Вспомогательное оборудование ТЭЦ МЭИ

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 Са, Mg 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⁺ <-» Na⁺R~ + Н⁺; 2H⁺R~ + Са²⁺ <-» Ca²⁺R~₂ + 2Н⁺, и т.д.

Часть выделяющихся в воду ионов водорода реагирует с бикарбо­нат-ионами, имеющимися в воде. При этом образуется углекислый газ и вода

Н⁺ + НС0₃~ <-» Н₂СОз <-> С0₂Т + Н₂0. 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" + Cf <-» R⁺Cf + ОН";

2R⁺OH~ + S0₄^2_ <-> R⁺₂S0₄²" + 20Н", 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

 

2+

2+

(Са, Mg 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.

Рис.4.1. Принципиальная схема установки обессоливания воды

/-насос; 2-расходомер; З-Н-фильтры 1-й ступени; 4-ОН-фильтры 1-й ступени;

5-декарбонизатор; б-вентилятор; 7- дренажный бак-бак декарбонизованной

воды; 8-насосы обессоленной воды; 9- Н-фильтр 2-й ступени; /0-ОН-фильтр;

//-бак взрыхления Н-фильтров; /2-бак взрыхления ОН-фильтров; 13-

бак-нейтрализатор; /4-раствор H2SO4; /5-раствор NaOH:

/б-отвод обессоленной воды в деаэратор

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 / последовательно подается в Н -

 

катионитный фильтр первой ступени J, ОН - анионитный фильтр пер­вой ступени 4 и далее в декарбонизатор <Г 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 (Ог и СОг) 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 необхо-

димого для нагрева воды, количество водяного пара, транспортирую­щего газы из деаэрируемой воды (пар выпара).

Рис. 4.2. Схема деаэрационной установки

/-отвод деаэрированной воды к питательным насосам: 2-аккумуляторный бак:

J-указатель уровня; 4-гидрозатвор; 5-предохранительный клапан; 6-подвод

дренажа из ПДВ; 7-подвод добавочной воды; Я-охладитель выпара; 9-регуля-

тор уровня: /fl-выпар; //-колонка деаэратора: /2-водораспределитель: 13-

подвод основного конденсата: /-/-парораспределитель; /_5-регулятор давления:

/6-подвод феющего пара; / 7-подвод дренажей паропроводов: /5-сливной

трубопровод

Деаэрационная установка ТЭЦ (рис. 4.2) включает два деаэратора атмосферного давления (0,12 МПа) производительностью 75 т/ч. Каж­дый деаэратор состоит из деаэрационной колонки //. 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) - химо-бессоленная 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 всасе 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 тепло-

обменник, 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.

4.3. Сетевая подогревательная установка

Сетевая подогревательная установка (рис.4.3) предназначена для производства и отпуска тепловой энергии на нужды отопления, горяче­го водоснабжения и вентиляции. Она состоит из двух сетевых подогре­вателей (бойлеров) 5, включенных параллельно по воде и по пару, двух сетевых 6 и двух конденсатных 2 насосов (по одному рабочему и ре­зервному). Поверхность нагрева каждого сетевого подогревателя равна 200 м².

Рис. 4.3. Принципиальная тепловая схема теплофикационной ус­тановки

/-линия подвода сетевой воды; 2-линия подачи конденсата в деаэраторы; 3- охладитель конденсата; ^-сетевой насос; 5-сетевой подогреватель; 6-отвод не­конденсирующихся газов к эжектору; 7-уравнительная линия: 8-линия слива конденсата; 9-линия слива конденсата: /0-дренажный насос: //-коллектор отборного пара; /2-линия подачи сетевой воды тепловому потребителю

 

 

Сетевой подогреватель представляет собой вертикальный парово­дяной теплообменник, состоящий из корпуса, верхней и нижней водя­ных камер и трубной системы с двумя трубными досками. В водяную камеру сетевым насосом подается вода из обратной линии теплосети. Вода движется внутри прямых латунных трубок диаметром 19/17 мм, нагреваясь за счет теплоты конденсации греющего пара, омывающего трубки снаружи. Конденсат греющего пара сетевых подогревателей откачивается конденсатными насосами в деаэраторы питательной во­ды.

В холодное время года, когда температура конденсата греющего пара превышает температуру воды в деаэраторах или близка к ней, во избежание возможного вскипания конденсата и нарушения режима работы деаэраторов предусмотрена возможность охлаждения конден­сата сетевой водой в охладителе 3.

