Продувка барабанных котлов ТЭС и котельных

Продувка, т. е удаление из цикла части воды с наибольшими концентрациями примесей, осуществляется только для барабанных котлов ТЭС и ТЭЦ.

Для котлов ТЭС и ТЭЦ разомкнутая, непрерывно производимая продувка является важным средством поддержания нормального водного режима. Разделение пароводяной смеси в барабанах приводит к незначительному уносу примесей с насыщенным паром и концентрированию их в циркулирующей кипящей воде. Это может вызвать превышение допустимых концентраций примесей и к образованию значительных твердых отложений на теплообменных поверхностях. Поэтому необходимо организовать постоянное выведение примесей из этих контуров.

Для уменьшения энергетических потерь выведение примесей целесообразно производить из водяного объема котла. При этом резко уменьшается расход воды на продувку, так как концентрация любой примеси в котловой воде всегда больше, чем в питательной. Смешение параллельных потоков в барабанах подсказывает и наиболее благоприятное место для организации такой продувки воды – водяной объем барабана (рис. 4.1).

Рис. 5.1. Схема баланса расходов и примесей для котлов ТЭС
и ТЭЦ в отсутствие ступенчатого испарения и промывки пара

Для оценки водного режима котла важны концентрации, которые устанавливаются в его водяном объеме. Из рис. 5.1 следует, что питательная вода с малыми концентрациями примесей поступает в водяной объем, где смешивается с циркулирующей водой с максимальными концентрациями (s >> s_пв).

Концентрации примесей в водяном объеме s_в тем ближе к концентрации в продувочной воде s_прод,чем больше кратность циркуляции К_цв системе. Обычно
К_ц =5…10, причем К_ц тем меньше, чем выше давление в системе. Для систем с принудительной циркуляцией К_цменьше, чем для естественной циркуляции.

Насыщенный пар получается из воды с концентрацией примесей s_в, которая меньше s_прод (из-за непрерывного поступления питательной воды с наименьшей концентрацией, s_пв). Как показывает расчет по уравнению

(5.23)

результаты которого представлены на рис. 5.2, с достаточной для практики точностью можно считать s_в ≈ s_прод, и все расчеты вести относительно s_прод. В связи с этим расчеты водного режима существенно упрощаются, так как из баланса примесей в парообразующей системе определяется именно значение s_прод (см. рис. 5.1).

Рис. 5.2. Зависимость концентрации котловой воды от кратности циркуляции
при р = 1 %, т.е. s_прод/s_пв = 100

При расчетах водного режима необходимо иметь в виду два важных обстоятельства. Во-первых, излагаемые далее расчетные уравнения действительны только для примесей, не претерпевающих термических преобразований в котле и в предшествующем тракте. Поэтому такие расчеты точны для хлоридов, кремниевой кислоты и катиона натрия. В отношении жесткости они условны в связи с термическим разложением бикарбонатов и даже карбонатов. В связи с этим кратности концентраций s_прод/s_пв, наблюдаемые в эксплуатации по хлоридам и по жесткости, никогда не совпадают. Во-вторых, приводимые ниже балансовые соотношения составлены для условий как отсутствия образования твердых отложений в парообразующей системе (например, труднорастворимых естественных примесей и продуктов коррозии), так и отсутствия дополнительного поступления примесей из парообразующей системы (например, за счет ее коррозии).

Для оценки водного режима важно знать не только концентрации примесей, но и время их пребывания в водяном объеме, т.е. время воздействия на них высоких температур.

Значение непрерывной продувки для ТЭС и ТЭЦ устанавливают для каждой системы на основе проведения теплохимических испытаний. Продувка представляет собой определенную энергетическую потерю в связи с дросселированием ее до давления в деаэраторе. Поэтому максимальное ее значение ограничивается. По ПТЭ, она должна быть не менее 0,5 % и не более 1 % при химическом или термическом обессоливании. При восполнении потерь химически очищенной водой продувка может быть увеличена, но не более чем до 3 %. Для условий ТЭЦ с большой безвозвратной отдачей пара на производство, а также при высокой минерализации исходной воды продувка может быть допущена до 5 %. Теплота продувочной воды используется в регенеративной системе, например для подогрева питательной воды испарителей, или иногда в системе водоподготовки для подогрева исходной воды и т. п.

Непрерывная продувка для котлов ТЭС и ТЭЦ автоматизируется. Применяется двухимпульсная система – от уровня воды в барабане и от соотношения расходов пара и питательной воды. Применявшаяся ранее трехимпульсная система (еще и по общему солесодержанию продувочной воды) была целесообразна только в условиях высоких солесодержаний, которые следовало ограничивать, чтобы не вызвать вспенивания котловой воды. В современных условиях солесодержания продувочной воды относительно невелики и трехимпульсную систему, более сложную и дорогую, не применяют.

Вывод непрерывной продувки в отсутствие ступенчатого испарения выполняется из верхних слоев водяного объема барабана с повышенным содержанием поверхностно-активных веществ обычно сборной трубой с отводами по длине барабана. Расположение ее по сечению барабана выполняют, во-первых, в области наивысших концентраций примесей и тем самым в стороне от подачи питательной воды и, во-вторых, на достаточном расстоянии от вводов тех или иных корректирующих реагентов.

На линии непрерывной продувки предусматривают отборник пробы с холодильником для контроля содержаний примесей (см. рис. 5.1). Расход котловой воды по пробоотборной линии составляет довольно большую долю от обычного расхода продувочной воды. Это означает, что даже в отсутствие поступления котловой воды в расширитель продувка котла происходит. Поэтому значение минимально необходимой продувки, расход которой замеряют перед расширителем, равно 0,2–0,3 %. Полное же значение р, входящее в расчетные соотношения, больше.

Наряду с непрерывной продувкой предусматривают периодическую продувку, которая выполняется из всех нижних точек контура (рис. 5.3.). Режим такой продувки регламентируется специальной инструкцией на каждой станции. Основное ее назначение - вывод шлама, обычно оседающего в нижних точках. Периодическую продувку проводят кратковременно (3–5 мин), поочередно (по одному) из каждого нижнего коллектора. Одновременная продувка из двух, а тем более из большего количества коллекторов не допускается, так как она может привести к опорожнению барабана котла.

Рис. 5.3. Схема периодической продувки котлов ТЭС и ТЭЦ:

1 – нижние коллекторы; 2 – холодильник отбора пробы воды периодической продувки

Периодическая продувка в системе электростанции не используется и целиком сбрасывается. На сбросах периодической продувки отборы и холодильники к ним обычно не предусматриваются. Однако установка таких пробоотборных точек целесообразна, так как позволяет характеризовать шламовый режим котла и находить оптимальный режим периодических продувок.