ГОССТРОЙ СССР Главпроыстройпроект

С0ЮЗСАНТЕХПР0ЕКТ Государственный проектный институт САНТЕХПРОНКТ

УТВЕРЖДАЮ:

/ ДИ^ЕК^Р ГПИ САНТЕХПР01ЖТ --Н.КОХАНЕШСО

Москва - 1974

СОДЕШНИЕ

1. Назначвние и задачи продувки котлов.............................. 3

2. Расчет величины продувки котлов... б

3. Норыы качества котловой воды...... 9

4. Схекы непрерывной продувки котлов.. 13

5. Расчет сепараторов непрерывной продувки..............................I е

6. Сброс продувочной воды

котлов............................ 21

7. Дитература.........................26

Государствемшй проектный институт Са н те хп рое к т Глз вп роио тройпрое кта Госстроя СССР

(ГПИ Са ктехирое кт),1974

й кЛ~ К с - сухой остаток котловой воды соответственно в чистом и соленом отсеках, мг/л;

Н с - оолевая кратность, определяемая по формуле

h - паролроивводительнооть солевого отсека, jC от общей паропроиззоди-тельности котла (принимается по паспортным данным котла);

Рпр- расчетная величина продувки котла,

Абсолютная величина щелочности (в мг-экв/л) котловой (продувочной) воды не нормируется. По данным Байского котельного завода, при испытаниях щелочность котловой воды была около 180 мг-экв/л, а чистота пара при этом не ухудшалась. Минимальная щелочность котловой воды в чистом отсеке, а также в котле без ступенчатого иопаре-ния при питании котлов умягченной водой принимается не менее I мг-экв/л.

Относительная щелочность котловой воды (в %) для защиты котельного металла от межкриоталлитной коррозии учитывается в соответствии с п.6.2-3 Правил Госгортехнадзора. Для защиты котельного металла от межкристаллит-ной коррозии ("щелочной хрушсооти") при монтаже и эксплуатации котлов необходимо предотвращать и устранять высокие механические и термические перенапряжения в металле. Кроме того, в качеотве защитной меры можно рекомендовать дозировку в котловую воду нитрата натрия, который пассивирует котельный металл (защищает от коррозии).

для котлов,допускающих вцутрикотловую (реагентную или магнитную) обработку, расчетные нормы качества котловой воды могут быть приняты по табл.2.

Водотрубные без нияних

образователен в виде шлама минимальную щелочность котловой воды следует принимать для всех котлов не низе 7-Ю мг-эквА.

2.Нормы не распространяются на котлы, работающие на газе и мазуте, так как в атом случае не допускается применение внутри-котловой обработки.

Нормы качества котловой воды для котлов перепроизводств явностью более 30 т/ч приведены в табл.З.

Таблица 3

иолесодераание,>11риме-мг/л_!чаоя

котло-; пита- ] вой;тельной! воды I воды

Паропро-! Рабочее! изводи- давление } таль- | кгс/сн*-{нооть, ;

					Белгородский котельный завод

4.Схемы непрерывной продувки котлов

Непрерывная продувка котлов осуществляется по различным схемам. Саратовский и Таганрогский котельные заводы выпускают расширители (сепараторы диаметром 450, 600 и 800 ым)с двумя тангенциальными подводами продувочной воды. В котельных низкого давления для этих оепараторов применяется схема, приведенная на рио.З.

В зависимости от величины продувки, а следовательно, и необходимого парового объема, сепаратор ставился на один или на два котла. Расширение и парообразование происходило непосредственно на вводе продувочной воды в расширитель (оеператор).

