 периода колебания давления в системе, то помпаж практически не возникает.
Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 523; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!