Рихтер Л.А. и др. Вспомогательное оборудование ТЭС (распознан)

Подождите немного. Документ загружается.

циент

растворимости газа в воде,

мкг/(кг • МПа), и

— парциальное

давление газа в паровом простран-

стве деаэратора, МПа

В условиях нормального расхода

выпара

равновесные концентрации

удаляемого газа, соответствующие его

парциальному давлению в паровом

объеме деаэратора как внизу, так и

вверху колонки, ничтожно малы и

при расчетах

АС

значениями

Gip

2р

можно пренебречь, в таком

случае, среднелогарифмический кон-

центрационной

напор

лс

-дс

АС

ср

2,31g(AC

/AC

)

г-

Здесь

— средние концентра-

ции удаляемого газа

(О

СО

)

в сме-

си поступающих потоков и в деаэри-

рованной воде (последние — по нор-

мам)

Расход греющей среды в деаэра-

тор определяется совместным реше-

нием его уравнений материального и

теплового баланса, которые в зави-

симости от конкретных условий могут

видоизменяться, но принципиально

имеют следующую структуру

(3 4)

х^

ВЬ1вЫХ

(3 5)

Здесь

вх

—

расходы и эн-

тальпии потоков среды, поступающих

в деаэратор, кг/с и кДж/кг,

BbIX

'вмх

— расходы и энтальпии пото-

ков среды, выходящих из деаэратора,

т)

0,98—0,99 — КПД деаэратора,

учитывающий потери в окружающую

среду

Количество газа, подлежащего

удалению из раствора в единицу вре-

Рис 3 10 Условное изображение жидко-

стной пленки, стекающей по поверхности

насадки пленочных деаэраторов (к опре

делению критерия Рейнольдса)

б — толщина слоя пленки м Ь

—

ширина произ

вольного участка поверхности

насадки,

мени, определяется по формуле

0<=Ci2D,—С

Я„.

(36)

Здесь

2D,

— сумма расходов пото-

ков воды, поступающих на водорас-

пределитель деаэратора, D

вд

— рас-

ход деаэрированной воды

Основными геометрическими ха-

рактеристиками пленочных деаэра-

торов с неупорядоченной насадкой

являются удельная поверхность /

/м

м-

, представляющая собой

площадь геометрической поверхности

элементов насадки в 1 м

объема,

заполненного ей, и относительный сво-

бодный объем

или объем пустот в

1 м

объема, заполненного насадкой

Для обычно применяющейся в пленоч-

ных деаэраторах насадки в виде оме-

гообразных элементов с отверстиями

(см рис 3 3) /

194 м-

0,92

Как и в теории теплообмена, ко-

эффициенты массоотдачи определяют-

ся опытным путем с использованием

критериев подобия при обработке

данных экспериментов для получения

универсальных зависимостей Не-

которые из применяющихся критери-

ев общеизвестны, например

djv

— критерий Рейнольдса

для жидкостной пленки, Ga =

Л>ж

— критерий Галилея, где

—

кинематическая вязкость жидкостной

пленки,

/с,

—

приведенная к по-

перечному сечению колонки деаэра-

тора скорость воды В качестве опре-

деляющих геометрических размеров

здесь использованы

пл

/Р

пл

4Ь8/Ь

— эквивалентный диа-

метр насадки и h — высота слоя на-

садки в колонке, где

пл

—

площадь сечения пленки и смоченный

периметр насадки Размеры Ь и б по-

казаны на рис 3 10 Другие критерии

подобия являются специфическими

для процесса массообмена К ним от-

носятся

Ni4

—

(Ky)

IIДт

— Диф-

фузионный критерий Нуссельта,

Pri

Уж/Дт

— диффузионный кри-

терий Прандтля

качестве

определяющего геомет-

рического размера / здесь принимает-

ся удельная поверхность /

насадки

в степени минус единица.

— ко-

эффициент диффузии десорбируемо-

го газа в воде, отнесенный к градиен-

ту концентраций,

мкг

• кг • м/(м

X с • мкг)

кг/(м • с), характери-

зующий способность проникновения

одного вещества в другое и численно

равный количеству вещества, прохо-

дящего за единицу времени через еди-

ницу поверхности границы фаз при

градиенте концентраций, равном еди-

нице. Коэффициент диффузии опре-

деляется опытным путем и при темпе-

ратуре t = 20 °С для кислорода равен

Дж2оо

- 2,08 • Ю-

кг/(м • с); для

углекислоты

2осо

= 1,78 X

Ю~

кг/(м

-с).

