Водоподготовительная установка
Московский энергетический институт
(ТУ)
Лабораторная работа №4
Вспомогательное оборудование
ТЭЦ МЭИ
Группа: Э–12–09
Студент: Кизер К.Л.
Москва
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 Са2+ , Mg2+ 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+ ßà Na+R- + Н+;
2H+R- + Ca2+ ßà Ca2+R-2 + 2H+, и т.д.
Часть выделяющихся в воду ионов водорода реагирует с бикарбонат-ионами, имеющимися в воде. При этом образуется углекислый газ и вода
Н+ + НСО3- ßà Н2СО3 ßà СО2Ó + Н2О.
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- + Cl-ßà R+ Cl- + ОН-;
2R+OH- + SO42- ßà R+2SO42- + 2ОН-, 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 (Са2+, Mg2+ 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.
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 1 последовательно подается в Н -катионитный фильтр первой ступени 3, ОН - анионитный фильтр первой ступени 4 и далее в декарбонизатор 8. 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 (О2 и СО2) 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 необходимого для нагрева воды, количество водяного пара, транспортирующего газы из деаэрируемой воды (пар выпара).
Деаэрационная установка ТЭЦ (рис. 4.2) включает два деаэратора атмосферного давления (0,12 МПа) производительностью 75 т/ч. Каждый деаэратор состоит из деаэрационной колонки 11, 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) - химобессоленная 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 всосе 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 теплообменник, 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.