Как показали работы ЦКТИ, для уменьшения объема расширителей, улучшения качества получаемого пара, обеспечения более надежной и равномерной их работы следуот использовать.схему подключения непрерывной продувки котлов в коллектор, в котором происходит расширение котловой воды и первоначальное образование водопаровой смеси.

czb

ffроди6очная/ т (Ша

Отсспариробанныи пор

исходная холодная Soda

Г/ -ллс 1 -

Спуск / Подогретая i

Продцбочная 6а Iоканализацию 1 -trf~wc

Подогретая исходная Сода на додоподготобку Рио.3.Принципиальная схеыа непрерывной продувки котлов

I - котел; 2 - сепаратор непрерывной продувки (расширитель); 3 - теплообменник; 4 - предохранительный рычажный клапан

На рис.4 дана схеыа подключения продувочной воды от котлов в коллектор, подводящий в сепаратор пароводяную эыульоию.

Указанное усовершенствование дало возыожнооть Бийскоыу котельному заводу выпуотить новый сепаратор Ду 300 оо сплющенным соплом на вводе пароводяной омеои (диаметр коллектора, в котором происходит расширение, принимается по диаметру оо:ма); наибольшая паропроиз-водительнооть сепаратора составляет 1,2 т/ч. Такой сепаратор в котельной устанавливается один на несколько котлов сообразно о величиной продувки допуокаемой Бий-скин котельным заводом.

Техническая характеристика сепаратора Ду 300

Уоловный диаметр корпуса Ду, мм........ 300

Рабочее избыточное давление в оепара-

торе, кго/ом2.......................... 0,2-4),6

Наибольшая паропроивводителъность, т/ч.. 1,2

Расход продувочной воды при давлении в барабане котла, т/ч;

Рио.4.Схема подключения сепаратора к непрерывной проДувко котлов

Р я 14 КГО/ОЫ 2 ....................... 7

P я 20 кго/см^ ....................... 6

Я 30 кго/см2 ....................... 5

Чертежи общего вида сепаратора Ду 300 даны на рио.5.

На рис.6 представлена схема установки непрерывной продувки, рекомендуемая для котельных низкого и среднего давления, в которых устанавливается сепаратор Ду 300 Бийского котельного завода. Сепаратор в этой схеме не рассчитывается, а принимается по характеристике, данной заводом-изготовителем.

5.Расчет сепараторов непрерывной продувки

Раосчитав величину продувки котлов по уравнению (5) и решив вопрос экономической целесообразности монтажа оборудования непрерывной продувки, определяют по уточнен* ной формуле количеотво воды, которое::* обходимо удалить из котла

т» _* А * /в\

где величина непрерывной продувки или ко

личеотво удаляемой из котла воды,т/ч; 2) п - паропроизводительнооть котельной (котла), г/ч;

J_ x - доля химочищениой воды в питательной - или, что то же, потери пара и конденсата в долях от паропроизводительности котельной;

Оухой остаток химочищенной воды, мг/л; $к6 ~ °У Х °Й остаток котловой воды принимают по паспортным данным завода-изготовителя котла, мг/л (ом.раздел 3);

Я - доля пара, отоепарироваиного в оепара-торе (расширителе) непрерывной продувки

“ T кго/"си^;

У ДбЛЬ-! У Д9ль-

Ный 1 пая ■! объем!масса!пара, ."пара.

Таплосодерха-1 ние. ккал/кг

ВодыI пара I !

1 Скрытая!теплота “! преобра-! зования, !ккал/кг


		1 1,725 ! 0,5797

УДК 621.187.2 I.Назначение и задачи продувки котлов

Нормальная работа котельного агрегата обуславливается, прежде всего, качеством котловой воды.

От качества котловой воды зависит:

а) чистота пара;

б) чистота поверхности нагрева котла;

в) коррозийная безопасность металла котла и паро-конденсатного тракта.

Основным средством для поддержания требуемого нормами качеотва котловой воды, кроме соответствующей обработки иоходной воды и, воли требуется, конденсата, является продувка котла, С помощью продувки представляется возможным в широких пределах регулировать концентрации солей и щелочей в котловой воде, удалять из котла взвешенные вещества и шлаыовидные осадки.

