При известковании жесткость уменьшается да 1 мг/л
При обработке содой достигается умягчение до 200 мг/л
Обработка воды по методу катионного обмена.
Катионирование – процесс обмена катионов между веществами, растворенных в воде, и твердыми нерастворимыми веществом, погруженного в эту воду и называемый катионом.
Существует три процесса катионирования:
- натрий-катионирование (NaR)
- водород-катионирование (HR)
- амоний-катионирование (NH4R)
Катион, который катионит отдает в раствор в замен поглощаемых катионитов, называется обменным. Например при натрий-катионировании – обменный катион - натрий.
R – сложный радикал (комплекс) катионита, нерастворимый в воде.
Ca(NCO3)2 + 2NaR = CaR2 + 2NaHCO3
CaSO4 +2NaR = CaR2 + Na2SO4
CaSO4 +2HR = CaR2 + H2SO4
Для того чтобы избавиться от всех солей применяют анионитовые фильтры (RаOH). При пропуске воды через RаOH вода полностью освобождается от всех солей – химическое обессоливание.
H2SO4 +2RaHO = Ra2SO4 + 2H2O
Полное избавление воды от солей может осуществить и термическим способом – дистилляция, которая происходит в испарительных установках. В испарители подается первичный пар и обработанная вода. Вода кипит и получается вторичный пар уже без солей. Дальше пар проходит через охладитель и получается чистая вода. Испарительная установка состоит из испарителя и охладителя.
Рисунок 60.
В качестве испарителя может быть использована либо один из регенеративных отборов, либо специальный теплообменник (охладитель). Для того чтобы снизить количество первичного пара на получение 1 кг вторичного пара применяют 2-х или 3-х ступенчатую испарительную установку, где для последующих ступеней в качестве первичного пара используется вторичный пар предыдущей установки.
1 ступень: 1 кг первичного пара = 1 кг вторичного
2 и 3 ступени: приблизительно 0,6 кг первичного пара = 1 кг вторичного пара.
Удаление растворенных газов в воде.
1) деаэрация – термический метод обработки информации. Деаэратор может быть включен в схему либо имея собственный отбор либо в качестве предвключенного. Последний способ предпочтительней, т.к. при изменении нагрузки турбины давление пара может меняться и при прямой схеме давление в деаэраторе будет также меняться, а это нежелательно
2) химический способ – в конденсат добавляют реагент, который связывается с кислородом, растворенным в воде, образуется гидрозил N2H4– сильный яд.
Для поддержания режима работы парогенератора с барабанами применяется продувка (непрерывная или периодическая) При непрерывной продувке некоторое количество воды отводится из барабана парогенератора с тем, чтобы обеспечить постоянный солевой баланс котловой соды.
Лекция 20.
Элементы развернутых тепловых схем.
Технологическая структура ТЭС определяется соотношением мощности основных агрегатов и системы главных трубопроводов электрической станции.
Таких систем три:
1). централизованная;
2). секционная;
3). блочная.
При централизованной системе трубопровод парогенератора станции работает параллельно на общую сборную паровую магистраль, которая одновременно является распределительной паровой магистралью для турбин.
Паропроизводительность отдельных парогенераторов, при этой схеме может не соответствовать расходу пара на отдельные турбины. В случае секционной системы главных трубопроводов парогенератора выдают пар преимущественно обслуживаемой ими турбине. При несоответствии паровой нагрузки парогенератора расхода пара на данную турбину появляются уравновешенные потоки пара через переключательную паровую магистраль между отдельными секциями. В блочной системе эти трубопроводы соединяет между собой турбинный агрегат с обслуживающими его одним или двумя парогенераторами. В этом случае парогенератор с обслуживаемой турбиной и вспомогательным оборудованием образует отдельную самостоятельную часть станции – блок.
Рисунок 61.
Общая сборная распределительная паровая магистраль. Эта схема применялась на старых станциях.
Рисунок 62.
На станции с параллельными связями централизованная и секционная схема. Станция с параллельными связями - когда любой котел может обслуживать любую турбину. Целиком это относится к централизованной схеме. На современных станциях, на ТЭЦ при использовании турбин на докритических параметрах применяется секционная система главных трубопроводов, и, как правило, имеется резервный парогенератор. Этот резервный котел может использоваться для покрытия пиковых тепловых нагрузок.
Рисунок 63.
На рис. 1 показан дубль-блок, рис. 2 – два моноблока.
Дубль-блок – когда два парогенератора обслуживают одну турбину (50% от производительности турбины). Один элемент вышел из строя – 50% от производительности турбины. Моно-блоки оказались более надежными и от дубль-блоков отказались.
