Способы удаления примесей из пара

Качество пара определяется не только поддержанием проектных параметров р, tn.n, но также чистотой пара—содержанием в нем при­месей. Согласно ПТЭ содержание примесей в паре барабанных котлов не должно превышать предельно допустимых норм Sn*°", приведенных в § 18.3 для Na и Si02. Нормы чистоты пара для ТЭС сохраняются и для АЭС, работающих на перегретом паре.

Чистота пара во многом зависит от чистоты питательной воды и уровня солесодержания котловой воды, отсюда чистота пара будет определяться эффективностью вывода примесей из водопарового цикла котлов такими способами, как:

продувкой (периодической и непрерывной), от которой зависит солесодержание котловой воды барабанных котлов;

ступенчатым испарением, повышающим во много раз эф­фективность продувки котла;

сепарацией пара от капельной влаги механическим путем;

промывкой пара питательной водой.

Так как продувка в большинстве прямоточных агрегатов отсутствует единственный способ получения чистого пара заключается в повышении чистоты питательной воды. Поэтому качество пара, выдаваемого прямоточным котлом, нормируется по питательной воде.

Рис. 19.1. Схемы испарения в агрегатах с естественной или многократно-принудительной циркуляцией: а – одноступенчатая; б – двухступенчатая с отсеками в барабане; в – двухступенчатая с выносными циклонами: Л трехступенчатая; п^ и п^ — паропрою< дительность первой и второй ступеа испарения в долях от паропроизводите» ности агрегата; /—барабан; 2 — выва ной циклон; 3 —нижний коллектор цц куляционного контура; 4— парогенеряд ющие трубы; 5—опускные трубы; & подвод питательной воды: 7 — отвод м дувочной води; в —водоперепускная ^ ба из барабана в циклон; 9— пароле пускная труба из циклона в барав 10 — пароотводящая труба из агрегяя 11 — вкутрибарабанная перегородка

СТУПЕНЧАТОЕ ИСПАРЕНИЕ

Улучшить качество пара, не увеличивая количества продувочной во­ды, выводимой за пределы котла, возможно при использовании мето­да ступенчатого испарения, разработанного и внедренного в 30-х годах проф. Э. И. Роммом.

Метод ступенчатого испарения заключается в том, что водяной объ­ем барабана делится поперечными перегородками на несколько отсе­ков, к каждому из которых присоединена своя группа контуров цирку­ляции (ступени испарения) (рис. 19.1). Вся питательная вода при этом подается в первый отсек, котловая вода из которого поступает в сле­дующий отсек, далее в последующий и т. д.

Эта система разбивки поверхностей нагрева котла по ступеням по­зволяет повышать объем продувки последующих ступеней по сравнению с предшествующей на величину ее испарительной паропроизводительности.

Вследствие последовательных внутренних продувок, в водяном объе­ме агрегата создается «химический перекос», когда количество приме­сей в котловой воде каждого последующего отсека устанавливается большим, чем в—предыдущем. Отвод воды из котла с непрерывной продувкой осуществляется из последнего,по ходу воды отсека. Весь пар отводится из парового пространства первого отсека агрегата.

В паровых котлах ступенчатое испарение выполняют чаще все­го по схеме двухступенчатого (рис. 19.1,6, б) или трехступенчатого (рис. 19.1,г) испарения.

При одноступенчатом испарении (рис. 19.1,а) баланс примесей вы­ражается (18.20), а концентрация веществ в продувочной воде в рас­сматриваемом случае равна концентрации в котловой воде. Полагая Сп = 0 и принимая р = 1,0%, имеем

3. теплообмен излучением. Расчет теплообмена в топке. Теплообмен в
конвективных поверхностях нагрева

Расчет теплообмена в топке - это определение температуры продуктов сгорания ка выходе из топки при заданных ее конструкции и условиях работы или определение площадей тепловоспринимающих поверхностей нагрева, при которых обеспечивается заданная температура в танце топки. В инженерной практике применяется метод расчета, созданный советскими учеными, основанный на совместном использовании для расчетов законов лучистого теплообмена н приложении теории подобия к топочным процессам. Функциональная зависимость определяющих критериев от различных факторов установлена на основе экспериментальных данных.

В общем виде тепловосприятие поверхностей нагрева определяется из уравнения теплообмена в топке, которое, исходя из закона Стефана-Больцмана, может быть представлено в виде

где Q'_л -тепловосприятие поверхностей нагрева, кВт; а_т - интегральный коэффициент теплового излучения топки; с₀ - коэффициент излучения абсолютно черного тела, равный 5,67*10^-8 Вт/(м²*К4), φ_о - коэффициент тепловой эффективности поверхности нагрева; F_Ст - площадь поверхности стенок, ограничивающих топку, м2; Т - средняя температура продуктов сгорания в топке, К; Т_Ср - средняя температура поверхности нагрева, К.

Вместе с тем тепловосприятие поверхностей нагрева может быть определено из теплового баланса топки, согласно которому

где φ - коэффициент сохранения теплоты топкой; В_р - расчетный расход топлива, кг/с или м³/с; Q_т - полезное тепловыделение в топке, кДж/кг или кДж/м³; Н''т - энтальпия продуктов сгорания на выходе из топки, кДж/кг или кДж/м³.

Значение разности Q_т - Н''т, кДж/кг или кДж/м³, при условии неизменности объема продуктов сгорания и их теплоемкости в топке может быть найдено из формулы

где V_r - объем продуктов сгорания, м³/кг или м³/м³; с_г - теплоемкость продуктов сгорания в топке, кДж/(м³*К); Т_а - адиабатическая температура горения топлива, К; Тг - средняя температура продуктов сгорания на выходе из топки, К

6. Унос влаги насыщенным паром. Пенообразование котловой воды и
способы борьбы с ним

При образовании насыщенного пара в котле часть воды остается в капельном состоянии. Также тепловые потери в трубопроводах приходят к дополнительному образованию конденсата, количество которого тем больше, чем выше был начальный уровень капельной влаги. В свою очередь, повышение доли конденсата ведёт к более интенсивным тепловым потерям. Кроме того, в котлах с перегревом пара унос влаги в пароперегреватель приводит к его быстрому загрязнению солями,растворимость которых в воде намного выше, чем в паре.

Для предотвращения уноса влаги в барабанах паровых котлов стремятся создать как можно большее зеркало испарения для снижения скорости среды, а также применяют специальные сепарационные устройства. Влажность пара на выходе из барабана удаётся снизить до 0,1—0,15 %^[1]. Перед паро-паровым перегревателем на АЭС также используется сепаратор, из которого влага удаляется в систему регенерации, а пар с высокой сухостью идёт на перегрев.

Крупнодисперсная капельная влага в паре придаёт ему абразивные свойства, приводит к быстрому износу клапанов и всех мест, где поток изменяет направление (более плотные, чем пар, капли обладают большой инерцией и бьют в стенку).