Расчет деаэратора питательной воды

И подогревателя низкого давления

Расчет деаэратора

Деаэрация – удаление кислорода, агрессивных анионов из воды, используемой в электростанциях и системах отопления. Кислород - главная причина коррозии трубопроводов, с повышением температуры его агрессивность увеличивается. Поэтому деаэрация подпиточной воды тепловых сетей необходима для продления срока службы трубопроводов и котельного оборудования. Срок службы трубопроводов составляет всего пять-семь лет при использовании недеаэрированной воды, что в три раза меньше, чем при использовании воды, не содержащей растворенного кислорода. Затраты на деаэрационную установку во много раз меньше, чем на замену трубопровода.

В воде, подаваемой в деаэратор, могут присутствовать различные примеси: газообразные (кислород, углекислота, азот, аммиак), твердые (продукты коррозии конструкционных материалов), естественные (хлориды, кремнекислоты и другие). Значительные количества примесей привносят присосы охлаждающей воды, которая поступает в больших количествах (из водохранилища) и никакой предварительной обработке не подвергается.

Продукты коррозии, а также некоторые естественные примеси (например, кальций и магний) откладываются на теплопередающих поверхностях, что приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи и возникновению под отложениями местных, наиболее опасных, видов коррозионных повреждений. Это снижает экономичность, надежность и безопасность работы котельных, ТЭС или АЭС.

Из газовых примесей наибольшую опасность представляют кислород и углекислота - коррозионно-агрессивные агенты. Для уменьшения коррозионных процессов на поверхностях нагрева трубопроводов низкого давления часто выполняются из коррозионно-стойких материалов – латунных сплавов, нержавеющих сталей и высоконикелевых сплавов.

Для того, чтобы иметь возможность выполнять трубопроводы из более дешевых углеродистых сталей, необходимо удалить из воды коррозионно-агрессивные газы и, в первую очередь, кислород и углекислоту. Для этих целей применяют деаэрационную установку, делящую весь тракт от конденсатора до барабана сепаратора на конденсатный и питательный тракты.

На ТЭЦ и АЭС применяют в основном термическую деаэрацию. При температуре кипения давление над водой определяется давлением насыщенных паров воды, а количество растворенного в воде кислорода равно нулю. Для надежного удаления из воды газов необходимо прогревать всю массу воды до температуры насыщения. Недогрев воды на 1-3 °С увеличивает остаточное содержание газов в воде.

Отводимая из деаэратора парогазовая смесь называется выпаром. Чем больше выпар, тем эффективнее работает деаэратор.

Для термической деаэрации, независимо от типа деаэратора, необходимо выполнение следующих условий:

- обеспечение температуры и давления, при которых вода будет вскипать (при t<100 °С деаэрация происходит в вакууме);

- удаление выделяющегося кислорода – производится за счет увеличения поверхности соприкосновения фаз, а также интенсификацией процессов массообмена.

При расчете деаэратора неизвестными являются расход греющего пара на деаэратор D₂ и расход деаэрированной (питательной) воды D_пв. Эти величины входят в уравнения массового и теплового балансов деаэратора.

Деаэратор - место сбора основных потоков рабочего тела. Уравнение материального баланса деаэратора, включенного по схеме на рис. 8, имеет вид:

+ + , (1)

где D₂ – расход греющего пара, кг/с; D_к - подвод главного конденсата, кг/с; , , , - подвод дренажей из ПВД, ПНД и СП1 и СП2, кг/с; - расход питательной воды, кг/с; - количество вторичного пара из сепаратора непрерывной продувки, кг/с; - расход добавочной воды, кг/с.

Тепловой баланс деаэратора выражается уравнением

+ + . (2)

Рис. 8. Схема включения деаэратора

Здесь h₂ - энтальпия греющего пара, кДж/кг; ; ; ; - энтальпии дренажей из ПВД, ПНД, СП1и СП2 при температуре насыщения, кДж/кг; - энтальпия греющего пара из сепаратора непрерывной продувки, кДж/кг; - энтальпия химически очищенной воды, поступающей в деаэратор из ОП, кДж/кг; - КПД деаэратора, учитывающий потери с выпаром и в окружающую среду, ≈0,990…0,995.