Моно-блок - каждый парогенератор обслуживает только свою турбину. На КЭС и на ТЭЦ для турбин на закритических параметрах устанавливают моно-блоки. Все КЭС работают по блочной схеме. Переход от станции с параллельными связями к блочной схеме является логическими следствием укрупнения мощности ТЭС и их агрегатов, повышением начальных параметров и пара и применением промышленного перегрева.
Блочная структура имеет следующие достоинства:
1) наибольшую простоту и наименьшую стоимость главных трубопроводов, повышение их надежности, благодаря минимальному количеству арматуры и снижению энергетических потерь в системе трубопроводов;
2) блочная структура имеет четкую и удобную организацию управления, автоматическое регулирование блоков и станции в целом;
3) удобство эксплуатации ТЭС с однотипными блоками;
4) возможность широкой унификации оборудования строительных элементов, а также при необходимости удобства развития ТЭС блоками различного типа.
Водоснабжение ТЭС
Рисунок 64.
Dк (iк – i’к) = Gв (iв2 – iв1)
tв2 < tк
tв2 = tк - ∆t
∆t = 3÷5 °C
tв1 – среднегодовая температура водоема, если прямоточная система водоснабжения.
Gв = [Dк (iк – i’к)]/ (iв2 – iв1)
Gв показывает сколько пара пропускается в конденсатор.
m = Gв / Dк – кратность охлаждения.
m = (iк – i’к) / (iв2 – iв1)
m = 50÷60 в среднем, сколько требуется воды для конденсации 1 кг пара.
m = [кг воды / кг пара]
| Система водоснабжения | Среднегодовая температура воды, °C | ||
| Урал и Сибирь | Средняя полоса Европейской части РФ | Юг Европейской части РФ | |
| Прямоточный | 6÷10 | 8÷12 | 10÷14 |
| Оборотная с водохранилищами - охладителями | 8÷12 | 10÷14 | 13÷18 |
| Оборотная с градирнями | 18÷22 | 18÷22 | 20÷24 |
В разных районах своя среднегодовая температура. Системы водоснабжения бывают прямоточные и оборотные (иногда называют циркуляционными).
Прямоточное водоснабжение – забираем воду из реки и после конденсатора сбрасываем обратно в реку.
Рисунок 65.
Преимущества: не надо дополнительных сооружений.
Нельзя использовать все время прямоточное водоснабжение. Прямоточное водоснабжение нужен там, где большой расход воды проходит через течение реки и небольшая мощность. А при большой мощности делают водохранилища – это уже оборотная система водоснабжения.
Для станции большой мощности 2400000 кВт пруд-охладитель должен иметь поверхность порядка 20 км2, т.е. 5-6 км в длину и 3-4 км в ширину. Другими словами, на каждый кВт установленной мощности должно быть 5-8 м2 поверхности пруда.
В городе пруды-охладители неприменимы, там применяются градирни – искусственные охладители. Таким образом, поверхность уменьшается в 300-400 раз, удельная плотность дождя при этом выше.
Лекция 21.
Топливное хозяйство.
Твердое топливо доставляется на станцию по железной дороге в специальных вагонах, жидкое топливо (мазут), как правило, также доставляется по железной дороге в цистернах, а газообразное топливо – газопроводом.
Твердое топливо поставляется в вагонах грузоподъемностью примерно 60-100 т. составом, состоящим из 40-70 вагонов, поэтому к каждой электростанции, работающей на твердом топливе, строится специальная ветка. Вагон разгружается в разгрузочном сарае, где стоит различное оборудование: вагоноопрокидователь или щелевые бункеры, куда уголь попадает через дверцу, находящуюся внизу вагона. Дальше топливо через дозатор (чтобы не провисал) попадает на ленточный транспортер. Затем топливо поступает либо на склад, либо в дробилку, откуда оно поступает в бункер сырого топлива. На складе уголь хранится в штабелях. Размер штабелей зависит от степени механизации склада: наличие крана или бульдозера. Наличие крана позволяет сделать штабель более высоким. Между штабелями должно быть обязательно пространство, в которое могла бы проехать пожарная машина. На разных высотах в штабеля устанавливают термометры, которые измеряют температуру угля, что позволяет предотвращать пожары на складах.
Жидкое топливо поставляется на склад в цистернах, грузоподъемность которых 60 тон. Для доставки жидкого топлива также строиться отдельная железнодорожная ветка. Цистерны поступают на разгрузочную эстокаду, где они освобождаются от мазута, который тут же подогревают, чтобы увеличить его текучесть и он поступает в мазутопровод, а затем в баки, почти полностью находящиеся под землей.
Если же топливо поступает по воде, то на зиму делается запас в резервном складе, который позволит работать станции пока не начнутся следующие поставки.
Очистка дымовых газов.