С ростом темпера-

туры воды коэффициент диффузии

увеличивается:

жМ

[1 +

0,02

(*-20)].

(3.7)

В критериальной форме процесс

массопередачи в пленочных деаэра-

торах выражается степенной зави-

симостью

Ми;=/(1?е

,Рг'

,Оа

(3.8)

При получении обобщенных зави-

симостей для расчета массообмена в

барботажных устройствах наряду с

описанными выше используются спе-

циальные критерии подобия (крите-

рии Лапласа, Маргулиса и др.).

Для расчета массообмена в деаэра-

ционных

колонках пленочного типа

с упорядоченной насадкой для опре-

деления

кг/(м

• с •

мкг

•

кг-

ЦКТИ рекомендует формулу

(3.9)

где

— коэффициент, учитывающий

влияние начальной концентрации в во-

де кислорода: при

Ог

> 1000

мкг/кг

= 1, при

Ог

1000 мкг/кг

Ь — 0,9;

— функция физических па-

раметров воды, значение которой

находится в зависимости от средней

по высоте колонки температуры по

рис.

3.11;

D — расход воды, поступаю-

щей в колонку деаэратора, кг/с; Р —

длина орошаемого периметра насадки,

м; DIP — линейная гидравлическая

нагрузка насадки, кг/(м • с);

—

высота насадки, м;

— коэффициент

— —

100 150

t,°C

Рис.

З.П.

График для определения коэф-

фициента В в формуле (3.9) для расчета

коэффициента массоотдачи в пленочных

деаэраторах с упорядоченной насадкой

перевода единиц из технической сис-

темы в систему СИ. Значения посто-

янной Г и показателей степени

пир

в формуле (3.9) принимаются в зави-

симости от типа насадки: для верти-

кальных листов Г = П9,8; п

= 0,7 и р

-=•

—0,85.

В этом случае

/С,

(3600)°-

/(3600-

)

=-8,573-

Ю-

Для расчета коэффициента массо-

отдачи в деаэраторах пленочного ти-

па с неупорядоченной насадкой из

омегообразных элементов с отверстия-

ми (см. рис 3.3) ЦКТИ рекомендует

формулу

/СУ--26,6-10»/С»

В,

U°'

°'

(3.10)

где

— функция физических пара-

метров воды, определяемая по спе-

циальному графику;

— приведен-

ная плотность орошения колонки деа-

эратора,

кг/(м

-с);

—коэффици-

ент перевода единиц из технической

системы в систему СИ,

3,6

(3,6 • 10

)

0,774 •

Ю-

Характер течения жидкости в де-

аэраторах с насадкой изменяется в за-

висимости от плотности потока оро-

шения и поверхностной плотности по-

тока пара, т. е. расхода греющего па-

ра, приходящегося на единицу пло-

щади поперечного сечения колонки.

Увеличение плотности потока ороше-

ния (нагрузки колонки) приводит к

тому, что толщина слоя пленки жид-

кости на насадке растет. Увеличива-

ется турбулизация пленки, свобод-

ный объем насадки заполняется эмуль-

сией. Дальнейшее увеличение плот-

ности потока пара приводит к накоп-

лению жидкости над насадкой и к

обращенному ее движению Наступает

предельный режим, сопровождаю-

щийся гидравлическими ударами

Качество деаэрации воды резко ухуд-

шается

Предельные режимы пленочных ап-

паратов применительно к скрубберам

химической промышленности иссле-

довались Н М Жаворонковым, пред-

ложившим соответствующий критерий

(Gv) Аналогичные исследования пле-

ночных деаэраторов с насадкой вы-

полнены ВТИ При обработке опыт-

ных данных для деаэраторов с насад-

кой из омегообразных элементов ВТИ

(И К Гришук) получена зависи-

мость

„0,1755

(1-2,89Л

ор

(3 11)

Здесь

}х

ж1

ж2

— динамическая вяз-

кость поступающей и деаэрированной

воды, Gv -

ДЯ

с>х

/р

жг

—

безразмер-

ный параметр сопротивления насадки

при максимально допустимой ра-

бочей нагрузке, предложенный

Н М Жаворонковым,

ор

без-

размерный параметр орошения, опре-

деляемый по формуле

.ibOO

,(3

12)

1Де

t/ц.д

— предельно

допуаимая

плотность орошения,

Ж2

ж2

—

плотность и удельный объем деаэри-

рованной воды

Яе

ж2

— число Рей-

нольдса для воды по состоянию на

выходе из деаэратора, определяемое

по формуле

Re,.-

^У"

