О водном режиме котлов ВД. Программы, принципы, примеры

Статью с действующими фрагментами можно загрузить в формате Excel

Рассматривается котел однобарабанный, с естественной циркуляцией и давлением пара в барабане котла Рб более 90 кгс/см2.

 

Котел имеет две ступени испарения мощностью: 1-я nI=~90% и 2-я nII=~10% от паровой нагрузки котла Dк. В первую ступень испарения входят барабан котла с опускными и подъемными трубами, во вторую - два выносных циклона тоже со своими циркуляционными контурами. Питательная вода подается в барабан котла – частично в его водяной объем, а частично на паропромывочный лист.

 

Котловая вода опускается по опускным трубам, а пароводяная смесь подымается по экранным (подъемным) трубам, которыми экранируется топка котла. Пароводяная смесь чистого отсека сепарируется во внутрибарабанных циклонах, откуда пар поступает под промывочный лист, где дополнительно очищается от влаги и примесей, и затем промытый насыщенный пар поступает в пароперегреватель и далее на турбину.

 

Качество непромытого пара чистого отсека характеризуется коэффициентом уноса примеси из котловой воды в пар:

 

CIпдп=КIун*CIкв

 

где CIпдп - концентрация примеси в паре до промывки, КIун - коэффициент уноса, CIкв - концентрация примеси в котловой воде чистого отсека.

 

Качество промытого пара чистого отсека характеризуется коэффициентом промывки примеси на промывочном листе:

 

CIп=Кпр*CIпдп

 

или, с учетом предыдущего уравнения:

 

CIп=КIун*Кпр*CIкв

 

Часть котловой воды из барабана поступает не в опускные трубы, а в выносные циклоны за счет разности уровней воды в барабане и циклонах. Пароводяная смесь из экранных труб контура выносных циклонов сепарируется в этих циклонах, из которых пар поступает в барабан котла под промывочный лист и далее проделывает описанный выше путь.

 

Качество промытого пара солевого отсека (циклонов) характеризуется уравнением, аналогичным уравнению для пара ч.о.:

 

CIIп=КIIун*Кпр*CIIкв

 

Пар, выдаваемый котлом, отвечает средневзвешенному пару чистого и солевого отсеков:

 

Cп=(nI*CIп+nII*CIIп)/Dк

 

Часть котловой воды из опускных труб выносных циклонов выводится на непрерывную продувку.

 

Все примеси питательной воды, поступающей в котел, выводятся из котла с паром и непрерывной продувкой. При этом в котловой воде концентрируются малолетучие примеси - прежде всего, соли натрия, затем кремнекислота, затем железо, - а газообразные примеси - кислород, аммиак и углекислота (в т.ч. и ее соли) - практически не обнаруживаются в котловой воде.

 

В целом, баланс поступления и вывода примесей в котле в рамках данного рассмотрения описывается уравнением:

 

Gпв*Cпв=Dк*Сп+y*Cy

 

или

 

(Dк+y)*Cпв=Dк*Сп+y*Cy

 

где Gпв=(Dк+y) - расход питательной воды на котел, Cпв - концентрация примеси в питательной воде, y - расход воды на непрерывную продувку, Cy=CIIкв - концентрация примеси в продувочной воде.

 

Кроме непрерывной продувки, производится и периодическая продувка котла из его нижних коллекторов (которые связывают опускные и подъемные трубы), предназначенная для вывода шламовых форм примесей (в основном железа).

 

Соли натрия, поступающие в котел, выводятся практически только с непрерывной продувкой. Поэтому солесодержание пит.воды на ее расход равно солесодержанию продувочной воды (котловой воды циклонов) на расход этой воды. По этому упрощенному балансу солесодержаний в пит. и продувочной воде зачастую и рассчитывают размер непрерывной продувки. Однако для точного расчета надо концентрации считать в г-молях и вычитать из правой части баланса (вывод солей с непр.продувкой) солесодержание, обусловленное дозированием фосфатов. Кроме того, если солесодержание определяется по электропроводности, то лучше оперировать с оттитрованными пробами, потому что щелочность вносит в этот показатель неэквивалентный вклад (подвижность OH- и H+ ионов в несколько раз больше подвижностей других ионов).

 

С точки зрения расчета баланса, концентрацией солей натрия в паре можно пренебречь. Однако с точки зрения солевого заноса турбин этой концентрацией уже нельзя пренебрегать. По ПТЭ регламентируется, прежде всего, содержание натрия и кремнекислоты в парах. По этим предельно допустимым по ПТЭ содержаниям натрия и кремнекислоты в паре рассчитывается (другими словами нормируется) солесодержание и кремнесодержание котловой воды. Основной вклад в соле- и кремнесодержание пара (порядка 70%) обусловлен котловой водой чистого отсека и зачастую ограничиваются нормированием только этой воды. Расчет предельно допустимых содержаний ведется по известным (заранее определенным или заданным) коэффициентам уноса и промывки.

