Внутрикотловая обработка воды

4.4.1 Продувка

Применяется для поддержания в котловой воде определенной концентрации солей, которая обеспечит безнакипный режим работы котла.

Продувка бывает:

· Периодическая;

· Непрерывная.

Продувка заключается в удаления из барабана котла части котловой воды с высоким солесодержанием и заменой ее питательной водой с малым солесодержанием. Ее производят из тех мест водотрубной системы котла, где наиболее высоко солесодержание воды.

 

Питательная вода подается в барабан котла по всей длине трубы 3 с отверстиями, проходящей в верхней части верхнего барабана 2. Нижняя аналогичная труба 1, расположенная в нижней части верхнего барабана, предназначена для сбора и отвода продувочной воды.

Продувка бывает одноступенчатой и многоступенчатой.

 

При ступенчатом испарении продувку осуществляют из солевых отсеков или выносных циклонов.

Периодическую продувку применяют для удаления шлама, который скапливается в нижних барабанах и коллекторах котла. Величина продувки должна быть такой, чтобы солесодержание котловой воды соответствовало требованиям норм качества.

Для котлов малой и средней мощности величина продувки не должна превышать 10%, для котлов большой мощности 5%, что связано с потерями теплоты с продувочной водой. Оптимальны потери теплоты с продувочной водой в пределах 0,1…0,5% от теплоты сгораемого топлива.

Ступенчатое испарение позволяет уменьшить количество выводимой с продувкой горячей воды и сократить потери теплоты.

При ступенчатом испарении испарительная система котла разделяется на 2 отсека, соединенных по пару, но разделенных по воде. Питательная вода подается только в первый отсек, а для второго отсека питательной водой будет служить продувочная вода первого отсека. Продувка осуществляется из второго отсека. Так как концентрация солей во втором отсеке выше, чем в первом, то для вывода солей требуется меньший процент продувки для котла в целом.

 

Непрерывная продувка должна обеспечивать при работе котла постоянный вывод избытка солей из котловой воды. Котловая вода непрерывной продувки из барабана отводится в аппарат, называемый сепаратором непрерывной продувки, в котором происходит расширение воды и отделение пара.

 

 

Деаэрация

В химически очищенной воде находятся относительно нейтральные (N₂ и NH₃) и агрессивные (О₂ и СО₂) газы, последние приводят к химической коррозии внутренних поверхностей нагрева котла. Продукты коррозии нарушают циркуляцию воды в контуре котла, что может привести к пережогу труб. Поэтому коррозионно-активные газы необходимо удалять из воды. Для этого существует несколько способов:

· Химическая деаэрация;

· Каталитическая деаэрация;

· Термическая деаэрация.

Сущность химической деаэрации заключается в следующем: в воду добавляют сульфит натрия (), который окисляется до сульфата натрия , забирая из воды кислород.

При каталитической деаэрации воды коррозионно-активные газы удаляются из воды водородом.

Термическая деаэрация основана на законе Генри (законе растворимости газов в жидкости). Согласно закону Генри количество растворенного газа G_Г в единице объема жидкости прямо пропорционально парциальному давлению газа над жидкостью.

Растворимость газов при ее нагреве снижается, т.к. давление пара стремится к давлению насыщения, при кипении из воды удаляются все газы.

Удаление газов из воды в ТГУ осуществляется в термических деаэраторах.

 

Деаэраторы подразделяются по рабочему давлению на 3 вида:

· Вакуумные (P<0,03…0,093 МПа);

· Атмосферные (Р = 0,12 МПа);

· Повышенного давления (P>0,12 МПа).

В ТГУ малой и средней мощности вакуумные деаэраторы обычно используются на водогрейных котлах, термические деаэраторы – на паровых.

