ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДЕАЭРАТОРОВ
Однако основной функцией термических деаэраторов является удаление из питательной воды коррозионно-активных газов. Такими газами являются кислород О2 и свободная двуокись углерода С02. Термический деаэратор (рис.7.1) состоит из деаэрационной колонки и бака
аккумулятора. Деаэрируемая вода подается в верхнюю, а греющий пар — в нижнюю часть колонки. Поступающая в бак-аккумулятор вода имеет температуру, близкую к температуре насыщения. Процесс дегазации воды в основном осуществляется в колонке, хотя и в баке-аккумуляторе за счет отстоя происходят частичное выделение мельчайших пузырьков газа и их удаление. Эффективность деаэрации воды в термических деаэраторах зависит от конструкции деаэраторов, давления, при котором происходит деаэрация, а также от режима эксплуатации.
Нагрев деаэрируемой воды до температуры насыщения еще не является
На эффективность деаэрации влияет также температура поступающей в деаэратор воды. С повышением температуры воды вязкость и поверхностное ее натяжение уменьшаются, скорость диффузии кислорода в слое воды возрастает и эффект деаэрации улучшается. Однако подавать в колонку воду с температурой, близкой к температуре насыщения, тоже не рекомендуется, поскольку это сокращает расход греющего пара и ухудшает условия вентиляции колонки. Минимальный нагрев воды в деаэраторе должен быть не ниже 5—6 °С. Нагрев на 10—15 °С следует считать оптимальным. На рис. 6.2 представлена зависимость остаточного содержания кислорода от расхода и температуры обогреваемой воды.
Низкая температура подаваемой воды вызывает перегрузку деаэратора. В этом режиме помимо высокого кислородосодержания наблюдается неустойчивая работа деаэратора, характеризующаяся появлением гидравлических ударов в колонке, сильной вибрацией деаэратора и связанных с ним трубопроводов. Нормальная и безопасная работа деаэратора поддерживается автоматическими регуляторами: уровня воды в баке-аккумуляторе; давления греющего пара, перелива, давления на трубопроводе сброса пара в конденсатор (для блоков с прямоточными котлами), а также двумя предохранительными клапанами.
Предохранительные клапаны должны быть рассчитаны на максимальный расход пара, поступающего в деаэратор, и отрегулированы на давление, не превышающее 1,15 рабочего.
Текущий контроль за работой деаэратора осуществляется по показаниям водоуказательных стекол, манометра для измерения давления в колонке, термометра для измерения температуры деаэрированной воды и кислородомера непрерывного действия. В блочных установках контроль за работой деаэратора ведется по приборам, установленным на БЩУ.
В задачу обслуживающего персонала помимо наблюдения за приборами контроля и автоматики входят систематическая продувка водомерных стекол, расхаживание вентилей и задвижек, отбор проб деаэрированной воды для последующего химического анализа.
Для обеспечения безопасной работы деаэрационной установки должна быть организована систематическая проверка предохранительных клапанов. При длительной безостановочной работе деаэратора опробование предохранительных клапанов должно производиться по специальному графику. Это не исключает опробования этих устройств при каждом пуске деаэрационной установки.
При рассмотрении вопросов пуска деаэратора в работу следует остановиться на двух случаях: пуске деаэратора с опорожненным баком-аккумулятором (после ремонта, внутреннего осмотра и т. д.) и при заполненном баке-аккумуляторе (вывод из резерва, пуск блока после непродолжительного останова).
В первом случае производится прогрев деаэратора паром, давление поднимается до полного в деаэраторах атмосферного типа (1,2 кгс/см 2 ) или до избыточного, равного 0,0196—0,049 МПа (0,2— 0,5 кгс/см 2 ), в деаэраторах повышенного давления, после чего в деаэратор подается вода. После заполнения бака-аккумулятора до нужной отметки давление плавно повышается до рабочего, включаются регуляторы давления, уровня и перелива.
При пуске блока с прямоточным котлом, когда в деаэратор подается пар от постороннего источника и сброс из пускового сепаратора, давление в нем на весь период пуска поддерживается на уровне 0,1175 МПа (1,2 кгс/см 2 ) регулятором давления. После включения блока в параллельную работу и набора нагрузки, при которой в отборе, питающем паром деаэратор, установятся необходимые параметры, давление в деаэраторе плавно поднимается до рабочего, после чего включаются регулятор давления и все другие автоматические устройства. Резервный источник питания деаэратора паром отключается.