Золоуловители:
Сухие пылеуловители
К сухим пылеуловителям относятся все аппараты, в которых отделение частиц примесей от воздушного потока происходит механическим путем за счет сил гравитации, инерции. Конструктивно сухие пылеуловители разделяют на циклоны, ротационные, вихревые, радиальные, жалюзийные пылеуловители и др.
Широкое применение для сухой очистки газов получили циклоны различных типов (рис. 66). Газовый поток вводится в циклон через патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности корпуса 1 и совершает вращательно-поступательное движение вдоль корпуса к бункеру 4. Под действием центробежной силы частицы пыли образуют на стенке циклона пылевой слой, который вместе с частью газа попадает в бункер. Отделение частиц пыли от газа, попавшего в бункер, происходит за счет поворота газового потока в бункере на 180°. Освободившись от пыли, газовый поток образует вихрь и выходит из бункера, давая начало вихрю газа, покидающему циклон через выходную трубу 3, Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если бункер негерметичен, то за счет подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли с потоком через выходную трубу.
Рис. 66. Циклон
Производительность циклона зависит от его диаметра, увеличиваясь с ростом диаметра.
Для очистки больших масс газов (дымовые газы при сжигании твердого топлива, пыль сушилок и т. п.) применяются батарейные циклоны (рис. 67), состоящие из большого числа параллельно установленных циклонных элементов. Конструктивно они объединяются в один корпус и имеют общий подвод и отвод газа. Опыт эксплуатации батарейных циклонов показал, что эффективность очистки таких циклонов несколько ниже эффективности отдельных элементов из-за перетока газов между циклонными элементами.
Рисунок 67. Батарейный циклон
Ротационные пылеуловители относятся к аппаратам центробежного действия и представляют собой машину, которая одновременно с перемещением воздуха очищает его от относительно крупных фракций пыли. В отличие от описанных устройств они обладают большой компактностью, так как вентилятор и пылеуловитель обычно совмещены в одном агрегате. В результате этого при монтаже и эксплуатации таких машин не требуется дополнительных площадей, которые необходимы для размещения специальных пылеулавливающих устройств при перемещении запыленного потока обыкновенным вентилятором.
Конструктивная схема простейшего пылеуловителя ротационного типа представлена на рис. 68. При работе вентиляторного колеса частицы пыли за счет центробежных сил отбрасываются к стенке спиралеобразного кожуха 2 и движутся по ней в направлении выхлопного отверстия 4. Газ, обогащенный пылью, через специальное пылеприемное отверстие 3 отводится в пылевой бункер, а очищенный газ поступает в выхлопную трубу 4.
Рисунок 68. Пылеуловитель ротационного типа
Коэффициент обеспыливания сухих золоуловителей достаточно маленький – 0,4-0,5
Мокрые пылеуловители
Аппараты мокрой очистки газов имеют широкое распространение, так как характеризуются высокой эффективностью очистки от мелкодисперсных пылей, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов.
Аппараты мокрой очистки работают по принципу осаждения частиц пыли либо на поверхность капель жидкости, либо на поверхность пленки жидкости. Осаждение частиц пыли на жидкость происходит под действием сил инерции и броуновского движения.
Коэффициент обеcпыливания у мокрых пылеуловителей больше чем у сухих пылеуловителей, приблизительно он равен 90%.
Электрофильтры.
Электрическая очистка — один из наиболее совершенных, видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах.
Загрязненные газы, поступающие в электрофильтр, всегда оказываются частично ионизованными за счет различных внешних воздействий (рентгеновских лучей, радиоактивных излучений, космических лучей, нагрева газа и др.), поэтому они способны проводить ток, попадая в пространство между двумя электродами. Величина силы тока зависит от числа ионов и напряжения между электродами. При увеличении напряжения в движение между электродами вовлекается все большее число ионов и величина тока растет до тех пор, пока в движении не окажутся все ионы, имеющиеся в газе. При этом величина силы тока становится постоянной (ток насыщения), несмотря на дальнейший рост напряжения. При некотором достаточно большом напряжении движущиеся ионы и электроны настолько ускоряются, что, сталкиваясь с молекулами газа, ионизируют их, превращая нейтральные молекулы в положительные ионы и электроны. Образовавшиеся новые ионы и электроны ускоряются электрическим полем и в свою очередь ионизируют новые молекулы газа. Этот процесс называется ударной ионизацией газа.
Ударная ионизация газа протекает устойчиво лишь в неоднородном электрическом поле, характерном для цилиндрического конденсатора (рис. 69). В зазоре между коронирующим и осадительным (2)электродами создается электрическое поле убывающей напряженности с силовыми линиями (3),направленными от осадительного к коронирующему электроду или наоборот. Напряжение к электродам подается от выпрямителя (4).
Рисунок 69. Схема расположения электродов в электрофильтре
