ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ТЭЦ МЭИ

Водоподготовительная установка

Наличие неизбежных технологических потерь рабочего тела в пароводяном тракте станции требует непрерывного их восполнения добавочной водой. В связи с высокими требованиями к качеству рабочего тела на ТЭЦ имеется водоподготовительная установка (ВПУ). предназначенная для удаления из исходной водопроводной воды растворенных в ней природных солей. Установка работает по схеме полного или частичного обессоливания номинальной производительностью 10 и 20 т/ч, соответственно.

Процесс химического обессоливания воды основан на способности специальных материалов (катионитов и анионитов), имеющих нерастворимую основу и обменные ионы, вступать в ионный обмен с растворенными в воде солями. Катиониты поглощают из воды катионы Са , Mg и другие, а отдают эквивалентное количество ионов Na (при Na - катионировании), или Н (при Н-катионировании).

Реакции ионного обмена при Н-катионировании исходной воды протекают в соответствии с приведенными уравнениями. Символом R обозначается нерастворимый в воде сложный радикал ионита H⁺R" + Na⁺ <-» Na⁺R~ + Н⁺; 2H⁺R~ + Са²⁺ <-» Ca²⁺R~₂ + 2Н⁺, и т.д.

Часть выделяющихся в воду ионов водорода реагирует с бикарбонат-ионами, имеющимися в воде. При этом образуется углекислый газ и вода

Н⁺ + НС0₃~ <-» Н₂СОз <-> С0₂Т + Н₂0. После Н-катионирования обрабатываемая вода представляет собой смесь кислот (серной, соляной, азотной и др.) и не пригодна для питания котлов. Поэтому после катионирования проводится анионирование воды; аниониты, в свою очередь, поглощают анионы кислот, отдавая в

воду эквивалентное количество ионов ОН

R⁺OH" + Cf <-» R⁺Cf + ОН";

2R⁺OH~ + S0₄^2_ <-> R⁺₂S0₄²" + 20Н", и т.д. Фильтры ВПУ работают до полного истощения по обменному иону, после чего они выводятся на регенерацию. Регенерация фильтров производится химическими реагентами: Н-катионитные - водным раствором серной кислоты, Na - катионитные - водным раствором поваренной соли, анионитные - водным раствором едкого натра. Катионит насыщается ионами водорода или натрия, а выделяющиеся катионы

(Са , Mg и др.) удаляются с отмывочными водами. Аналогичный процесс происходит при регенерации в анионитном фильтре.

Схема обессоливающей установки ТЭЦ предусматривает двухступенчатое Н и ОН - ионирование, декарбонизацию (удаление выделившегося из воды при разложении бикарбонатов углекислого газа) и включает оборудование, обеспечивающее эксплуатацию ВПУ и регенерацию фильтров.

Рис.4.1. Принципиальная схема установки обессоливания воды

/-насос; 2-расходомер; З-Н-фильтры 1-й ступени; 4-ОН-фильтры 1-й ступени;

5-декарбонизатор; б-вентилятор; 7- дренажный бак-бак декарбонизованной

воды; 8-насосы обессоленной воды; 9- Н-фильтр 2-й ступени; /0-ОН-фильтр;

//-бак взрыхления Н-фильтров; /2-бак взрыхления ОН-фильтров; 13-

бак-нейтрализатор; /4-раствор H2SO4; /5-раствор NaOH:

/б-отвод обессоленной воды в деаэратор

Принципиальная схема установки приведена на рис.4.1. В связи с тем, что фильтры ВПУ работают периодически, часть оборудования находится в работе, часть - на регенерации или в резерве. На ТЭЦ установлены параллельно по два катионитных и анионитных фильтра 1-й ступени и по одному катионитному и анионитному фильтру 2-й ступени. Водопроводная вода насосами / последовательно подается в Н -

катионитный фильтр первой ступени J, ОН - анионитный фильтр первой ступени 4 и далее в декарбонизатор <Г В результате такой обработки вода освобождается от свободной углекислоты, катионов и анионов до суммарного остаточного солесодержания 4-5 мг/кг.

