Испарительные установки

Наибольшая повреждаемость характерна для котельного оборудования ТЭС. На его долю приходится до 80% всех нарушений нормальной работы ТЭС. К наиболее повреждаемым элементам относятся поверхности нагрева котла (пароперегреватели, водянме экономайзеры, испарительные поверхности). Главными источник; ми повреждений поверхностей нагрева являются недостатки эксплуатации, технологические дефекты изготовления и дефекты металла.

Пl—П^ — регенеративные подогреватели; Д — деаэратор; КЛ\, КЛъ — калориферы первой и второй ступеней; ПЭН - питательный электронасос; КН, ДН -конденсатами и дренажный насосы; HP - насос рециркуляции; И - испарительные поверхности нагрева; КС - камера сгорания

Для охлаждения уходящих газов обжиговых яечей предназначены котлы-утилизаторы УЭЧМ-34, УЭЧМ-67 безбарабанного типа с многократной принудительной циркуляцией с паросепарационными циклонами. На 3-3 показан продольный разрез котла-утилизатора УЭЧМ-67. Котел рассчитан на охлаждение газов с 40G до 190°С и выработки насыщенного пара давлением 1,3 МПа. Подвод газов — верхний. Газы последовательно омывают испарительные поверхности и экономайзер. Змеевики, выполненные из стальных труб (сталь 20) диаметром 28x3 мм, расположены горизонтально. Кар-

В УСТК для выработки пара применяются котлы-утилизаторы КСТ-80 и КСТК-25/39 производительностью 25 т/ч перегретого пара давлением 4,0 МПа с температурой 450°С. Котлы однобарабанные, с многократной принудительной циркуляцией. В котле КСТ-80 поверхности нагрева расположены в вертикальном газоходе. Нагретые инертные газы поступают сверху и последовательно омывают пароперегреватель, испарительные поверхности нагрева и водяной экономайзер. Пароперегреватель выполнен из стальных труб диаметром 32x3 мм, а испарительные поверхности и экономайзер — из труб 25X3 мм. Змеевики поверхностей нагрева расположены горизонтально.

Котлы-утилизаторы Н-89 и Н-433 имеют по два параллельных барабана-испарителя, подключенных к одному барабану-паросборнику. Котел Н-89 рассчитан на охлаждение 25 тыс. м3/ч конвертерных газов с температурой 850°С. Испарительные поверхности нагрева выполнены из дымогарных труб диаметром 83x3,5 мм. В каждом вертикальном барабане установлено по 91 трубе. Паропроизводительность котла 5 т/ч. В котле Н-433 в каждом вертикальном барабане установлено по 592 дымогарные трубы диаметром 38X3 мм. Котел рассчитан на охлаждение газов с температурой 430°С. Паропроизводительность котла 9,4 т/ч. Во всех рассмотренных вертикальных газотрубных котлах подвод газов

В котлах-утилизаторах типа КУН, как и в котлах типа СКУ, первая цифра означает паропроизводительность котла в тоннах в час, а вторая — давление пара в атмосферах. Котел-утилизатор КУН-3,2/11 рассчитан на охлаждение 11 тыс. м3/ч нитрозных газов от 800 до 230°С. Испарительные поверхности нагрева выполнены из 486 горизонтальных дымогарных труб диаметром 45X3 мм, установленных в барабане внутренним диаметром 2200 мм. К барабану крепятся входная и выходная газовые камеры, входная камера обмурована огнеупорным кирпичом.

Котел типа ПКК однобарабанный конвективный с естественной циркуляцией выполнен в П-образной компоновке, конструкция котла позволяет его открытую установку. Отбросные газы вместе с высококалорийным топливом (природным газом или мазутом) сжигаются в неэкранированном горизонтальном предтопке, в котором установлены специальные горелочные устройства. Из предтопка продукты сгорания поступают в подъемный газоход, в котором размещены испарительные поверхности нагрева, выполненные в виде конвективного пучка из труб диаметром 38x3 мм, и пароперегреватель. В котлах с давлением 2,4 МПа пароперегреватель одноступенчатый, а в котлах с давлением 4,5 МПа пароперегреватель имеет две ступени, между которыми установлен поверхностный регулятор перегрева.