Деаэратор состоит из двух основных частей - деаэраторного бака 3 и деаэраторной колонки 2. Химически очищенная вода поступает через охладитель выпара 1 в верхнюю часть колонки деаэратора. Сюда же подается конденсат от сетевых подогревателей. Вода стекает по распределительным тарелкам (по всему сечению колонки) вниз в бак, и нагревается за счет пара, который движется вверх. При нагреве воды из нее выделяются газы, которые с частью пара из верхней части колонки поступают в охладитель выпара. Там оставшийся пар конденсируется, и конденсат возвращается по сливной трубке в деаэратор, а газы выходят в атмосферу. Освобожденная в деаэраторе от газов питательная вода из нижней части бака направляется к котлам. Температура подогрева воды в деаэраторе атмосферного типа обычно лежит пределах 102…104 °С, что соответствует давлению в деаэраторе 0,12 МПа.

 

 

При превышении давления в деаэраторе относительно рабочего может произойти его разрыв, а при разрежении атмосферное давление может деформировать деаэратор. Чтобы этого не произошло, деаэратор оборудуется гидрозатвором 4, который устанавливается на высоте 3,5…4 м относительно уровня воды в деаэраторе. При уходе воды из деаэратора и создании в нем разрежения подпиточная вода поступает из гидрозатвора в питательный бак. При резком повышении уровня воды в баке (перепитке) происходит сброс избытка воды через переливную трубу в гидрозатворе.

Для предотвращения кавитации во всасывающих патрубках питательных насосов деаэратор устанавливают выше уровня установки насосов таким образом, чтобы создать требуемый подпор во всасывающих патрубках.

 

 

4.5 Подготовка пара в соответствии с нормативными требованиями

Пар, направляемый потребителям, должен быть достаточно чистым для того, чтобы избежать отложений на внутренних поверхностях пароперегревателей и паропроводов. Качество вырабатываемого пара зависит от его влажности и концентрации веществ, загрязняющих котловую воду.

 

 

Показатели качества конденсата насыщенного и перегретого пара после регуляторов перегрева не должны превышать значений, указанных в табл. 3. [2]

Таблица 3

 

Наименование показателя	Норма для котлов
промышленных (с пароперегревателем) абсолютным давлением, МПа (кгс/см^2)	энергетических (с пароперегревателем) абсолютным давлением, МПа (кгс/см^2)
до 1,4 (14)	2,4 (24)	3,9 (40)	до 3,9 (40)
ТЭЦ	ГРЭС
Условное содержание (в пересчете на NaCl), мкг/дм^3
Содержание натрия, мкг/дм^3	320*	160*
Содержание свободной углекислоты СО2, мг/дм^3	20**
Содержание свободного аммиака (не связанного с углекислотой), мг/дм^3	Не допускается***	Не допускается

__________

* Для котлов без пароперегревателя допускается влажность пара до 1 %.

** Для котельных установок, имеющих систему обратных конденсатопроводов общей протяженностью не более 1000 м при числе теплообменных аппаратов не более десяти допускается содержание свободной углекислоты в паре до 100 мг/дм³.

*** Допускаемое содержание связанного аммиака должно определяться по согласованию с потребителем технологического пара.

 

Согласно требованиям к насыщенному пару, вырабатываемому в котлах без пароперегревателей, пар может иметь влажность до 1%, при этом его солесодержание не нормируется.

Для снижения влажности пара в барабане котла устанавливают различные сеперирующие устройства, которые отделяют капельки влаги от сухого пара.

Типы сепарации влаги:

· Гравитационную;

· Инерционную (механическую);

· Пленочную.

 

 

Топливо для котельных установок

1 Общие сведения

Топливо – углеродистые и углеводородистые соединения, которые будучи нагреты до определенной температуры, активно вступают в реакцию с кислородом воздуха и выделяют при этом значительное количество тепла.

По своему состоянию топливо делят на:

· Твердое;

· Жидкое;

· Газообразное.