Частично обессоленная декарбонизованная вода поступает в бак обессоленной воды 7, из которого подается насосами 8 в деаэраторы питательной воды, либо (при работе по схеме полного обессоливания) в фильтры второй ступени 9, 10 и далее в деаэраторы.

Оборудование ВПУ, получая исходную водопроводную воду с общим солесодержанием 260-340 мг/кг, позволяет удалить большую часть анионов и катионов; солесодержание обессоленной воды на выходе из ВПУ при двухступенчатой обработке не превышает 0,015-0,025 мг/кг.

Деаэрационная установка

Деаэрационная установка служит для удаления из питательной воды растворенных в ней коррозионно-агрессивных газов (Ог и СОг) термическим методом, а также для регенеративного подогрева питательной воды отборным паром. Удаление газов, поступающих в питательную воду через неплотности в оборудовании пароводяного тракта, работающего под разрежением и вместе с добавочной обессоленной водой, необходимо для предотвращения коррозии поверхностей нагрева тракта питательной воды и парового котла.

Термическая деаэрация основывается на использовании законов Дальтона - Генри, утверждающих следующее:

-абсолютное давление смеси газов над жидкостью равно сумме парциальных давлений газов (в том числе и водяного пара);

-растворимость газов пропорциональна парциальным давлениям этих газов над поверхностью раствора.

Из законов Дальтона - Генри следует, что при неизменном абсолютном давлении в сосуде с водой увеличение парциального давления водяных паров будет приводить к снижению парциальных давлений других газов практически до нуля и, следовательно, к снижению их растворимости и концентрации в воде. Ввиду того, что растворимость газов в воде по мере ее нагревания уменьшается и при температуре насыщения приближается к нулю, деаэрируемую воду нагревают водяным паром до температуры насыщения при давлении в деаэраторе. Поскольку парциальные давления удаляемых газов много ниже атмосферного давления, в колонку подают некоторое избыточное, сверх необхо-

димого для нагрева воды, количество водяного пара, транспортирующего газы из деаэрируемой воды (пар выпара).

Рис. 4.2. Схема деаэрационной установки

/-отвод деаэрированной воды к питательным насосам: 2-аккумуляторный бак:

J-указатель уровня; 4-гидрозатвор; 5-предохранительный клапан; 6-подвод

дренажа из ПДВ; 7-подвод добавочной воды; Я-охладитель выпара; 9-регуля-

тор уровня: /fl-выпар; //-колонка деаэратора: /2-водораспределитель: 13-

подвод основного конденсата: /-/-парораспределитель; /_5-регулятор давления:

/6-подвод феющего пара; / 7-подвод дренажей паропроводов: /5-сливной

трубопровод

Деаэрационная установка ТЭЦ (рис. 4.2) включает два деаэратора атмосферного давления (0,12 МПа) производительностью 75 т/ч. Каждый деаэратор состоит из деаэрационной колонки //. установленной на аккумуляторном баке 2. В распределительную камеру 12, расположенную в верхней части колонки, подается основной конденсат турбин 13 и химически обессоленная вода 7. которая перед поступлением в колонку подогревается в охладителе выпара 8. Нисходящий поток воды

проходит в колонке деаэратора последовательно через пять расположенных одна под другой дырчатых тарелок с отверстиями диаметром 5-8 мм. Три тарелки имеют центральный проход для пара, две - кольцевой. Греющий пар 16 подводится в нижней части колонки к парораспределительному устройству 14 и движется навстречу стекающим из отверстий дырчатых тарелок мелким струям воды. Таким образом, в колонке происходит нагрев питательной воды конденсирующимся паром до температуры насыщения, который сопровождается десорбцией (выделением) из воды газов. Избыток греющего пара выносит агрессивные газы в охладитель выпара 8, откуда (после конденсации пара) они удаляются в атмосферу через специальную трубу 10.