Соблюдение рационального режима продувок котлов, изменяющегося в зависимости от качества котловой воды и пара, является одним из радикальных мероприятий по организации водного режима, обеспечивающего нормальную работу котлов. Чем больше потери конденсата в общем пароводяном балансе котельной, восполняемые химически очищенной водой, тем больше значение продувки котлов. Существуют два способа продувки котлов: периодическая продувка и непрерывная.

Периодическая продувка осуществляется для удаления грубодиоперсного шлама, оседающего в нижних коллекторах (барабанах) котла или других малоактивных участках циркуляционной системы котла (в местах "вялой" циркуляции). Периодическая продувка производится по установленному при наладке графику, но не реже*раза в смену, Ыеста из которых производится периодическая продувка, зависят от конструкции котла: нижние барабаны, коллекторы, нижние точки экранов, при ступенчатом испарении -нижние точки выносных циклонов.

объем отсопарированного в раошири-теле пара, ы 3 ;

удельный объем пара при давлении л оепараторз, принимается по табл.k для насыщенного пара, м 3 /кг;

степень сухооти пара, принимается равной 0,97;

паронапряжение парового объема ое-паратора, принимается равным 800-1000 м 3 /м 3 при работе по охеме рис.З, при работе по схеме рис.4 -см.техническую характеристику сепаратора Ду 300, который не рас-считгваетоя, а принимается по данным завода.

По полученному объему отсепарироваиного пара подбирается оепаратор, выпускаемый Саратовским заводом тяжелого машиностроения и таганрогским заводом "Красный котельщик", исходя из объема парового пространства сепаратора.

6.Сброс продувочной воды котлов

Расчет количества сбрасываемой воды от продувки котлов в барбатер приведен в разделе 2. С питательной водой в паровой котел поступают различные легко-растворимые соли натрия, так как катионы жесткости практически удаляются при двухступенчатой докотловой обработке, а железа в питательной воде допускается незначительное количество

Открытие продувочных вентилей выполняется обычно поочередно не более чем на 30 сек. (включая время открытия и закрытия) при усиленной наблюдении за уровнен воды в котле. Особая осторожность необходима при продувке соленых отсеков (циклонов) вследствие малых водяных объемов последних. Одновременная продувка нескольких точек не допускается. Для обеспечения более полного удаления шлама периодическая продувка должна осуществляться с возможно большей интенсивностью, при обязательном условии существенно но нарушить при этом циркуляцию на данном участке котла и не сникать уровеиь воды в котле ниже допустимых пределов. Интенсивность продувок нижних точек следует ограничить расходом продувочной воды 400-500 кг/мин.

Периодическая продувка 2-3 точек не дает полного удаления злаыа из котла, полный вывод шлама достигается при оборудовании нижних барабанов (или грязевиков) специальными коллекторами (рис.I),обеспечивающими забор шлама по длине барабана.

Рис.I.Продувочный коллектор для удаления шлама из нижних барабанов и грязовиков

Продувку нижних точек с целью удаления шлама не рекомендуется осуществлять при малой интенсивности, исключение может быть только в процессе удаления шлама при ыгутрикетлсзоп (реагентной или шагнитной)обработке води, когда требует-ся продолжительная продувка, при этом

оледует ограничить расход продувочной воды, что достигается путей установки ограничительной шайбы диа

метром 12-15 мм на обводной линии у вентилей нихней продувки (рис.2).

Удаление шлама из нижних точек котла при внутрикот-ловой обработке может производиться как периодически, так и непрерывно.

1 - нижний барабан, коллектор или грязевик;

2 - запорный вентиль; 3 - вентиль регулирующий продувку; 4 - ограничительная шайба;

5 - продувочная вода в расширитель периодической продувки или в продувочный колодец

Непрерывная продувка осуществляется для поддержания в котловой воде допустимого солесодержания, обеспечивающего получение чистого пара.