• (3 13)

В (3 13)

v,,

— кинематическая

вязкост

ь деаэрированной воды Удель-

ное сопротивление сухой (неорошае-

мой) насадки определяется по формуле

1 2

Здесь

Цп

— коэффициент динами-

ческой вязкости и плотность пара пе-

ред насадкой,

— скорость пара

ь2

перед насадкой, соответствующая мак-

симально допустимой нагрузке

Расчеты деаэраторов струйного

типа с дырчатыми тарелками произво-

дятся другим методом — поэтапно для

каждого отсека между соседними та-

релками, начиная с верхнего, при

этом используются эмпирические за-

висимости, полученные ЦКТИ Рас-

чет является двухцелевым определя-

ются температура подогрева воды в

каждом отсеке и соответствующее со-

держание в воде растворенного кисло-

рода Расчетные формулы не универ-

сальны — их вид изменяется в зави-

симости от рабочего давления в деаэ-

раторе и характера омывания паром

струй воды (продольное, поперечное)

Кроме

юго,

имеются ограничения

применимости формул по вертикаль-

ному расстоянию между соседними та-

релками (по длине струй) Для рас-

чета подогрева воды в струях, омы-

ваемых поперечным потоком пара, на

базе полученного ЦКТИ критериаль-

ного уравнения предложена следую-

щая расчетная формула

lg-

- А-

-i^)

(3 15)

Здесь

— температура насыщения

при давлении в деаэраторе, °С, ^ и

^ — температура воды соответст-

венно на верхней и нижней тарелках

рассматриваемого отсека,

— ско-

рость пара, м/с

Формула (3 15) применима при

давлении в деаэраторе

0,15—0,8

МПа,

длине / струй воды

0,18—0,5

м, диа-

метре d отверстий в тарелках

0,005—

0,007 м, скорости

ьи

истечения воды

из отверстий в тарелках

0,4—1,2

м/с

Скорость истечения определяется

по формуле

V2gh, где

Ф да

0,97—0,98

— коэффициент ско-

рости Высота уровня воды на тарелке

h =

0,05-^-0,1

м Коэффициент А за-

висит от теплофизических свойств

воды и пара и принимается по гра-

фику (рис 3.12) в зависимости от ра-

бочего давления в деаэраторе

Аналогичным путем из соответ-

ствующего критериального уравнения

получена эмпирическая формула для

расчета процесса удаления из воды

растворенного кислорода в струйных

деаэраторах с дырчатыми тарелками

Ig^l

=£

_l_/J^\

/-^^

(

316

)

Здесь

- расход пара, конденси-

рующегося в данном отсеке, кг/с,

— расход воды через верхнюю та-

релку отсека, кг/с, Б — коэффициент,

зависящий от теплофизических

свойств воды и пара и определяемый

по графику (рис 3 12) Остальные обо-

значения и границы применимости

формулы (3

16)

такие же, как у форму-

лы (3 15)

Переходя к расчету барботажных

устройств деаэраторов, заметим, что

неотъемлемым элементом современных

двухступенчатых струйно-барботаж-

ных деаэраторов является

незатопляе-

мый барботажный дырчатый лист в

колонке (рис 3 13) На первом этапе

производится расчет гидравлики бар-

бот

ажной тарелки Гидродинамичес-

кая устойчивость работы непровально-

го барботажного листа с отверстиями

или с барботажными щелями обеспе-

чивается при отсутствии провала жид-

кости через отверстия в листе Режим

его работы определяется скоростью

пара в отверстиях листа При незна-

чительной скорости пара вода пол-

ностью проваливается через отвер-

стия При ее увеличении на листе по-

является слой жидкости, при

этом

через одни отверстия проходит пар,

через другие протекает жидкость

Полное прекращение провала жидко-

сти наступает при скорости пара в от-

верстиях, называемой минимально не-

обходимой, когда под листом обра-

зуется устойчивая паровая подушка

Основным фактором, оказывающим

влияние на значение минимально не-

обходимой скорости пара, является

его плотность

Приближенно мини-

мально необходимая скорость пара,

м/с, может быть оценена по формуле

MHH

20,6/р

(3 17)

В соответствии с нормативными

документами по проектированию де-

аэраторов расчетная скорость пара в

отверстиях (или щелях) барботажного

листа

принимается в

2,5—4

раза

A IT

0,06

0,01

0,02

Б 10'

-1

0,1 0,3 0,5

0,7p

,Mt1a,

Рис 3 12 График для определения коэф

фициентов А, Б

формулах (3 15) и (3 16)

