Расчет подогревателя высокого давления
Расход питательной воды через ПВД (рис. 7) определяется так:
Dпв = (1+β)Dпп.
При Dпв = DТ получаем
Dпв = (1+β)DТ.
Расход греющего пара определим из уравнения теплового баланса ПВД:
,
где D1 – расход греющего пара, кг/с; - энтальпии греющего пара и конденсата, кДж/кг; ηп – КПД подогревателя; hпн, hпв - энтальпии воды на входе и выходе из подогревателя, кДж/кг.
КПД подогревателя ηп=0,995…0,998.
Энтальпия питательной воды на входе в ПВД определяется с учетом подогрева воды в питательном насосе:
,
где - энтальпия воды на выходе из деаэратора, кДж/кг;
- приращение энтальпии воды в питательном насосе, кДж/кг;
средний удельный объем воды, м3/кг;
- перепад давлений, создаваемый насосом, кПа;
- коэффициент, учитывающий внутренние потери насоса,
≈ 0,84…0,85.
Давление в нагнетательном патрубке насоса pн следует принимать по давлению в барабане парогенератора с учетом потерь давления в нагнетательном тракте, составляющих обычно (0,15…0,20)pн.
Энтальпию воды на выходе из ПВД следует определять по таблицам воды и водяного пара или по формуле
,
где υ=2…5 °C учитывает недогрев воды до температуры греющего пара .
Расчет деаэратора питательной воды
И подогревателя низкого давления
Расчет деаэратора
Деаэрация – удаление кислорода, агрессивных анионов из воды, используемой в электростанциях и системах отопления. Кислород - главная причина коррозии трубопроводов, с повышением температуры его агрессивность увеличивается. Поэтому деаэрация подпиточной воды тепловых сетей необходима для продления срока службы трубопроводов и котельного оборудования. Срок службы трубопроводов составляет всего пять-семь лет при использовании недеаэрированной воды, что в три раза меньше, чем при использовании воды, не содержащей растворенного кислорода. Затраты на деаэрационную установку во много раз меньше, чем на замену трубопровода.
В воде, подаваемой в деаэратор, могут присутствовать различные примеси: газообразные (кислород, углекислота, азот, аммиак), твердые (продукты коррозии конструкционных материалов), естественные (хлориды, кремнекислоты и другие). Значительные количества примесей привносят присосы охлаждающей воды, которая поступает в больших количествах (из водохранилища) и никакой предварительной обработке не подвергается.
Продукты коррозии, а также некоторые естественные примеси (например, кальций и магний) откладываются на теплопередающих поверхностях, что приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи и возникновению под отложениями местных, наиболее опасных, видов коррозионных повреждений. Это снижает экономичность, надежность и безопасность работы котельных, ТЭС или АЭС.
Из газовых примесей наибольшую опасность представляют кислород и углекислота - коррозионно-агрессивные агенты. Для уменьшения коррозионных процессов на поверхностях нагрева трубопроводов низкого давления часто выполняются из коррозионно-стойких материалов – латунных сплавов, нержавеющих сталей и высоконикелевых сплавов.
Для того, чтобы иметь возможность выполнять трубопроводы из более дешевых углеродистых сталей, необходимо удалить из воды коррозионно-агрессивные газы и, в первую очередь, кислород и углекислоту. Для этих целей применяют деаэрационную установку, делящую весь тракт от конденсатора до барабана сепаратора на конденсатный и питательный тракты.
На ТЭЦ и АЭС применяют в основном термическую деаэрацию. При температуре кипения давление над водой определяется давлением насыщенных паров воды, а количество растворенного в воде кислорода равно нулю. Для надежного удаления из воды газов необходимо прогревать всю массу воды до температуры насыщения. Недогрев воды на 1-3 °С увеличивает остаточное содержание газов в воде.
Отводимая из деаэратора парогазовая смесь называется выпаром. Чем больше выпар, тем эффективнее работает деаэратор.
Для термической деаэрации, независимо от типа деаэратора, необходимо выполнение следующих условий:
- обеспечение температуры и давления, при которых вода будет вскипать (при t<100 °С деаэрация происходит в вакууме);
- удаление выделяющегося кислорода – производится за счет увеличения поверхности соприкосновения фаз, а также интенсификацией процессов массообмена.
При расчете деаэратора неизвестными являются расход греющего пара на деаэратор D2 и расход деаэрированной (питательной) воды Dпв. Эти величины входят в уравнения массового и теплового балансов деаэратора.
Деаэратор - место сбора основных потоков рабочего тела. Уравнение материального баланса деаэратора, включенного по схеме на рис. 8, имеет вид:
+
+
, (1)
где D2 – расход греющего пара, кг/с; Dк - подвод главного конденсата, кг/с; ,
,
,
- подвод дренажей из ПВД, ПНД и СП1 и СП2, кг/с;
- расход питательной воды, кг/с;
- количество вторичного пара из сепаратора непрерывной продувки, кг/с;
- расход добавочной воды, кг/с.
Тепловой баланс деаэратора выражается уравнением
+
+
. (2)
Здесь h2 - энтальпия греющего пара, кДж/кг;
;
;
;
- энтальпии дренажей из ПВД, ПНД, СП1и СП2 при температуре насыщения, кДж/кг;
- энтальпия греющего пара из сепаратора непрерывной продувки, кДж/кг;
- энтальпия химически очищенной воды, поступающей в деаэратор из ОП, кДж/кг;
- КПД деаэратора, учитывающий потери с выпаром и в окружающую среду,
≈0,990…0,995.
Расчет подогревателя
Низкого давления
Уравнение теплового баланса ПНД, включённого по схеме на рис. 9, имеет вид:
-
)
=
-
), (3)
где количество конденсата, поступающего в ПНД из конденсатора, кг/с;
- количество греющего пара, поступающего в ПНД, кг/с;
- энтальпия греющего пара из отбора №3, кДж/кг;
- энтальпия конденсата грею-щего пара ПНД при температуре насыщения, кДж/кг;
и
- энтальпии воды на входе и выходе из ПНД, кДж/кг;
- КПД подогревателя,
0,990…0,995.
В ПНД вода поступает из конденсатора, поэтому энтальпию ее на входе в ПНД следует принять равной энтальпии конденсата при давлении в конденсаторе
, а энтальпию воды на выходе из ПНД – по таблицам или по формуле
=
c учетом недогрева воды до температуры насыщения греющего пара
в пределах 2…5 °С.
Пропуск пара в конденсатор К определяется из выражения
=
+
,
где - расход свежего пара на турбину, кг/с;
- расход пара в конденсатор турбины (поток основного конденсата из конденсатора), кг/с;
- сумма всех отборов из турбины, кг/с.
Таким образом, в расчёте деаэратора участвуют уравнения баланса (1) и (2), а в расчёте ПНД – уравнение баланса (3). Эти три уравнения образуют систему с тремя неизвестными: D2, D3 и Dк. Совместное решение уравнений (1)-(3) позволяет найти значения этих величин.