Долгое время существовало мнение, что непрерывную продувку необходимо осуществлять, удаляя наиболее опасный слой воды (в зоне зеркала испарения), содержащий максимальную концентрацию солей. Специальными исследованиями установлено, что концентрация оолей в котловой воде (при одноступенчатом испарении) одинакова в любой

точке циркуляционного контура котла, исключение составляет только место ввода питательной воды; при отупенчатоы испарении, это ко подтверждается для чистых и соленых отсеков котла.

Отвод воды при «".прерывной продувке котлов о одноступенчатым испарением должен осуществляться через водозаборный коллектор (при ступенчатом испарении из соленых отсеков, циклонов), расположенный в зоне наиболее "спокойной " воды с цолыо исключения возможного захвата пузырей пара.

Коллектор должен располагаться на глубине не менее 300 мм от нормального уровня воды в барабане и быть максимально удаленным от ввода питательной воды. Распространенные раньше устройства для удаления воды с зеркала испарения не сдодует применять, необходимо демонтировать.

Непрерывная продувка котлов безопасное периодической, поскольку не снижает резко уровень воды в котлах и экономичнее ее, так как позволяет использовать отсепарирован-иый пар и тепло продувочной воды. Однако применение непрерывной продувки отнюдь не исключает необходимости производить периодическую.

2.Расчет величины продувки котлов

Как указывалось выше, поддержание определенного допустимого нормами качества котловой воды достигается продувкой котла. Основным фактором, определяющим необходимую величину продувки котлов является общее солесодержание котловой воды, при котором обеспечивается получение чистого пара.

Представим себе баланс солей в цикле котельной при достижении предельного солссодорхания котловой воды: о продувочной водой из котла должно непрерывно удаляться такое количество солей, которое поступает в котел с питательной водой, что можно выразить уравнением

Sh.f> (3)п *■ Юпр)- Sh.6. " ‘Dn F у (i)

П Р~ S*.t-Sn.6 *

где Sn6 - солеоодержанив питательной воды, г/т;

Dn - количество испаряемого в котле пара.т/ч;

Sh.6 - солеоодержанив котловой воды, г/т;

Л)лр - количество продуваемой котловой воды, т/ч.

Из приведенного упрощенного уравнения баланса солей в котле получаем величину продувки котла D - Sn * Я" ,

^ п Р Sh.6 - Sn6 (£)

иля, при выражении величины продувки в процентах от производительности котла уравнение (2) примет вид p-JM-JOSL , (з)

Р П р - величина продувки котла, $ - от перепроизводя тельное ти.

Солеоодержанив питательной воды всегда можно определить аналитически, исходя из качества отдельных компонентов, входящих в питательную воду, и соотношений,в которых они смешаны, так например, солеоодержанив питательной воды котлов можно определить из уравнения

n Sx ’Ья* SiUk г (*)

где - о олес оде ржание питательной воды, мг/л;

5 К - оолеоодержание конденсата, ыг/л;

А*, - доля соответственно химичеоки очищенной

воды я конденсата в питательной воде,количество которой принято за единицу:

Для предварительных (ориентировочных) раочетов величины продувки котлов в уравнении (4) пренебрегают величиной солесодержания конденсата, поскольку она незначительна по сравнению с солесодержанием химически очищенной воды (в 100 и более раз меньше). Уравнение (4) при этом приьет вид

Подставляя это приближенное значение оолеоодержания питательной воды в выражение (3) получают уравнение, который обычно пользуются для определения величины продувки котлов в котельных

где оСх - доля химически очищенной воды в питатель-

ной, или что то же, потери пара и конденсата, восполняемые химически очищенной водой;

Для промышленных и отопительных котельных, согласно СН 350-€б "Указания по проектированию котельных установок" расчетная величина продувки котлов низкого давления не должна превышать Ю£ от паропроизводитольности котельной. Для котлов сродного давления Р=Д0 кгс/ы^ допускается величина продувки котлов до (си."Правила технической

эксплуатации электрических станций и сетей").