Во втором случае воду в баке необходимо довести до температуры насыщения, т. е. вывести на режим деаэрации. Для этого необходимо собрать схему рециркуляции воды в деаэраторе и прокачивать по ней воду с одновременной подачей пара избыточного давления. При достижении водой температуры насыщения и необходимой степени деаэрации, определяемой по показаниям кислородомера, проводится заполнение котла водой (в блочных установках) или после подъема давления до рабочего — подключение деаэратора в параллельную работу (в установках неблочного типа).
Дата добавления: 2016-06-29 ; просмотров: 9084 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Объем и частота химического контроля водно-химического режима (ВХР) тепловых электростанций (ТЭС), предусмотренные данной Инструкцией, являются минимально необходимыми. При установлении объема химического контроля на конкретных электрических станциях допускается изменение его с увеличением частоты определения тех показателей, которые наиболее существенно влияют на экономичность и надежность теплосилового оборудования данной электростанции.
Объем химического контроля согласовывается с химической службой энергосистемы.
1.2. На основе данной Инструкции на тепловых электростанциях разрабатывается график по проведению химического контроля ВХР, соответствующий конкретным условиям эксплуатации.
1.3. График химического контроля содержит:
— перечень контролируемых потоков;
— периодичность ручного отбора и регистрации показаний автоматических приборов;
— периодичность проверки правильности показаний автоматических приборов.
1.4. Объем химического контроля на ТЭС пересматривается не реже одного раза в два года с учетом изменившихся условий эксплуатации, состояния оборудования, внедрения новых приборов и методов контроля.
2. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВХР
2.1. Целью химического контроля является быстрое выявление любых отклонений показателей качества теплоносителя от установленных для данного ВХР и причин этих отклонений с целью принятия мер к их ликвидации.
2.2. Объем химического контроля и требования к нему определяются:
— типом установленного на ТЭС основного оборудования, его состоянием и повреждаемостью;
— особенностями ВХР (составом и сезонной изменчивостью исходной воды, составом возвратных конденсатов от предприятий потребителей пара, схемами водоподготовительных установок добавочной воды и очистки конденсатов, режимами коррекционной обработки теплоносителя);
— оснащенностью приборами автоматического химического контроля.
2.3. Определение показателей качества среды осуществляется с помощью следующих видов контроля:
— автоматического непрерывного химического контроля регулируемых показателей качества теплоносителя (электрической проводимости и электрической проводимости Н-катионированной пробы; значения рН; содержания кислорода и натрия);
— ручного периодического химического контроля, применяемого для определения содержания в теплоносителе продуктов коррозии и ряда корректирующих присадок, установления источника загрязнения при нарушениях ВХР, поверки правильности показаний автоматических приборов, проведения эксплуатационного химического контроля при отсутствии или временной неисправности приборов автоматического контроля.
2.4. Пробоотборные устройства и пробоотборные линии обеспечивают представительность пробы, отбираемой для автоматического и ручного контроля.
На пробоотборных линиях с температурой среды более 40 °С, поступающих к приборам автоматического химического контроля, устанавливаются устройства подготовки пробы (УПП) в соответствии с техническим проектом систем оперативного химического контроля.
Для ручного отбора проб теплоносителя водопаровой тракт оборудуется отдельными пробоотборными устройствами и линиями. Не допускается использовать для ручного контроля сливы от автоматических приборов непрерывного действия.
Ручной контроль электрической проводимости и рН в питательной воде, свежем паре и его конденсате, а также аналогичных чистых потоках ТЭС осуществляют при подключении первичных преобразователей приборов непосредственно к точкам отбора проб, для чего используют переносные приборы или вывод проб в специальные помещения,
Длина пробоотборной линии должна быть минимальной в целях предотвращения осаждения примесей из пробы и запаздывания показаний.
При эксплуатационных режимах продувка пробоотборных линий выполняется 1 раз в декаду в течение 1 мин не менее чем за 1 ч до отбора пробы. Регулирование расхода пробы осуществляется также за 1 ч до отбора пробы.
При пусковых режимах после заполнения котла и постановки под давление контролируемого участка водопарового контура промывка пробоотборных линий производится в течение 1 мин после установления постоянного потока через нее.
2.5. Для осуществления химического контроля ТЭС оснащаются комплектом автоматических и лабораторных приборов отечественного и импортного производства, прошедших метрологическую аттестацию и экспертизу на соответствие условиям эксплуатации на ТЭС и имеющих следующие метрологические характеристики (таблица 1 ).