Помимо основного конденсата турбин и добавочной обессоленной воды в деаэрационные колонки подается конденсат греющего пара сетевых подогревателей и подогревателя высокого давления 7, а в аварийных случаях (при падении уровня в аккумуляторном баке) - химо-бессоленная вода из дренажных баков.

В деаэраторах автоматически поддерживается постоянное давление с помощью регулятора 16 на линии подвода греющего пара и постоянный уровень питательной воды в аккумуляторном баке регулированием расхода обессоленной воды 9.

Оба деаэратора связаны между собой по пару и воде, имеют общие предохранительные клапаны 5 с выхлопом в атмосферу, срабатывающие при росте давления сверх расчетного, и гидрозатворы 4, обеспечивающие аварийный слив воды при переполнении деаэраторов.

Деаэрированная вода при температуре 104 °С собирается в аккумуляторном баке 2, откуда она поступает в коллектор и далее на всас питательных насосов. На ТЭЦ установлено пять питательных насосов: четыре с электроприводом и один с приводом от паровой турбины. Пар к турбоприводу подается из паропровода свежего пара. В зависимости от потребности котлов в питательной воде одни насосы находится в работе, другие - в резерве, т. е. в полной готовности к пуску. Все насосы, создающие напор до 5,8 МПа, включены параллельно на двойную питательную магистраль, секционированную задвижками. Часть воды, в зависимости от режима работы котлов, по разгрузочным линиям может возвращаться из нагнетательной питательной магистрали в аккумуляторные баки. Деаэраторы установлены над питательными насосами на отметке + 9м, что обеспечивает подпор на всасе насосов, равный

0,088 МПа.

Питательная вода поступает непосредственно в котлы, либо предварительно подогревается отборным паром в подогревателе высокого давления (ПВД) поверхностного типа, представляющем собой тепло-

обменник, состоящий из корпуса, верхней водяной камеры и трубной доски с U-образными стальными трубками диаметром 32/28 мм. Питательная вода проходит по трубкам, омываемым снаружи греющим паром, и нагревается до температуры 135-150 С.

4.3. Сетевая подогревательная установка

Сетевая подогревательная установка (рис.4.3) предназначена для производства и отпуска тепловой энергии на нужды отопления, горячего водоснабжения и вентиляции. Она состоит из двух сетевых подогревателей (бойлеров) 5, включенных параллельно по воде и по пару, двух сетевых 6 и двух конденсатных 2 насосов (по одному рабочему и резервному). Поверхность нагрева каждого сетевого подогревателя равна 200 м².

Рис. 4.3. Принципиальная тепловая схема теплофикационной установки

/-линия подвода сетевой воды; 2-линия подачи конденсата в деаэраторы; 3-охладитель конденсата; ^-сетевой насос; 5-сетевой подогреватель; 6-отвод неконденсирующихся газов к эжектору; 7-уравнительная линия: 8-линия слива конденсата; 9-линия слива конденсата: /0-дренажный насос: //-коллектор отборного пара; /2-линия подачи сетевой воды тепловому потребителю

Сетевой подогреватель представляет собой вертикальный пароводяной теплообменник, состоящий из корпуса, верхней и нижней водяных камер и трубной системы с двумя трубными досками. В водяную камеру сетевым насосом подается вода из обратной линии теплосети. Вода движется внутри прямых латунных трубок диаметром 19/17 мм, нагреваясь за счет теплоты конденсации греющего пара, омывающего трубки снаружи. Конденсат греющего пара сетевых подогревателей откачивается конденсатными насосами в деаэраторы питательной воды.

В холодное время года, когда температура конденсата греющего пара превышает температуру воды в деаэраторах или близка к ней, во избежание возможного вскипания конденсата и нарушения режима работы деаэраторов предусмотрена возможность охлаждения конденсата сетевой водой в охладителе 3.

Задаваемые в зависимости от температуры наружного воздуха расход, давление и температура пара поддерживаются автоматически системой регулирования турбины. Сетевая вода в бойлерах может нагреться от 40-70 С до 70-120 С. При этом тепловая нагрузка ТЭЦ МЭИ может достигать 18-20 МВт.