После турбин пар при давлении 0,6 МПа поступает в мощные опреснительные установки по линии 12 с возвратом в деаэратор 6 конденсата этого пара по линии 8. В деаэратор из опреснительной установки направляют также добавочную воду 7 для восполнения убыли в системе станции. Из деаэратора питательный насос 5 через регенеративный подогреватель 4 подает конденсат в испарительные поверхности парогенератора 16. Об разевавшийся в них насыщенный пар перегревается в пароперегревателе 17.

Топливно-воздушная смесь, подаваемая горелками в топочную камеру (топку) парового котла, сгорает, образуя высокотемпературный (1500 °С) факел, излучающий тепло на трубы 6, расположенные на внутренней поверхности стен топки. Это — испарительные поверхности нагрева, называемые экранами. Отдав часть теплоты экранам, топочные газы с температурой около 1000 °С проходят через верхнюю часть заднего экрана, трубы которого здесь расположены с большими промежутками (эта часть носит название фестона), и омывают пароперегреватель. Затем продукты сгорания движутся через водяной экономайзер, воздухоподогреватель и покидают котел с температурой, несколько превышающей 100 "С. Уходящие из котла газы очищаются от золы в золо-улавливающем устройстве 15 и дымососом 16 выбрасываются в атмосферу через дымовую трубу 17. Уловленная из дымовых газов пылевидная зола и выпавший в нижнюю часть топки шлак удаляются, как правило, в потоке воды по каналам, а затем образующаяся пульпа откачивается специальными багерными насосами 18 и удаляется по трубопроводам.

Из 7.1 видно, что барабанный котельный агрегат состоит из топочной камеры и газоходов, барабана, поверхностей нагрева, находящихся под давлением рабочей среды (воды, пароводяной смеси, пара), воздухоподогревателя, соединительных трубопроводов и воздуховодов. Поверхности нагрева, находящиеся под давлением, включают в себя водяной экономайзер, испарительные элементы, образованные в основном экранами топки и фестоном, и пароперегреватель. Все поверхности нагрева котла, в том числе и воздухоподогреватель, как правило, трубчатые. Лишь некоторые мощные паровые котлы имеют воздухоподогреватели иной конструкции. Испарительные поверхности подключены к барабану и вместе с опускными трубами, соединяющими барабан с нижними коллекторами экранов, образуют циркуляционный контур. В барабане происходит разделение пара и воды, кроме того, большой запас воды в нем повышает надежность работы котла.

7.2. Схемы генерации пара в паровых котлах а — естественная циркуляция; б — многократная принудительная циркуляция; в—прямоточное движение; Б — барабан; ИСП— испарительные поверхности; ПЕ— пароперегреватель; ЭК— водяной экономайзер; Dn — расход пара; Dna — расход питательной воды; ПН— питательный насос; ЦН— циркуляционный насос; НК— нижний коллектор; Q—подвод теплоты; ОП— опускные трубы; ПОД— подъемные трубы

Одноступенчатые испарительные установки применяются на конденсационных электростанциях, где потери пара л конденсата в нормальных условиях не превышают 3% общего расхода пара на турбину. При

этом испарительные установки, включенные по схеме, приведенной на 6.30, а, работают при температурных перепадах 10—15 °С. Когда потери выше (на ТЭЦ при наличии потерь пара и конденсата у потребителя), применяются двухступенчатые или многсступенчатые испарительные установки. Число ступеней обычно не превышает шести. С увеличением числа ступеней многоступенчатой испарительной установки количество дистиллята, получаемое при одно!^ и том же расходе пара, отобранного из турбины, возрастает. Однако при выбранном температурном перепаде между греющим паром и i емпературой конденсации в последней ступени температурный перегад в каждой ступени будет уменьшаться и стоимость установки возрастает. Дистиллят имеет минимальную стоимость при определенном температурном перепаде в одной ступени, обычно этот перепад находится в пределах 8-12 °С.

Температурный перепад, который может быть использован для работы испарительной установки между двумя см<жными отборами турбины, не превышает обычно 15-20 °С. Полньй температурный перепад, необходимый для работы многоступенчато;! установки, значительно выше. Поэтому в системе регенеративного подогрева основного конденсата турбины по схеме, указанной на 6.30, а, включаются обычно одноступенчатые испарительные установки. К испарителям при этом подводится пар от отборов, из которых отводится пар к подогревателям низкого давления.

По схеме, приведенной на 6.30, а, испарительная установка может включаться также в систему подогрева сетевог воды. Это включение не изменит тепловой экономичности электростанции, а так как обычно расход пара на сетевые подогреватели значительно выше, чем на регенеративные, испарительные установки, вклиненные в систему подогрева сетевой воды, могут применяться для волтолнения потерь рабочего тела на ТЭЦ, когда они достигают 10—12%.

