 |
Деаэраторы
|
|
|
|
Основной функцией термических деаэраторов на ТЭС является удаление из воды растворенных агрессивных газов (кислорода и углекислоты). В зависимости от рабочего давления деаэраторы подразделяются [27, 34] на вакуумные (типа ДВ), работающие при давлении 0, 0075― 0, 05 МПа, атмосферные (типа ДА), работающие при давлении 0, 12 МПа, и повышенного давления (типа ДП) с рабочим давлением 0, 6― 0, 7 МПа, реже 0, 8― 1, 2 МПа.
Маркировка деаэраторов: ДВ, ДА, ДП – тип; -800 (номинальная производительность, т/ч
Деаэраторы первых двух типов применяются на ТЭС для дегазации подпиточной воды теплосетей или воды в тракте химической водоподготовки. Наибольшее значение для работы электростанций имеют деаэраторы повышенного давления, входящие в состав тепловой схемы ПТУ и выполняющие три основные функции:
· деаэрации конденсата, поступающего из ПНД;
· повышения температуры конденсата до температуры насыщения, соответствующей давлению в деаэраторе;
· создания запаса питательной воды для котлов.
Первые две из перечисленных функций выполняет деаэрационная колонка, третью—аккумуляторный бак, на который устанавливается деаэрационная колонка.
Струйные деаэраторы представляют собой аппараты, в которых вода системой дырчатых тарелок разделяется на струи, стекающие каскадами сверху вниз. Навстречу струям воды движется пар. Характер обтекания паром струй приближается к поперечному. К аппаратам этого типа относятся деаэраторы с деаэрационными колонками ДП-400 и ДП-800, установленные на энергоблоках 150, 200 и 500 МВт.
На слайде представлена конструкция струйной колонки ДП-800. В верхней части колонки находится смесительно-распределительное устройство 10, в которое введены патрубки основного и резервного конденсата 1 и 5, а также от уплотнений питательных насосов 2. Через горловину 12 вода сливается на струйные тарелки 11, расположенные в нижней части колонки; расстояние между тарелками 1200 мм. Через отверстия нижней тарелки вода струями сливается через горловину в бак-аккумулятор. Греющий пар и пар от штоков клапанов турбины поступают в колонку через коллекторы 7 и 8, которые расположены под нижней тарелкой. Омывая стекающие с тарелок струи, греющий пар частично конденсируется, а его меньшая часть вместе с газами удаляется через патрубок 13 в охладитель выпара. Конденсат ПВД подается в бак-аккумулятор.
|
|
|
Рис. Деаэрационная колонка ДП-800
1—подвод основного конденсата, 2—подвод воды от уплотнений питательного насоса, 3, 4, 9—резервный патрубок, 5—повод резервного конденсата, 6—люк, 7—парораспределительный коллектор, 8—подвод пара от штоков клапанов турбины, 10—смесительно—распределительное устройство, 11—струйные тарелки, 12—горловина верхней части колонки, 13—отвод выпара
В колонках пленочного типа разделение воды на пленки осуществляется с помощью различных насадок. Деаэрируемая вода в виде тонкой пленки стекает по поверхности насадки сверху вниз, а пар движется снизу вверх, т. е. имеет место противоток. В деаэраторах используются два типа насадок: упорядоченная и неупорядоченная.
Упорядоченную насадку выполняют из вертикальных, наклонных, зигзагообразных листов, а также из укладываемых правильными рядами колец, цилиндров или других элементов. Для более равномерного орошения вертикальных листов целесообразно предусматривать перераспределение воды по высоте насадки. Для этой цели листы собираются в укладываемые друг над другом пакеты, причем направление листов в двух смежных пакетах изменяется на 45― 90°. Такую насадку часто называют хордовой. Если вертикальные листы по всей высоте насадки не меняют направление, то насадку называют плоскопараллельной.
|
|
|
Основное преимущество колонок с упорядоченной насадкой—возможность работы с высокими плотностями орошения, порядка 200― 300 т/(м2⋅ ч), при значительных подогревах деаэрируемой воды (20― 30°С) и барометрическом (атмосферном) давлении. Такие колонки могут быть использованы для деаэрации неумягченной воды. Основной областью их применения является дегазация подпиточной воды тепловых сетей при необходимости получения в ней остаточного содержания кислорода не выше 50 мкг/кг. Для лучшего удаления кислорода требуется большая высота слоя насадки—2― 3 м.