В котельных низкого давления непрерывная продувка осуществляется при необходимости удаления котловой воды солее 2/£ от пароирои вводя те льности котельной, но не менее 0,5 т/ч. При величине продувки менее 0,5 т/ч целесообразность осуществления непрерывной продувки должна оыть подтверждена расчетом. При величине продувки от 0,5 до I т/ч устанавливается только сепаратор непрерывкой продувки, при продувке более I т/ч устанавливаются сепаратор к теплообменник для использования тепла сбросизаомон отсепарированной воды. При величине продувки менее 2> от паропроизводительности котельной и менее 0,5 т/ч, для поддержания допустимого солесодер-г.анкя котловой воды достаточно бывает периодической продувки котлов, которая осуществляется обычно не реке

I раза в Оману.

Сказанное не распространяется на котлы ДКЕР-20 с рабочим давлением 13 и 23 кгс/см^, которые в связи о конструктивными особенностями требуют осуществления непрерывной продувки не менее 5% от паропроизводительности котла.

Особенности эксплуатации котлов ДКВР-20 подробно изложены в дополнении к инструкции "Даровые котлы: ДКЗР" Бийского котельного завода.

При расходе продувочной воды менее 1-Ю,5 т/ч и менее 2от паропроизводительнооти в котельной низкого давления целесообразность монтажа оборудования непрерывной продувки может быть проверена из следующего выражения :

_,// Pnp"Dn It п.6 - Lc.S)A"B760

где <* - ежегодные амортизационные отчисления для

экономически приемлемого срока окупаемости. капитальных затрат, доли единицы;

U, - полная стоимость установки для использования тепла продувочной воды, руб.;

Ргр - размер продувки котла, доли единицы;

% - паропроизводитедьнооть котла, т/ч;

Л - стоимость I т условного топлива, руб.

З.Нопмы качества котловой воды

В настоящих рекомендациях не рассматривается вопрос выбора сгам обработки воды для паровых котлов и требования к качеству питательной воды, а даются нормы качества котловой воды, обеспечивающие получение чистого пара, и рекомендации по обеспечению этих требований. Качеотво котловой(продувочной) воды нормируются по об-

Сухой остаток котловой (продувочной)воды для котлов ДКВ и ДКВР (при Р=14,24 и Ра40 кгс/ом 2), по данным Бий-ского котельного завода, приведен в табл.1.

Примечания.I.При неналажеиыой работе газомазутных горелок не следует допускать предельных значений оолеоодаржания котловой воды во П ступени.

З.Особениости применения норм качества котловой воды для котла ДКВР-20 изложены в работе f 4 3.

Величина сухого остатка котловой воды в I ступени испарения определяется по формуле

Питательная вода в барабане смешивается с котловой водой и по необогреваемым опускным трубам подводится к нижним коллекторам, откуда распределяется по обогреваемым экранным трубам. В экранных трубах начинается процесс парообразования, и пароводяная смесь из экранной системы по пароподводящим трубам вновь попадает в барабан, где происходит разделение пара и воды. Последняя смешивается с питательной водой и вновь поступает в опускные трубы, а пар через пароперегреватель поступает к турбинам. Таким образом, вода в движется по замкнутому кругу, состоящему из обогреваемых и не обогреваемых труб. В результате многократной циркуляции воды с образованием пара происходит упаривание котловой воды, т.е. концентрирование находящихся в ней примесей. Бесконтрольное возрастание примесей может привести к ухудшению качества пара (за счет капельного уноса котловой воды и ее вспенивания) и к образованию отложений на поверхностях нагрева. Для предотвращения этих процессов предусматривается ряд мероприятий:

Ступенчатое испарение и внутрикотловые сепарационные устройства для улучшения качества образующегося пара.
Коррекционная обработка котловой воды (фосфатирование и аминирование) для уменьшения количества отложений и поддержания рН паров по нормам ПТЭ.
Применение непрерывной и периодической продувок с целью вывода избыточного количества солей и шлама.
Консервация котлов в период летних простоев.