Чем определяется действительный объем химического контроля при эксплуатации деаэрационной установки
РУКОВОДЯЩИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ТЕРМИЧЕСКИХ ДЕАЭРАЦИОННЫХ УСТАНОВОК
ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ КОТЛОВ
СОСТАВЛЕНЫ Всесоюзным ордена Трудового Красного Знамени теплотехническим научно-исследовательским институтом имени Ф.Э.Дзержинского и Центральным научно-исследовательским и проектно-конструкторским котлотурбинным институтом имени И.И.Ползунова
Главным инженером Главного технического управления по эксплуатации энергосистем Министерства энергетики и электрификации СССР С.Молокановым;
Начальником Главкотлопрома Министерства тяжелого, энергетического и транспортного машиностроения СССР В.Лобановым
В «Руководящих указаниях по проектированию термических деаэрационных установок питательной воды котлов» рассмотрены физические основы процесса термической деаэрации воды и характеристики деаэрационных колонок разных типов, даны рекомендации по выбору схемы деаэрации воды, приведены данные по тепловому расчету деаэрационной установки и расчету гидродинамической устойчивости и выделения кислорода для различных типов колонок и барботажных устройств, а также рассмотрены вопросы параллельной работы деаэраторов, автоматизации и защиты деаэрационных установок.
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящие «Руководящие указания» (РУ) разработаны совместно Центральным научно-исследовательским котлотурбинным институтом (ЦКТИ) и Всесоюзным теплотехническим научно-исследовательским институтом (ВТИ) по заданию бывшего Государственного комитета Совета Министров СССР по автоматизации и машиностроению и рекомендации научно-технического совещания по термической деаэрации воды, состоявшегося в июне 1960 г. в Ленинграде.
РУ по проектированию термических деаэрационных установок в отечественной практике разработаны впервые.
В окончательной редакции РУ учтены отзывы заинтересованных заводов, проектных, наладочных организаций и ряда районных энергоуправлений.
Так как не по всем вопросам имелись достаточные исходные материалы, отдельные разделы были составлены с различной степенью полноты. Дополнение и уточнение содержащихся в них рекомендаций будут производиться при периодических пересмотрах РУ по мере накопления новых данных.
Выход в свет настоящих РУ должен способствовать более совершенному проектированию деаэрационных установок. Изложенные в них общие методические указания должны учитываться и при модернизации действующих установок.
При разработке ВТИ § 7-3 были использованы материалы Уралэнергометаллургпрома (Г.П.Сутоцкий).
Руководство работой по составлению материалов, представленных ВТИ, осуществлялось Л.Д.Берманом, принимавшим также участие в согласовании совместной с ЦКТИ редакции РУ.
Руководство работой по составлению материалов, представленных ЦКТИ, и согласование совместной с ВТИ редакции РУ выполнены Ю.М.Шубниковым при участии В.А.Пермякова и И.И.Оликера.
ВВЕДЕНИЕ
Деаэрация воды широко применяется в качестве основного метода борьбы с коррозией пароводяного тракта и тепломеханического оборудования тепловых электростанций, промышленных и районных отопительных котельных. Непрерывно возрастающий объем строительства конденсационных электростанций и ТЭЦ большой мощности, а также расширение области применения деаэрации воды в котельных, сжигающих природный газ и мазут, приводят к резкому увеличению потребности народного хозяйства в деаэрационном оборудовании. Наряду с этим все более повышаются требования к качеству питательной воды паровых котлов всех типов и параметров.
В связи с этим возникла настоятельная необходимость разработки РУ по проектированию термических деаэрационных установок, основывающихся на результатах новейших исследований и обобщении накопленного опыта проектирования и эксплуатации этих установок. Руководящие указания предназначаются для заводов и проектных организаций, а также для наладочных организаций, работающих в этой области.
В Советском Союзе и за рубежом преимущественное применение получил термический метод дегазации воды при давлении как выше, так и ниже атмосферного. Термическая дегазация (деаэрация), осуществляемая в деаэраторах различных конструкций, а иногда также в конденсаторах паровых турбин, достаточно эффективна и сохраняет основное значение при применении наряду с ней химического связывания кислорода и двуокиси углерода (присадки гидразина и аминирование). Это и послужило основанием для ее рекомендации в ГОСТ 9654-61.
В данных РУ рассматриваются только деаэраторы, работающие при постоянном давлении выше атмосферного.