По способу получения:

· Естественное

- твердое: антрациты, каменные и бурые угли, торф, горючие сланцы, дрова, отходы промышленности и сельского хозяйства;

- жидкое: нефть

- газообразное: природный газ

· Искусственное

- твердое: брикеты, кокс, полукокс;

- жидкое: продукты перегонки нефти – бензин, керосин, лигроин, мазут и т.д.;

- газообразное: генераторный газ, коксовый, нефтяной, полукоксовый, доменный газ.

 

Элементарный состав топлива

Твердые жидкие топлива:

Твердые и жидкие топлива характеризуются весовым составом, в который включаются следующие основные элементы:

· Углерод С – является одним из главных составляющих топлива. Чем его больше в составе, тем выше теплота сгорания топлива. В чистом виде в природе встречается в виде графита и алмаза. В холодном состоянии углерод с кислородом не соединяется. Поэтому горение углерода возможно только при нагреве его примерно до 700 °С.;

· Водород Н – легкий газ, не имеющий цвета и запаха, его больше всего в жидком топливе и сланцах;

· Кислород О – поддерживает горение, но сам не горит и тепла не выделяет. Кислород относят к внутренней балластной составляющей топлива;

· Азот N – нейтральный газ, сам не горит и горение не поддерживает;

· Сера S – в природе встречается в виде соединений, при горении получается сернистый газ, который при охлаждении соединяется с влагой и образует серную кислоту.

- Горючая (летучая) – колчеданная сера S_k;

- Негорючая минеральная S_о – входит в состав золы;

· Зола А – состоит из сложный химических соединений – окиси алюминия, соединений железа, кальция, магния, серы. Зола является негорючей (минеральной) частью топлива. Большое содержание золы в топливе вызывает трудности при эксплуатации котлов: загрязняет поверхности нагрева и газоходы и истирает крыльчатку и кожух дымососов.

Зола делится на:

- легкоплавкую с температурой размягчения ниже 1000 °С (вызывает шлакование топки при сжигании топлива);

- тугоплавкую с температурой размягчения выше 1300 °С;

· Влага W – является балластной примесью топлива. В зимнее время вызывает смерзание топлива. Влажное топливо плохо горит в топке и требует значительного количества тепла на испарение влаги. Водяные пары в дымовых газах при охлаждении до 40 - 60°С конденсируются, а выделившаяся при этом влага вызывает коррозию металла экономайзера или воздухоподогревателя.

Влага топлива подразделяется на:

- Внешнюю (механическую) – вызванную поверхностным увлажнением кусков топлива и заполнением влагой пор и капилляров;

- Внутреннюю(равновесную, или гигроскопическую) – которая устанавливается в материале при длительном соприкосновении с окружающим воздухом.

Находясь в сухом месте, топливо теряет внешнюю влагу – высыхает и называется в таком случае воздушно – сухим. При нагреве топлива до 105 °С из него можно удалить всю влагу и получить совершенно сухое топливо.

 

Горючими элементами в топливе, составляющими его горючую массу, являются углерод, водород и горючая сера. Условно к горючей массе относят также кислород и азот. Зола и влага в горении не участвуют и являются балластом.

 

Состав топлива принято представлять в виде совокупности входящих в него отдельных элементов и компонентов, выраженных в массовых процентах. Топливо в том виде, в котором оно поступает для сжигания, называют рабочим, а вещество, составляющее его – рабочей массой. Входящие в состав рабочей массы элементы записываются с индексом r:

(6)

Если из топлива удалена внешняя и внутренняя влага, то оно представляет собой сухую массу (индекс d), имеющую следующий состав

(7)

Если условно удалить из сухой массы содержащуюся в ней золу, то полученный состав представляет собой сухую безззольную (горючую) массу топлива:

(8)

Если из горючей массы выделить колчеданную и сульфатную серу, то оставшуюся массу топлива называют органической.

Состав рабочей и сухой массы одного и топлива в зависимости от условий добычи и погоды может колебаться в широких пределах. Состав же горючей массы стабилен. Поэтому его используют для проведения пересчета горючей массы на сухую и рабочую.