для расчета подогрева и дегазации воды

в струйных деаэраторах

выше минимально допустимой Вы-

сота слоя воды над порогом водосли-

ва

м, при отсутствии

барботажа

определяется по формуле

0,7047 fo/pj^, (3 18)

где q —

Дбарб/Ь

— расход воды через

1 м ширины водослива,

кг'(м

• с),

— плотность воды при темпера-

туре насыщения в деаэраторе,

кг/м

b — ширина порога барботажной та-

релки, м Далее определяется высота

слоя воды на барботажной тарелке

где

— высота порога

барботажной тарелки

(0,05

—

0,15 м).

Высота паровой подушки под барбо-

тажным листом определяется по фор-

муле

К,

-г

(Рж -

Рп

(Рж

—Рп)

Подвод

воды

(3 19)

Рис 3 13 Барботажное устройство деаэра-

тора

/ — дырчатый лист 2 водосливный

nopoi

3 - паровая подушка 4 трубка для вытес

нения излишка воды из под паровой подушки на

дырчатый лист

Здесь о — поверхностное натяжение

воды на линии насыщения, Н/м; d —

диаметр отверстий в барботажной та-

релке (или ширина щелей для прохо-

да пара) м;

1,8

—

коэффициент

гидравлического сопротивления дыр-

чатого листа;

— плотность пара

на линии насыщения, кг/м

Высота динамического слоя жид-

кости на барботажной тарелке, т. е.

слоя, который остался бы на ней пос-

ле разрушения двухфазного потока,

определяется по формуле

(0,8—0,117

Рп

ш5)А

(3.20)

Здесь

— приведенная скорость па-

ра, т. е. отнесенная к площади рабо-

чей части

барботажного

листа

В формуле (3.22) скорость течения

воды по барботажному листу до

—

/Л)

ap6

ffi (3.21)

Коэффициент массоотдачи для

кислорода на непровальной барбо-

тажной тарелке

Рб

мкг/(м

• с X

X мкг • кг-

) = кг/(м

• с),

опре

делялся ЦКТИ только для деаэра-

ции под вакуумом; из критериального

уравнения получена следующая рас-

четная формула:

7ч

А-А

Рис. 3.14. Деаэратор пленочного типа кон-

струкции Союзтехэнерго с упорядоченной

насадкой для подпиточной воды тепловых

сетей:

/ — днище; 2 — корпус; 3 —

насадка

в виде

вертикальных концентрических цилиндрических

стальных листов; 4 — стержни для скрепления

листов насадки;

— розетка для разбрызгива-

ния воды; 6 — сопло для ввода воды; 7 — крыш-

ка; 8 — патрубок предохранительного клапана;

9 — патрубок подвода деаэрируемой воды; 10

—-

отвод

вьшара

к эжектору; //

—

отбойный лист;

12 — подвод греющей среды (прямой сетевой

воды);

—

отвод деаэрированной воды в сбор-

ный коллектор

Количество удаляемого из раст-

вора в единицу времени в барботаж-

ном устройстве газа

(Cgj

—

б2

)Обарб-

Среднелогарифмичес-

кий концентрационный напор

ДС

ср

определяется по формуле

(3.3).

Пос-

ле этого может быть найдена необхо-

димая рабочая площадь барботаж-

ного листа, м

(3.23)

3.3. ПРИМЕР РАСЧЕТА ДЕАЭРАТОРА

ПОДПИТОЧНОЙ

ВОДЫ

ТЕПЛОСЕТИ

ПЛЕНОЧНОГО ТИПА

Деаэратор подпиточной воды пленоч-

ного типа конструкции Союзтехэнерго

с упорядоченной насадкой в виде верти-

кальных цилиндрических концентриче-

ских стальных листов высотой

распо-

лагаемых с шагом

при диаметре внут-

реннего листа

d-в

изображен на рис. 3.14.

Листы деаэратора опираются на кре-

стовину, приваренную к корпусу деаэра-

тора. Концентричность взаимного распо-

ложения цилиндрических листов обеспе-

чивается стержнями в верхней части насад-

ки, скрепляемыми с листами сваркой. Де-

аэрируемая вода подается в аппарат свер-

ху через сопло. Струя воды ударяется

в круглую пластинку — розетку — и раз-

брызгивается. Греющая среда — горячая

сетевая вода — поступает в колонку деа-

эратора ниже насадки через патрубок

с отверстиями.