В течение многих лет во ВТИ и ЦКТИ проводились исследования рабочего процесса и гидродинамической устойчивости термических деаэраторов. Эти исследования велись на лабораторных установках с одиночной струей и каскадом струй (ЦКТИ), на опытных колонках с насадками (ВТИ) и на промышленных установках электростанций (ЦКТИ и ВТИ). Полученные опытные данные и методические работы, выполненные ЦКТИ и ВТИ, послужили основанием для разработки рекомендуемой в РУ методики расчета термических деаэрационных аппаратов различных конструкций. Основные работы, использованные при составлении РУ, приведены в прилагаемом списке литературы.
Новые нормы качества питательной воды, установленные ГОСТ и ПТЭ, предусматривают необходимость глубокого удаления из нее наряду с кислородом также свободной и «связанной» двуокиси углерода.
Необходимость удаления «связанной» двуокиси углерода (продукта термического разложения бикарбоната натрия) возникает при больших добавках в цикл химически обработанной воды, что характерно для ТЭЦ и котельных с большими потерями конденсата пара, отпускаемого на производство.
При большом расходе добавочной воды, обработанной по методу Н-Na-катионирования, деаэраторы со струйными и насадочными колонками не обеспечивают удаления свободной двуокиси углерода в соответствии с требованиями ГОСТ 9654-61. Эти требования могут быть выполнены при указанных условиях в случае дополнительного осуществления барботажа воды паром. Применение барботажа позволяет благодаря значительному увеличению поверхности контакта пара и воды, турбулизации последней и пр. достигнуть практически полного (до «следов») удаления свободной двуокиси углерода и определенной степени термического разложения содержащегося в воде бикарбоната натрия, зависящей от давления в деаэраторе, времени пребывания воды в нем, начальной бикарбонатной щелочности и расхода пара на барботаж.
В настоящих РУ по вопросу удаления из воды двуокиси углерода вследствие недостаточной его изученности приводятся лишь некоторые соображения, которые следует учитывать при проектировании деаэрационных установок. Ввиду небольшого количества данных по тепло- и массообмену в барботажных устройствах дается только методика расчета их гидродинамического режима, обеспечивающего устойчивую работу устройства и одновременно достаточную деаэрацию воды.
Важное значение при проектировании деаэрационной установки имеют вопросы схем параллельного включения деаэраторов, комплексной автоматизации и защиты. Рекомендации по этим вопросам, содержащиеся в данных РУ, основываются на материалах ОРГРЭС, ВТИ и ЦКТИ.
Вопросы расчетов элементов деаэраторов на прочность в РУ не рассматриваются.
Глава 1
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА ТЕРМИЧЕСКОЙ ДЕАЭРАЦИИ ВОДЫ
§ 1-1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССА
Источниками появления растворенных (абсорбированных) газов в питательной воде паровых котлов являются добавочная вода, аэрированные конденсаты и дренажи. Добавочная химически обработанная вода из-за предшествующего длительного контакта с атмосферой насыщена компонентами воздуха, в том числе кислородом и двуокисью углерода, а в случае применения Na- или Н-Na-катионитового метода умягчения воды содержит как свободную, так и «связанную» двуокись углерода. Конденсатные и дренажные потоки могут содержать газы, попадающие туда вследствие присосов воздуха на вакуумных участках пароводяного тракта и аэрации дренажей в открытых дренажных баках.
Термическая деаэрация представляет собой сложный процесс неизотермической десорбции газа, сопровождающейся конденсацией пара на поверхности жидкой фазы.
В связи с тем, что на деаэраторы ГОСТ 9654-61 и нормами качества питательной воды возложены дополнительные функции по удалению свободной и «связанной» двуокиси углерода (термическое разложение NaHCO ), более правильно называть теперь этот аппарат дегазатором.
Статика процесса десорбции основывается на законах равновесия между жидкой и газовой фазами. В общем случае условия совместного существования фаз определяются наличием динамического равновесия между ними, подчиняющегося правилу фаз. Согласно этому правилу при определенных давлении и температуре некоторому составу одной из фаз соответствует определенный «равновесный» состав второй фазы. Если содержание какого-либо компонента в газовой фазе выше равновесного, то он переходит в жидкую фазу, и наоборот. Состояние динамического равновесия между фазами устанавливается при продолжительном времени соприкосновения фаз.
В условиях деаэрационных установок растворы газов могут считаться бесконечно разбавленными. В этом случае переход того или иного компонента из жидкой фазы в газовую не зависит от наличия в растворе других компонентов и определяется лишь содержанием в растворе данного компонента. Для растворов газов, критическая температура которых ниже температуры раствора, вследствие чего они могут конденсироваться при этой температуре, применим закон Рауля: равновесное парциальное давление компонента над раствором пропорционально его молярной доле в жидкости, т.е.
, (1-1)
— молярная доля компонента.