Деаэраторы этого типа могут применяться для деаэрации питательной воды котельных установок с давлением пара не выше 1, 4 МПа (14 кгс/см2).
Слайд 13
Неупорядоченная (или нерегулярная) насадка выполняется из небольших элементов той или иной формы, засыпаемых в аппарат без всякого порядка, что и определяет ее название. Элементы такой насадки могут иметь форму обычного кольца, кольца с продольными и спиральными перегородками, пропеллера, шара, седла, греческой буквы омега и др. При прочих равных условиях неупорядоченная насадка допускает меньшую предельную гидравлическую нагрузку, чем упорядоченная насадка или струйная колонка, но зато обеспечивает более высокий объемный коэффициент массоотдачи и соответственно меньшее остаточное содержание газов в воде.
Эффективной формой элемента для неупорядоченной насадки является омегаобразная форма с отверстиями. Ее удельная поверхность достигает 190― 195 м2/м3. Допустимая плотность орошения такой насадки при подогреве воды на 40°С составляет 90― 110 т/(м2⋅ ч).
Колонки с неупорядоченными насадками, вплоть до колонок производительностью 500 т/ч, имеют заметное преимущество по высоте перед колонками струйного типа. При больших производительностях и необходимости сопряжения колонки с баком-аккумулятором это преимущество уменьшается. Так, при допускаемой плотности орошения 110 т/(м2⋅ ч) диаметр колонки приближается к диаметру транспортабельного бака-аккумулятора. Вследствие этого для сопряжения такой колонки с баком приходится вводить переходный патрубок, который, в свою очередь, требует для колонок повышенного давления установки дополнительного нижнего днища. Возможна также установка на одном баке двух колонок меньшей производительности.
|
|
|
В энергетике получили широкое распространение колонки ДП-320 и ДП-500 с омегаобразной насадкой из нержавеющей стали с отверстиями. Конструкция деаэрационной колонки ДП-320 приведена на рис.
Колонка состоит из разъемного корпуса 3 и крышки 9, водораспределительного устройства 7, слоя омегаобразной насадки с отверстиями 4 и коллектора 2 ввода пара. В колонке предусмотрены патрубки: для ввода конденсата турбины 6, греющего пара 1, пара от штоков клапанов турбин 22, для отвода выпара 11. Конденсат подогревателей высокого давления вводится непосредственно в бак-аккумулятор.
В крышке корпуса расположено водораспределительное устройство 7, образованное листами 14, 16 и цилиндрической перегородкой 15. Для вывода воды в открытую водяную камеру, образованную листом 16 и цилиндрической перегородкой 13, предусмотрены два отверстия 12. После того как уровень воды достигает верха перегородки 13, вода переливается на перфорированную распределительную тарелку 17, которая должна обеспечить равномерное распределение воды по всему сечению расположенной ниже насадки. Насадка из омегаобразных ячеек засыпается на плетеную сетку 19 с фиксированной ячейкой. Сетка изготовляется из нержавеющей проволоки диаметром 3 мм и закрепляется по окружности двумя кольцами 20. Слой насадки опирается на решетку 21, которая расположена на кольце, приваренном к корпусу колонки.
Для предупреждения выноса элементов насадки потоком пара насадка сверху ограничена сеткой. Для предотвращения отбрасывания элементов насадки паром к корпусу колонки, а также выпучивания нижних сеток внутри насадочного слоя установлен каркас 18 из двух концентрических обечаек с радиальными перегородками. Пар подводится в нижнюю часть колонки через специальные патрубки 1 и 22 и распределяется посредством кольцевого короба 2 с равномерно расположенными в нем щелевыми отверстиями. Для равномерного отвода выпара в водяной распределительной камере имеется ряд патрубков 10. Выпар с периферии колонки отводится через смесительные трубы 8 в смесительном устройстве, в которое свободно входят патрубки 5.
|
|
|
Слайд 14
В деаэраторах струйно-барботажного и барботажного типов поток пара, который вводится в слой воды, подвергается дроблению на пузыри. Преимуществом деаэраторов барботажного типа является их компактность при высоком качестве деаэрации. Благодаря вводу пара в слой воды происходит некоторый перегрев ее относительно температуры насыщения, соответствующей давлению в паровом пространстве над поверхностью воды. При движении увлекаемой пузырьками пара воды вверх происходит ее вскипание, способствующее лучшему выделению из раствора не только кислорода, но и углекислоты.