На АЭС испарительные установки могут приме»яться не только для производства добавочной воды, но и в системе сг ецводоочистки, т. е. для очистки продувочной воды первого контура, радиоактивных вод бассейнов выдержки твэлов, сбросных вод (из баков биологической защиты реакторов, после обмыва оборудования, пэлов и стен помещений первого контура и специрачечной), а также под санпропускника. Во всех этих случаях в испарительных установках вода освобождается главным образом от растворенных в ней радиоактивных твердых веществ. Испарители на одноконтурных АЭС применяются также для генерации пара, используемого для уплотнения турбины, в качестве

Испарительные установки для очистки радиоактивных промывочных вод, вод бассейнов выдержки, спецпрачечных, санпропускников и прочих активных сбросных вод являются обычно одноступенчатыми, обогреваемыми паром низкого давления. Конденсат вторичного пара этих установок собирается в баках чистого конденсата и затем используется для нужд электростанции; продувочная вода направляется в специальную испарительную установку (доупариватель). Продувочная вода доупаривателя дренируется в могильники, а конденсат вторичного пара идет на вторичную выпарку.

Испарительные установки, служащие для очиотки продувочных вод первого контура, обычно многоступенчатые. Энтальпия продувочной воды достаточно велика. Поэтому вода направляется сначала в расширитель ( 6.32), а затем в испарительную установку. Греющим паром первой ступени установки является пар, полученный в расширителе. Продувочная вода последней ступени (так же как в одноступенчатой установке) направляется в доупариватель. Кубовый остаток доупаривателя сбрасывается в герметичную емкость, откуда сжатым воздухом передавливается в хранилище жидких отходов [16, 5'.',].

Предусматривается усиление научных исследований по улучшению очистки и предотвращению сброса загрязненных сточных вод с последующей разработкой новых схем « установок. В соответствии с комплексными 'научно-техническими программами в 1981—1985 гг. предусматривается освоить в производстве блочные испарительные установки мгновенного вскипания, провести исследования промышленных схем подготовки воды на ТЭС с .использованием установок, работающих по принципу электродиализа, разработать схемы и технологию очистки воды на установках обратного осмоса большой производительности, а также ввод в эксплуатацию в 1985 г. на ТЭЦ-9 Мосэнерго промышленной установки по обессоливанию .минерализованных сточных вод и установки содоизвестко'вой очистки сточных вод на ТЭЦ-22 Мосэнерго с утилизацией образующихся отходов.

Для подготовки питательной воды также используются испарительные установки. Многоступенчатые испарительные установки низкого давления требуют для своего обогрева пар или горячую воду температурой 90—110° С и расходуют 630—700 кДж на 1 кг полученной обессоленной воды.

установок, использующих НВЭР. Теплоноситель с температурой 90—110° С может быть получен от подавляющего большинства технологических агрегатов и производств. Умягченная вода в этом случае получается путем последующего смешивания обессоленной воды с исходной. При обеспечении предприятий умягченной и обессоленной водой от испарительных установок (ИУ) резко снижается количество сбросных вод и не требуется химических реагентов, ионообменных смол и других материалов. В современных ИУ низкого давления поступающая в них сырая вода испаряется только частично в зависимости от числа ступеней, остальная часть воды сбрасывается. Соответственно в 1,3—2 раза повышается солесодержание воды, выходящей из ИУ. Умеренное повышение общего солесодержания воды позволяет, как правило, использовать ее в качестве технической для различных производственных нужд завода. В итоге потери воды по заводу сводятся к минимуму, что также имеет большое значение. Достоинством ИУ является то, что они могут быть сравнительно просто полностью автоматизированы и не требуют большого числа обслуживающего персонала. При использовании для подогрева воды в ИУ низкопотенциальных энергоресурсов затраты на получение дистиллята в них в среднем примерно на 30% меньше, чем на химически обессоливающей установке. Испарительные установки чище и с экологической точки зрения.

При применении термического метода подготовки добавочной воды на электростанциях чаще всего используют одноступенчатые испарительные установки, которые всегда включаются в систему регенеративного подогрева питательной воды. Пример включения двух испарителей в тепловую схему турбины К-210-12,8-6 ЛМЗ дан на 3.76, а.