Задаваемые в зависимости от температуры наружного воздуха рас­ход, давление и температура пара поддерживаются автоматически сис­темой регулирования турбины. Сетевая вода в бойлерах может нагреть­ся от 40-70 С до 70-120 С. При этом тепловая нагрузка ТЭЦ МЭИ может достигать 18-20 МВт.

Техническое водоснабжение

Основными потребителями технической воды на ТЭЦ являются конденсаторы турбин (более 90 % потребности в воде). Коме того, тех­ническая вода требуется для масло- и газоохладителей генераторов, подготовки добавочной воды для восполнения потерь пара и конденса­та и подпитки теплосети, для охлаждения подшипников.

На ТЭЦ МЭИ применяется замкнутая оборотная система техниче­ского водоснабжения с градирнями (рис.4.4), которая включает две противоточные башенные градирни 2, 3 с естественной тягой, четыре насоса 7, водоприемник 5, трубопроводы и водоводы, соединяющие оборудование. Контур циркуляции заполняется водопроводной водой, которая используется также для поддержания уровня воды в водопри­емнике 5.

Циркуляционная вода, пройдя конденсаторы турбин, подается в градирни, где охлаждается и вновь поступает в конденсаторы. Для обеспечения циркуляции воды в отдельном помещении установлены насосы, работающие параллельно на общий коллектор. В зависимости от режима работы циркуляционные насосы могут включаться в работу одновременно или раздельно в любой комбинации для обеспечения

необходимого расхода воды (производительность насосов составляет 1040, 800 и 2x388 м³/ч).

Рис. 4.4. Схема трубопроводов циркуляционной воды турбоагрегата № 1

/-подвод воды из водопровода. 2. 3-градирни. 4 ■ продувка градирен. 5- водоприсмник пиркнасосов. б-водоводяной эжектор. 7-циркуляционные насо­сы, S-воздухоохладитель, 9-маслоохладители. /fl-бак водоструйного эжекто­ра. //-конденсатор турбины. /2-линия опорожнения конденсатора

Для поддержания необходимых температурных режимов преду­смотрено двойное питание охлаждающей водой масло- и воздухоохла­дителей: регулирование температуры воды в них может осуществлять­ся также подмешиванием более холодной водопроводной воды. Для увеличения пропускной способности сливных линий в насосной уста­новлен водоводяной эжектор б, работающий на воде, поступающей из напорной линии циркнасосов.

Основными элементами градирни (рис. 4.5) являются корпус вы­тяжной башни /, водораспределительное устройство 2, оросительное устройство 3, каркас оросителя -/. водосборный бассейн 5, воздухона-правляющие щиты б.

Циркуляционная вода подается на высоте +7,6 м в напорное водо­распределительное устройство градирни, состоящее из металлических труб с раструбными отражательными полимерными соплами. Сопла обеспечивают развитой факел разбрызгивания и достаточно равномер-

ное распределение воды по площади оросительного устройства 3, изго­товленного из полимерных блоков пленочного типа.

Воздух в градирню поступает через окна в нижней части башни, доступ его регулируется положе­нием щитов 6. Контактируя с во­дой, атмосферный воздух нагрева­ется, и за счет естественной тяги в вытяжной башне поднимается вверх.

Каждая градирня имеет про­изводительность 1250 м /ч и рас­считана на охлаждение циркуля­ционной воды на 10 С при тем­пературе на входе до 40 С.

Рис. 4.5. Основные элементы конструкции градирен

/-вытяжная башня; 2-водораспределительное устройство; 3-блоки ороситель­ного устройства; -/-каркас оросителя; 5-водосборный бассейн: 6-воздухона-

правляюшие щиты

Летом вода в градирнях охлаждается преимущественно за счет ис­парения (80-90 %), в зимнее время - в основном за счет конвективного теплообмена. Глубина охлаждения воды зависит от гидравлической

плотности "дождя" (м /ч) /м и тепловой нагрузки градирни (произве­дение гидравлической нагрузки на перепад температур), температуры наружного воздуха и влажности, скорости воздуха в оросительных уст­ройствах и т.д.

Для поддержания концентрации растворенных в воде солей на уров­не, не допускающем отложения их на поверхностях нагрева конденса­торов, воздухо- и маслоохладителей, из водосборного бассейна градир­ни осуществляется продувка. Потери воды с продувкой, а также с испа­рением воды и с уносом капельной влаги воздухом, восполняются го­родской водопроводной водой.

Литература