На рисунке представлена конструктивная схема колонки струйно-барботажного деаэратора ДП-2000. В конструкции этой колонки используется двухступенчатая деаэрация воды. Подвод основного конденсата производится сверху, что позволяет сократить вертикальные размеры колонки и более рационально разместить перфорацию у распределительной тарелки, совмещенной здесь с водосмесительным устройством. Выпар отводится через перфорированную трубу и верхний патрубок 4. Паровой коллектор 10 также выполнен в виде перфорированной трубы и введен в переходной патрубок, соединяющий колонку с баком. Над барботажным устройством установлена перепускная тарелка 6. Барботажный лист 14 разбит на три кольцевые перфорированные зоны, ограниченные снизу разновысокими кольцевыми перегородками. При минимальной нагрузке деаэратора работает первая (внутренняя) зона. При возрастании расхода пара паровая подушка под барботажным листом увеличивается и в работу включаются дополнительно вторая, а затем и третья зоны перфорации. При уменьшении тепловой нагрузки деаэратора вода с барботажного листа через внешний кольцевой канал поступает в нижнюю часть барботажного отсека, уровень воды в нем поднимается, и зоны перфорации перекрываются в обратном порядке. При работе деаэратора пар в барботажном отсеке движется от центра к периферии листа, а в струйном отсеке—от периферии к центру. Вода, прошедшая обработку на барботажном листе, через гидрозатвор сливается в бак-аккумулятор. При этом вода разбрызгивается и снимает перегрев поступающего через коллектор греющего пара.
Слайд 15
Аккумуляторные баки деаэраторов, предназначенные для окончательной деаэрации и создания аварийного запаса питательной воды, выпускаются с полезной емкостью 65― 185 м3 на рабочее давление от 0, 12 до 0, 7 МПа.
|
|
|
Запас воды в баках деаэраторов блочных установок должен обеспечивать питание котлов при полной нагрузке в течение 3, 5 мин, а на неблочных ТЭС ― 7 мин. Наружный диаметр для всех деаэраторных баков принят равным 3442 мм при толщине стенки 16 мм. Баки могут иметь длину от 9 до 24 м.
На рис. представлен бак вместимостью 120 м3 для деаэратора ДП-2200А. Это горизонтальный сосуд цилиндрической формы, устанавливаемый на двух катковых опорах со средним неподвижным упором между ними. Бак предназначен для создания резерва питательной воды и компенсации небаланса между расходом питательной воды в котлы и основного конденсата турбины с учетом добавочной воды; кроме того, в баке-аккумуляторе происходит также удаление оставшихся в воде коррозионно-агрессивных и инертных газов.
Рис. Бак-аккумулятор вместимостью 120 м3 для деаэратора ДП-2200А.
1 —штуцер расходный, 2 —штуцер сливной, 3—для уравнительного трубопровода, 4—для уравнительного паропровода, 5—аварийный подвод основного конденсата, 6—люк, 7 —штуцер технологический, 8—штуцер резервный, 9 —питательная вода после гидропривода, 10—патрубок датчика перелива, 11—дренаж, 12—штуцер нижний бачка забора импульса, 13—штуцер верхний бачка забора импульса, 14—отвод для водоуказательных стекол, 15—отвод к импульсному клапану, 16—штуцер импульсного регулятора перелива, 17—горловина слива воды из колонки
Деаэрированная вода подводится в бак из деаэрационной колонки, расположенной по центру бака. В нижней части бака имеется штуцер 2 для его опорожнения. Внутри деаэраторного бака установлено переливное устройство, воронка которого находится на отметке максимально допустимого уровня воды от оси бака. В бак подводятся следующие основные потоки:
· конденсат ПВД;
· питательная вода по линиям рециркуляции питательных насосов;
· питательная вода по линии рециркуляции впрысков.
Из бака отводятся пар на уплотнения турбины и деаэрированная вода к питательным насосам.
Баки, предназначенные для других типов колонок ДП, отличаются от бака, приведенного на рис. , лишь габаритными размерами.
|
|
|