 

Для натрия при Рб до 110 кгс/см2 коэффициент его уноса практически определяется механическим выносом капель котловой воды в пар. При нормальной работе внутрибарабанных циклонов этот вынос составляет лишь сотые доли процента. Hа промывочном листе, если он без дефектов, происходит дополнительная очистка пара от влаги (примерно, в два или более раза).

 

По кремневке ситуация несколько иная. Если при расчете выноса натрия часто пренебрегаем его молекулярным выносом, то для кремнекислоты, напротив, пренебрегаем капельным выносом и учитываем только молекулярный вынос. Последний существенно зависит от давления пара в барабане и от рH котловой воды (в книгах это можно посмотреть). Hо на практике более устойчивые зависимости получаются не от рH и даже не от гидратной щелочности (все это не очень надежные показатели, в особенности рH), а от общей щелочности котловых вод. Пар до промывки также проходит дополнительную очистку на промывочном листе по кремнекислоте - тоже

 

примерно в два или более раза.

 

Если обратиться к "святцам", то здесь можно насчитать чушь. Обычно утверждается, что пар после промывки по кремнекислоте соответствует молекулярному (то бишь, равновесному) коэффициенту выноса кремнекислоты в пар из промывочной воды. Однако для однобарабанного котла, с которым мы имеем дело, бал правит не равновесие, а кинетика перехода кремнекислоты из непромытого пара в воду на промывочном листе. Поэтому кпд промывочного листа в первом приближении остается постоянным и качество промытого пара по его кремнесодержанию определяется не кремнесодержанием воды на промывочном листе, а кремнесодержанием котловых вод и, прежде всего, кремнесодержанием котловой воды чистого отсека. В существенной мере подобные утверждения справедливы и применительно к промывке пара от других примесей. Практически или в пределах обычного это так. Hо если ситуация чрезвычайная - качество пара до промывки вдруг ухудшилось в десятки раз, - то в таком случае и кпд промывочного устройства возрастет в несколько раз. Поэтому промывочный лист мало полезен при очень хорошем качестве пара до промывки, но он и его исправность важны как элемент, обеспечивающий надежную работу котла.

 

Однако вернемся к обычной ситуации. Hа практике вынос кремнекислоты из котловых воды в пар до промывки раза в два больше, чем по стендовым и теоретически рассчитанным данным. Hо после промывки пар тоже улучшается примерно в два раза и итоговый коэффициент выноса можно уже сравнивать с теми данными, что приводятся в литературе (по лучевым диаграммам и т.п.).

 

Итак, пар нормируется по ПТЭ, а по коэффициентам выноса рассчитывается предельно допустимое качество котловых вод. Зная эти занормированные концентрации, можно посчитать соответствующее количество примеси, выводимой из котла с паром и непрерывной продувкой, и отсюда по балансу определить предельно допустимое качество питательной воды. При проектировании приходится обходиться теоретическими расчетами, а при эксплуатации все это уточняется по результатам теплохимических испытаний. Если по результатам этих испытаний удалось получить зависимости вида

 

СIкв_доп=f1(Cп_доп,y)

 

Спв_доп=f2(Cп_доп,y)

 

где Сп_доп, СIкв_доп, Спв_доп - предельно допустимые содержания примесей в паре, котловой воде чистого отсека и в питательной воде, и по ним рассчитать и построить соответствующие графические зависимости, то основная задача теплохимических испытаний выполнена.

 

Кроме солей натрия и кремнекислоты, в котел поступают соединения железа и меди. Порядка 70% соединений железа переходят в пар и осаждаются в котле. Поэтому роль непрерывной продувки в отношении этих соединений малосущественна (не стоит спасать котел от соед.железа большой продувкой). Впрочем, при пусках и в пусковые периоды это можно делать (а также чаще делать периодическую продувку). В отношении соединений меди ситуация подобна. Во всяком случае с медью тоже надо бороться не продувкой, а мерами против коррозии пароводяного тракта котла.

 

Все это, конечно, лишь в общем. Но если к этому научиться считать все балансы поступления-удаления примесей в котле, а еще плюс к этому для всей ТЭС, то может получиться и "высший пилотаж".

 

Copyright © 2009 - 2021 Алгоритмист | Правовая информация
Сделано в JustCreative | Карта сайта
Яндекс.Метрика