Схема включения деаэратора подпиточ-

ной воды (рис. 3.15) разработана совмест-

но ЦКТИ, АТЭП и

ВНИПИэнергопромом,

является типовой и предусматривает деа-

эрацию химически очищенной подпиточ-

ной воды под вакуумом в режиме постоян-

ной базовой нагрузки, равной средней под-

питке, и использование в качестве греющей

среды горячей сетевой воды после верхне-

го сетевого подогревателя.

Деаэрированная подпиточная вода

с температурой

40—45

°С нагнетается под-

питочным насосом в обратную магистраль

сетевой воды. Для обеспечения надежной

работы насоса непосредственно под деа-

эратором установлен вакуумный коллек-

тор с регулируемым уровнем воды. Избы-

ток деаэрированной воды направляется

в бак-аккумулятор, температура воды в ко-

тором поддерживается на уровне 70

°С

за счет подмешивания прямой сетевой во-

ды. Из бака-аккумулятора вода подается

в обратную магистраль теплосети насоса-

ми, автоматически включаемыми при па-

дении в ней давления.

Рис 3 15 Схема включения вакуумных деаэраторов подпиточной воды тепловых сетей

на ТЭЦ

и 2 — подвод и отвод циркуляционной воды, 3 — циркуляционный насос,

4—

конденсатор

турби-

ны, 5

—

насос сырой воды на химводоочистку, 6 и 7 — нижний и верхний сетевые подогреватели,

8 — турбина, 9

—

электрический генератор, 10 — эжектор вакуумного деаратора, // — вакуумный

деаэратор подпиточной воды теплосети, 12 — вакуумный коллектор подпиточной воды теплосети,

13 и 16 — подпиточные насосы, 14 — химводоочистка, 15

—

аккумуляторный бак избытка подпиточ-

ной воды, 17

18 — обратная и прямая магистрали сетевой воды, 19 и 20 — сетевые насосы вто-

рого и первого подъема

Принимаются следующие исходные

данные для проектирования деаэратора-

требуемая производительность по хими-

чески очищенной воде

2>8

кг/с

(10 т/ч), температура поступающей в деа-

эратор химоочищенной воды

—

30 °С,

ее энтальпия (при давлении 100

кПа)

«"

= 126 кДж/кг, концентрация раство-

ренного кислорода (по состоянию насыще-

ния)

С,

= 7600 мкг/кг. На выхо-

де из деаэратора в соответствии с Нормами

требуется получить концентрацию кис-

лорода в воде (подпиточной)

— 50 мкг/кг.

Температура греющей среды — сете-

вой воды за верхним сетевым подогрева-

телем

•=

°С,

ее энтальпия (при дав-

лении около 500 кПа)

ij?

=»

398 кДж/кг,

а концентрация растворенного кислорода

= 50 мкг/кг

В соответствии с рекомендациями

ЦКТИ расход выпара из деаэратора дол-

жен составлять 5 кг на 1 т деаэрируемой во-

ды, или

BbIn

5£>

-10-

0,014 кг/с.

Абсолютное давление пара в деаэра-

торе принимается

10 кПа, темпера

тура деаэрированной (при температуре на-

сыщения) воды

/д.

= 45 °С, ее энтальпия

*'д

'8®

кДж/кг, энтальпия сухого на-

сыщенного пара

1д.н

= 2583 кДж/кг.

Расход греющей среды — сетевой воды

в деаэратор определяется из уравнения

его теплового баланса

(3.5),

которое

в данном случае имеет вид

Потери теплоты в окружающую среду

учитываются здесь коэффициентом

т)

— 0,98. Решая уравнение теплового балан-

са, получаем

= 1,07 кг/с. Средний

концентрационный напор в деаэраторе по

формуле (3.3) равен

ЛС

ср

1505 мкг/кг.

При определении по формуле (3.6)

количества кислорода, подлежащего уда-

лению из раствора, расход сетевой воды

можно не учитывать, поскольку концен-

трация в ней кислорода на входе и на вы-

ходе из деаэратора одинакова. Поэтому

в формуле (3.6) можно принять

SD,

£>в.д"=

£Ч.о.

тогда G —

2,1-Ю-

кг/с.

