Водоподготовительная установка

Московский энергетический институт

(ТУ)

Лабораторная работа №4

Вспомогательное оборудование

ТЭЦ МЭИ

Группа: Э–12–09

Студент: Кизер К.Л.

Москва

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 Са²⁺, Mg²⁺ 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⁺ ßà Na⁺R^- + Н⁺;

2H⁺R^- + Ca²⁺ ßà Ca²⁺R^-₂ + 2H⁺, и т.д.

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

Н⁺ + НСО₃^- ßà Н₂СО₃ ßà СО₂Ó + Н₂О.

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^- + Cl^-ßà R⁺ Cl^- + ОН^-;

2R⁺OH^- + SO₄^2- ßà R⁺₂SO₄^2- + 2ОН^-, 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 (Са²⁺, Mg²⁺ 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.

 

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 1 последовательно подается в Н -катионитный фильтр первой ступени 3, ОН - анионитный фильтр пер­вой ступени 4 и далее в декарбонизатор 8. 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 (О₂ и СО₂) 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 необходимого для нагрева воды, количество водяного пара, транспортирую­щего газы из деаэрируемой воды (пар выпара).

 

 

Деаэрационная установка ТЭЦ (рис. 4.2) включает два деаэратора атмосферного давления (0,12 МПа) производительностью 75 т/ч. Каж­дый деаэратор состоит из деаэрационной колонки 11, 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) - химобессоленная 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 всосе 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 теплообменник, 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.