Если же температура газа при рассматриваемых условиях выше критической, то равновесие определяется законом Генри:
, (1-1а)
Из закона Генри следует, что при равновесии массовая концентрация, или растворимость компонента, составляет
— молекулярный вес растворителя, кг/моль;
— удельный вес растворителя, кг/м ;
, 1/м, (1-3)
Рис.1-1. Значение коэффициента абсорбции водой кислорода, азота, двуокиси углерода
Коэффициент абсорбции кислорода в воде при давлении его 760 мм рт.ст.
и различных температурах
1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Объем и частота химического контроля водно-химического режима (ВХР) тепловых электростанций (ТЭС), предусмотренные данной Инструкцией, являются минимально необходимыми. При установлении объема химического контроля на конкретных электрических станциях допускается изменение его с увеличением частоты определения тех показателей, которые наиболее существенно влияют на экономичность и надежность теплосилового оборудования данной электростанции.
Объем химического контроля согласовывается с химической службой энергосистемы.
1.2. На основе данной Инструкции на тепловых электростанциях разрабатывается график по проведению химического контроля ВХР, соответствующий конкретным условиям эксплуатации.
1.3. График химического контроля содержит:
— перечень контролируемых потоков;
— периодичность ручного отбора и регистрации показаний автоматических приборов;
— периодичность проверки правильности показаний автоматических приборов.
1.4. Объем химического контроля на ТЭС пересматривается не реже одного раза в два года с учетом изменившихся условий эксплуатации, состояния оборудования, внедрения новых приборов и методов контроля.
2. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К ОРГАНИЗАЦИИ ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВХР
2.1. Целью химического контроля является быстрое выявление любых отклонений показателей качества теплоносителя от установленных для данного ВХР и причин этих отклонений с целью принятия мер к их ликвидации.
2.2. Объем химического контроля и требования к нему определяются:
— типом установленного на ТЭС основного оборудования, его состоянием и повреждаемостью;
— особенностями ВХР (составом и сезонной изменчивостью исходной воды, составом возвратных конденсатов от предприятий потребителей пара, схемами водоподготовительных установок добавочной воды и очистки конденсатов, режимами коррекционной обработки теплоносителя);
— оснащенностью приборами автоматического химического контроля.
2.3. Определение показателей качества среды осуществляется с помощью следующих видов контроля:
— автоматического непрерывного химического контроля регулируемых показателей качества теплоносителя (электрической проводимости и электрической проводимости Н-катионированной пробы; значения рН; содержания кислорода и натрия);
— ручного периодического химического контроля, применяемого для определения содержания в теплоносителе продуктов коррозии и ряда корректирующих присадок, установления источника загрязнения при нарушениях ВХР, поверки правильности показаний автоматических приборов, проведения эксплуатационного химического контроля при отсутствии или временной неисправности приборов автоматического контроля.
2.4. Пробоотборные устройства и пробоотборные линии обеспечивают представительность пробы, отбираемой для автоматического и ручного контроля.
На пробоотборных линиях с температурой среды более 40 °С, поступающих к приборам автоматического химического контроля, устанавливаются устройства подготовки пробы (УПП) в соответствии с техническим проектом систем оперативного химического контроля.
Для ручного отбора проб теплоносителя водопаровой тракт оборудуется отдельными пробоотборными устройствами и линиями. Не допускается использовать для ручного контроля сливы от автоматических приборов непрерывного действия.
Ручной контроль электрической проводимости и рН в питательной воде, свежем паре и его конденсате, а также аналогичных чистых потоках ТЭС осуществляют при подключении первичных преобразователей приборов непосредственно к точкам отбора проб, для чего используют переносные приборы или вывод проб в специальные помещения,
Длина пробоотборной линии должна быть минимальной в целях предотвращения осаждения примесей из пробы и запаздывания показаний.
При эксплуатационных режимах продувка пробоотборных линий выполняется 1 раз в декаду в течение 1 мин не менее чем за 1 ч до отбора пробы. Регулирование расхода пробы осуществляется также за 1 ч до отбора пробы.
При пусковых режимах после заполнения котла и постановки под давление контролируемого участка водопарового контура промывка пробоотборных линий производится в течение 1 мин после установления постоянного потока через нее.
2.5. Для осуществления химического контроля ТЭС оснащаются комплектом автоматических и лабораторных приборов отечественного и импортного производства, прошедших метрологическую аттестацию и экспертизу на соответствие условиям эксплуатации на ТЭС и имеющих следующие метрологические характеристики (таблица 1 ).