Поверхностный коэффициент массо

отдачи

для пленочного

деаэрлора

упорядоченной насадкой в виде вертикаль-

ных листов (в том числе и цилиндрических)

определяется по формуле (3 9) Смачивае-

мый периметр Р насадки, м, для конструк-

ции деаэратора, изображенной на рис 3 15

можно, используя арифметическую про

грессию, выразить через диаметр

вну-

треннего цилиндра, шаг t размещения ли-

стов и число п промежутков между листа-

ми Принимая во внимание, что пленкой

воды смачиваются обе стороны каждого ли

ста, смоченный периметр насадки равен

P=2n(d

4-n/)

(flJ-

Для данного примера принято

— 0,2 м и t — 0,01 м Высота листов

насадки

= 0,9 м В результате в соот-

ветствии с формулой (3

получено

еле

дующее выражение для

-=11,99

8,573

!0~

|2JT(0,2

t-O.OIn)

И)"

Для формулы (3 1) поверхность F

насадки может быть получена как произ-

ведение

P/t

после чего из (3 1) выводится

квадратное уравнение относительно чис-

ла п

07=

(0,24-0,01л)

(п+1)

Отрицательный корень этого уравнения

отбрасывается как неприемлемый, и в ре-

зультате получается п = 60

Диаметр наружного цилиндрического

листа насадки получается равным

•=

] 2tn =1,4 м Диаметр корпуса

деаэратора должен быть на

больше,

= 1 42 м

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

ИСПАРИТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ

4 1 ТИПЫ ИСПАРИТЕЛЕЙ И ИХ

КОНСТРУКЦИИ

На тепловых электростанциях при-

меняются в основном испарите

л и поверхностного типа, в которых

вторичный пар генерируется из хи-

мически обработанной воды Этот пар

либо отпускается внешним потребите-

лям (при этом конденсат греющего

пара, отбираемый из турбины, сохра-

няется в цикле электростанции, а испа-

ритель выполняет функцию паро-

преобразователя),

либо конденсиру-

ется в конденсаторе испарителя и в ви-

де дистиллята

вводится

цикл,

вос-

полняя потери рабочего тела

Согласно ГОСТ 10731-71 испари-

тели имеют вертикальное исполнение

с одно- или двухступенчатыми уст-

ройствами для промывки пара и сепа-

ратором

Все испарители выполняются по

единой конструктивной схеме и мар-

кируются буквой И с указанием по-

верхности теплообмена, например

И-250 или

И-1000

Основными узлами

испарителя (рис 4 1) являются кор-

пус, греющая секция, паропромы-

вочные устройства, водораспредели-

тельные устройства, жалюзийный се-

паратор

Работа испарителя протекает следую

щим образом первичный пар поступает

в греющую секцию и, проходя в межтруб

ном пространстве, конденсируется на на-

ружной поверхности труб Конденсат пара

стекает по трубам на нижнюю трубную

доску греющей секции и отводится из нее

Питательная (химически очищенная)

вода поступает через регулирующий кла-

пан в водораспределительное устройство

над паропромывочным дырчатым листом,

откуда по опускным трубам сливается

в нижнюю часть корпуса и заполняет кор-

пус и трубки греющей секции За счет теп-

лоты конденсации первичного пара про

исходит испарение части воды в трубках,

где образуется пароводяная смесь Таким

образом, в трубках греющей секции соз-

дается подъемное движение воды, а в коль-

цевом зазоре между корпусом и греющей

секцией — опускное, т е осуществляется

естественная циркуляция жидкой фазы Об-

разовавшийся (вторичный) пар, пройдя че-

рез слой воды над греющей секцией, посту-

пает в паровое пространство испарителя,

проходит через слой промывочной воды

над одним или двумя паропромывочными

листами, жалюзийный сепаратор и отво-

дится из испарителя

Для обеспечения устойчивой

естественной циркуляции и умень-

шения выбросов капельной влаги в

паровое пространство уровень воды в

корпусе поддерживается выше верх-

ней трубной доски греющей секции на

150—200 мм

Корпус испарителя выполняется

сварным из листовой стали (СтЗпс)

трубки греющей секции — из углеро-

дистой стали (сталь 20),

желюзий-

ный сепаратор и дырчатые паропро-

Рис 4 1 Общий вид испарителя поверхно-

стного типа

/ — корпус, 2 греющая секция, J — подвод

•

реющего пара, 4 — паропромывочный дырчатый

лист. 5 — водораспределительное устройство, 6

жалюзийный сепаратор, 7 — опускные трубы

отвод конденсата греющего пара

мывочные листы — из коррозионно-

стойкой стали

(1X13).

Испаритель оборудован устрой-

ствами контроля за уровнем воды в

корпусе, конденсата греющего пара

в греющей секции и уровнями воды

над паропромывочными дырчатыми

листами.