Ступенчатое испарение

Сущность этого способа состоит в разделении поверхности нагрева, коллекторов и барабанов на несколько отсеков, каждый из которых имеет самостоятельную систему циркуляции.

Питательную воду подают в верхний барабан котла, который является частью чистого отсека. Чистый отсек производит обычно до 75-80% общего объема пара. В нем поддерживают определенное и невысокое солесодержание котловой воды за счет увеличенной продувки в солевые отсеки. Пар из чистого отсека имеет удовлетворительное качество. Котловая вода солевых отсеков имеет повышенное солесодержание. Пар из солевых отсеков будет невысокого качества и потребует хорошей очистки, но его будет немного: 20-25%, поэтому общее качество пара будет удовлетворительным. Ступенчатое испарение осуществляется с помощью выносных циклонов, являющихся солеными отсеками. Чистым отсеком служит барабан котла. Продувочная вода из барабана котла поступает в установленный рядом с барабаном циклон, для которого эта вода является питательной. Циклон имеет отдельный контур циркуляции и выдает пар в барабан котла. Продувка осуществляется только из циклона.

Для снижения капельного уноса, т.е. влажности пара, в барабанах и циклонах котлов низкого и среднего давления предусматриваются различные сепарирующие устройства в виде пароотбойных щитов, щелевых перегородок, жалюзей, сухопарников, устанавливаемых перед пароотводящей трубкой. Действие их основано на механической сепарации пара за счет сил инерции, центробежных сил, смачивания и поверхностного натяжения. Все это позволяет отделить капельки воды, захваченные паром из парового пространства.

Коррекционная обработка котловой воды

В паровых котлах при высокой кратности испарения и сравнительно небольших водяных объемах в котловой воде настолько возрастает концентрация солей, что даже при незначительной жесткости питательной воды возникает опасность образования накипи на поверхности нагрева. Поэтому в котлах производится обычно «доумягчение» посредством фосфатирования, т.е. коррекционной обработки котловой воды фосфатами: тринатрийфосфатом, триполифосфатом натрия, диаммонийфосфатом, аммонийфосфатом, триаммонийфосфатом.

Фосфатирование

При растворении в коррекционном растворе тринатрийфосфата или триполифосфата натрия образуются ионы Na+, PO43. Последние с катионом кальция котловой воды образуют нерастворимый комплекс, выпадающий в осадок в виде шлама гидроксилапатита не прилипающего к поверхности нагрева и легко удаляемого из котла с продувочной водой. Одновременно путем фосфатирования может поддерживаться определенная щелочность и рН котловой воды, обеспечивающая защиту металла от коррозии. Избыток фосфатов в котловой воде должен поддерживаться постоянно в количестве, достаточном для образования шламовых солей жесткости. Однако превышение содержания фосфатов по сравнению с нормами ПТЭ также не допускается, так как при наличии большого количества железа и меди в котловой воде могут образовываться феррофосфатные отложения и накипи фосфата магния.

Аминирование

Аминирование проводится для связывания углекислоты, выделяющейся в пар, из-за термического распада и гидролиза бикарбонатной и карбонатной щелочности. При этом можно достичь значений рН пара, нормируемых ПТЭ, т.е. 7,5 и более. Узел дозировки аммиака в добавочную воду находится на ХВО и обслуживается персоналом химцеха. Величина дозировки аммиака, выраженная в процентном соотношении от количества добавочной воды, подаваемой в котельный цех, устанавливается на автоматическом насосе-дозаторе персоналом ХВО в зависимости от рН перегретых паров по указанию лаборанта химконтроля.