Техническое водоснабжение

Основными потребителями технической воды на ТЭЦ являются конденсаторы турбин (более 90 % потребности в воде). Коме того, техническая вода требуется для масло- и газоохладителей генераторов, подготовки добавочной воды для восполнения потерь пара и конденсата и подпитки теплосети, для охлаждения подшипников.

На ТЭЦ МЭИ применяется замкнутая оборотная система технического водоснабжения с градирнями (рис.4.4), которая включает две противоточные башенные градирни 2, 3 с естественной тягой, четыре насоса 7, водоприемник 5, трубопроводы и водоводы, соединяющие оборудование. Контур циркуляции заполняется водопроводной водой, которая используется также для поддержания уровня воды в водоприемнике 5.

Циркуляционная вода, пройдя конденсаторы турбин, подается в градирни, где охлаждается и вновь поступает в конденсаторы. Для обеспечения циркуляции воды в отдельном помещении установлены насосы, работающие параллельно на общий коллектор. В зависимости от режима работы циркуляционные насосы могут включаться в работу одновременно или раздельно в любой комбинации для обеспечения

необходимого расхода воды (производительность насосов составляет 1040, 800 и 2x388 м³/ч).

Рис. 4.4. Схема трубопроводов циркуляционной воды турбоагрегата № 1

/-подвод воды из водопровода. 2. 3-градирни. 4 ■ продувка градирен. 5-водоприсмник пиркнасосов. б-водоводяной эжектор. 7-циркуляционные насосы, S-воздухоохладитель, 9-маслоохладители. /fl-бак водоструйного эжектора. //-конденсатор турбины . /2-линия опорожнения конденсатора

Для поддержания необходимых температурных режимов предусмотрено двойное питание охлаждающей водой масло- и воздухоохладителей: регулирование температуры воды в них может осуществляться также подмешиванием более холодной водопроводной воды. Для увеличения пропускной способности сливных линий в насосной установлен водоводяной эжектор б, работающий на воде, поступающей из напорной линии циркнасосов.

Основными элементами градирни (рис. 4.5) являются корпус вытяжной башни /, водораспределительное устройство 2, оросительное устройство 3, каркас оросителя -/. водосборный бассейн 5, воздухона-правляющие щиты б.

Циркуляционная вода подается на высоте +7,6 м в напорное водораспределительное устройство градирни, состоящее из металлических труб с раструбными отражательными полимерными соплами. Сопла обеспечивают развитой факел разбрызгивания и достаточно равномер-

ное распределение воды по площади оросительного устройства 3, изготовленного из полимерных блоков пленочного типа.

Воздух в градирню поступает через окна в нижней части башни, доступ его регулируется положением щитов 6. Контактируя с водой, атмосферный воздух нагревается, и за счет естественной тяги в вытяжной башне поднимается вверх.

Каждая градирня имеет производительность 1250 м /ч и рассчитана на охлаждение циркуляционной воды на 10 С при температуре на входе до 40 С.

Рис. 4.5. Основные элементы конструкции градирен

/-вытяжная башня; 2-водораспределительное устройство; 3-блоки оросительного устройства; -/-каркас оросителя; 5-водосборный бассейн: 6-воздухона-

правляюшие щиты

Летом вода в градирнях охлаждается преимущественно за счет испарения (80-90 %), в зимнее время - в основном за счет конвективного теплообмена. Глубина охлаждения воды зависит от гидравлической

плотности "дождя" (м /ч) /м и тепловой нагрузки градирни (произведение гидравлической нагрузки на перепад температур), температуры наружного воздуха и влажности, скорости воздуха в оросительных устройствах и т.д.

Для поддержания концентрации растворенных в воде солей на уровне, не допускающем отложения их на поверхностях нагрева конденсаторов, воздухо- и маслоохладителей, из водосборного бассейна градирни осуществляется продувка. Потери воды с продувкой, а также с испарением воды и с уносом капельной влаги воздухом, восполняются городской водопроводной водой.

Литература