Для повышения эффективности

теплообмена в греющей секции из

нижней части межтрубного простран-

ства предусмотрен перепуск в паровое

пространство неконденсирующихся

газов и воздуха.

4.2. СХЕМА ВКЛЮЧЕНИЯ ИСПАРИТЕЛЕЙ

При использовании испарителей

для получения добавочной воды цик-

ла конденсационных электростанций

включение их в тепловую схему про-

Рис 4 2. Схема включения испарителя в

тепловую схему блока «без потерь потен-

циала»

И — испаритель; КИ — конденсатор испарителя;

П1, П2

—

подогреватели низкого давления; / —

подвод греющего пара из отбора

турбины;

2 —

отвод вторичного пара в КИ, 3 — подвод пита-

тельной воды,

—

продувка,

—

отвод конден-

сата греющего пара

изводится по схеме «без потерь по-

тенциала» (рис. 4.2). В соответствии с

этой схемой греющим паром испари-

теля является часть пара одного из ре-

генеративных отборов турбины. Вто-

ричный пар отводится в конденсатор

испарителя, установленный в схеме

перед регенеративным подогревате-

лем, пар которого используется в ка-

честве греющего. Конденсатором ис-

парителя служит обычно дополни-

тельно устанавливаемый теплооб-

менник. В этом случае не происходит

вытеснения пара регенеративных от-

боров и тепловая экономичность

ие

нарушается.

При проектировании тепловой

схемы электростанции предполагае-

мые потери пара и конденсата на элек-

тростанции известны, и необходимо

правильно выбрать размеры испа-

рителя, его конденсатора и определить

их место в регенеративной схеме тур-

боустановки.

Производительность испаритель-

ной установки, включенной в соот-

ветствии со схемой рис. 4.2, определя-

ется путем совместного решения урав-

нений теплового баланса для испари-

теля и конденсатора испарителя

Сг~

вт)

(4.1)

где

— энтальпии пара и его

конденсата при давлении вторичного

пара,

I! 1.

^ п

энталь-

пии основного конденсата на входе и

выходе из конденсатора испарителя и

питательной воды испарителя соответ-

ственно,

— производительность

установки, равная потерям пара и

конденсата в цикле электростанции,

кг/с,

— расход основного кон-

денсата через конденсатор испарите-

ля, кг/с,

/г

—коэффициент

теплопе-

редачи в испарителе, Вт/(м

°С),

А/

— температурный напор в испа-

р-ителе,

°С,

— поверхность нагре-

ва испарителя,

р — продувка ис-

парителя,

т)

— КПД конденсатора

испарителя, учитывающий потери теп-

лоты в окружающую среду

Решение уравнений (4 1) позволяет

определить энтальпию конденсата

вторичного пара

Птр

О„к

~«

0К

D С,

. (4 2)

где

^"р

— температура насыщения

греющего пара, °С,

&„.„,

KVl

—

коэф-

фициент теплопередачи в конденсаторе

испарителя и его поверхность соот-

ветственно

По найденному значению

од-

нозначно определяются остальные па-

раметры вторичного пара, и по одно-

му из уравнений (4 1) определяется

производительность испарительной

установки

При включении установки в раз-

личные регенеративные отборы тур-

бины параметры греющего пара, а так-

же количество и температура основ-

ного конденсата на входе в конден-

сатор испарителя будут различны

Различными будут производитель-

ность испарительной установки и за-

граты на нее Наиболее экономичной

работа установки будет при оптималь-

ном значении температурного напора

в испарителе

Д^

которое определя-

ли

ется

из условия минимума

затраг

на

получение добавочной воды

При

А/

Д^„

0Пт

значения по-

верхностей нагрева испарителя и кон-

денсатора испарителя

опре-

деляются из выражений

-«г

(4 3)

f — °

К Р

Xln

^вт-'о

К1-(С

/О

.к)

вт

—«вт)

1к

(4 4)

При выполнении расчетов зна-

чения коэффициента теплопередачи

в испарителе

и в конденсаторе

испарителя

принимаются с по-

следующим уточнением по данным

промышленных испытаний в пределах

2200—2500 Вт/(м

• °С), а

„

3000-3200

Вт/(м

• С)

Рассмотрим пример выбора по-

верхностей нагрева испарительной ус-

тановки блока

200

Потери пара и конденсата в соот-

ветствии с требованиями правил тех-

нической эксплуатации блочных элек-

тростанций не должны превышать

2 % производительности паровых

кот-

лов Для рассматриваемого блока это

составляет около 14 т/ч При опреде-

лении необходимой производительно-

сти испарительной установки следует

учесть, что снижение электрической

нагрузки блока не уменьшает по-

терь пара и конденсата в цикле В то

же время при включении испари-

тельной установки в соответствии со

схемой на рис 4 2 ее производитель

ность будет снижаться при снижении

нагрузки блока Для того чтобы обес-

печить восполнение потерь пара и кон-

денсата при всех возможных режимах

работы блока, производительность ис-

парительной установки должна при-

ниматься с запасом Так, для рассмат-

риваемого примера, чтобы обеспечить

надежное восполнение потерь при

снижении нагрузки блока до 50 % но-

минальной, производительность испа-

рительной установки должен быть не

менее

т/ч.

Получение

такого коли-

чества дистиллята от одной испари-

тельной установки практически не-

возможно. Поэтому целесообразно

предусмотреть установку двух испа-

рителей и двух конденсаторов испа-

рителей. При этом включение их воз-

можно в 4-й, 5-й или 6-й регенератив-

ные отборы турбины.

Принимая, что каждая испари-

тельная установка должна обеспе-

чить 14 т/ч дистиллята, находим, ис-

пользуя (4.3) и (4.4), что при включе-

нии в 6-й регенеративный отбор она

может быть получена при значениях

= 210, 250, 300, 350 м

и соответ-

ственно

= 240, 170, 130 и 90 м

Минимальное значение затрат в этом

случае достигается при

А^и.опт

15,8

°С. При включении

в 4-й и 5-й регенеративные отборы

значения

А^

опт

равны 13,2 и 8

°С

со-

ответственно. Наименьшие значения

затрат для рассматриваемых условий

оказались при включении испари-

тельной установки в 4-й и 6-й регене-

ративные отборы, а оптимальные зна-

чения поверхностей нагрева оказались

равными

= 250 м

300 м

После определения рационального

места включения испарительных уста-

новок и значений

необхо-

димо выполнить тепловой расчет ис-

парителей для уточнения принятых ко-

эффициентов теплопередачи.

4.3. ВКЛЮЧЕНИЕ ИСПАРИТЕЛЬНЫХ

УСТАНОВОК В ТЕПЛОВУЮ СХЕМУ ТЭЦ

При эксплуатации теплофикацион-

ных турбин меняются тепловые и элек-

трические нагрузки. При этом изме-

няется также и количество основного

конденсата, проходящего через подо-

греватели низкого давления (т. е. в

местах, где может быть установлен

конденсатор испарителя), следова-

тельно, производительность испари-

тельной установки также не будет

оставаться неизменной. В условиях

максимального отпуска теплоты ее

будет явно недостаточно для воспол-

нения внутренних потерь пара и кон-

денсата в цикле.

На рис. 4.3 приведена схема вклю-

чения испарительной установки в сис-

Рис.

4.3. Схема включения испарительной

установки в систему подогрева сетевой во-

ды теплофикационной турбины.

Я — испаритель; КИ — конденсатор испарителя,

СП1 — верхний сетевой подогреватель;

СП2

—

нижний сетевой подогреватель; 1 — подвод гре-

ющего пара от верхнего или нижнего регулируе-

мого отбора; 2 — отвод вторичного пара; 3 —

подвод питательной воды; 4 — продувка; 5 —

отвод конденсата греющего пара; 6,

— подвод

сетевой воды к КИ и отвод ее при работе испа-

рителя от пара нижнего регулируемого отбора,

7,9

— подвод сетевой воды к КИ и отвод ее от

него при работе испарителя от пара верхнего ре-

гулируемого отбора

тему подогрева сетевой воды теплофи-

кационной турбины. Здесь в качестве

греющего пара используется пар, на-

правляемый в сетевой подогреватель,

а конденсация вторичного пара про-

исходит потоком сетевой воды. Так

как поток сетевой воды существенно

выше потока основного конденсата в

регенеративной системе и расход

греющего пара на испаритель может

быть значительно выше расхода пара

при установке его в регенеративной

системе, то производительность испа-

рительной установки в этом случае

оказывается в несколько раз больше

достигаемой при включении ее в реге-

неративную систему. При этом по-

верхности нагрева испарителя и кон-

денсатора испарителя должны быть

достаточно большими. Обычно исполь-

зуются испарители с поверхностью

1000 м

и конденсаторы

ПСВ-1200

или

ПСВ-1500.

Испарители на ТЭЦ могут исполь-

зоваться также для отпуска пара

промышленным потребителям, вы-

полняя функции паропреобразовате-

ля. В этом случае они подключаются к