Одновременное аминирование и фосфатирование

Для одновременного аминирования и фосфатирования (при отключении узла аминирования на ХВО) коррекционная обработка котловой воды проводится смесью аммонийных солей фосфорной кислоты в различном соотношении в зависимости от рН перегретого пара. При растворении в воде вышеуказанных солей в коррекционном растворе образуются ионы NН3+, РО43.

Фосфатный или фосфатно-аммиачный раствор вводится в барабан котла первой ступени испарения. Фосфатно-аммиачный раствор готовится в комнате приготовления фосфатов на 2-м этаже котло-турбинного цеха в специальном баке-вытеснителе путем растворения солей на решетке для задержки грубых примесей горячей питательной водой и перекачивается в три фосфатных бака в турбинном отделении и один фосфатный бак в котельном отделении, откуда дозировочными насосами подается в котлы. Для надежного и непрерывного корректирования котловой воды в котлы подключены по 2 насоса, работающие либо совместно, либо в одиночном режиме. Три основных и один резервный фосфатный насос котлов.

Раствор фосфатов готовится персоналом химцеха и контролируется по концентрации PO43 и при необходимости NH4+ лаборантами сменной лаборатории с записью результатов в рабочий журнал. Ввод фосфатного раствора и наблюдение за работой дозировочных насосов производится персоналом котельного цеха. Контроль за концентрацией фосфатов в котловой воде ведет персонал химцеха (лаборанты химанализа сменной лаборатории). Для проверки правильности водно-химического режима в котловой воде необходимо контролировать не только концентрацию фосфатов, но и рН, так как условием соблюдения этого режима является соответствие между концентрацией фосфатов и рН.

Для быстрого устранения внезапного понижения рН котловых вод ниже норм ПТЭ (9,3 ед. рН для чистого отсека) имеется бак раствора щелочи. Раствор щелочи готовится персоналом химцеха в баке-вытеснителе и перекачивается с помощью насоса. По указанию лаборанта химконтроля персонал КТЦ собирает схему для ввода щелочи в питательную воду.

Щот = 100% * 40 (2Щфф-Щоб) / Sк.в. ,

где Щоб – общая щелочность котловой воды; Щфф – щелочность по фенолфталеину; 40 – эквивалентный вес NаОН; Sк.в. – солесодержание котловой воды.

Одним из основных требований, предъявляемых к водному режиму котлов, является , обеспечивающего минимальные загрязнения внутренних поверхностей пароперегревателя и проточной части турбин, где солевые отложения откладываются в виде кремниевых соединений и натриевых солей. Поэтому качество пара принято характеризовать по содержанию натрия.

Среднее по всем точкам отбора качество насыщенного пара котлов с естественной циркуляцией, а также качество перегретого пара после всех устройств для регулирования его температуры должно удовлетворять следующим нормам:

содержание натрия – не более 60 мкг/дм3;
значение рН для котлов всех давлений не менее 7,5.

Продувка котлов

Остаточные примеси, содержащиеся в питательной воде, попадая в , по мере испарения воды концентрируются, в результате чего солесодержание котловой воды непрерывно возрастает. В связи с этим возникает необходимость вывода этих солей из цикла обращения воды на электростанциях. Для барабанных котлов такой вывод осуществляется путем непрерывного удаления из солевого отсека некоторой части котловой воды, т.е. путем непрерывной продувки.

Продувка связана со значительными тепловыми потерями, согласно картам ВХР котлов она должна составлять 2– 4 %. Процент продувки подсчитывается по анализам котловой и питательных вод:

Непрерывная продувка котла осуществляется персоналом котельного цеха по указанию дежурного химконтроля на основании результатов анализа котловой воды. Дежурный лаборант сменной лаборатории рассчитывает необходимое на данный момент для выдерживания величины продувки 2-4% солесодержание солевых отсеков в зависимости от солесодержания пара и питательной воды и сообщает полученное значение машинистам котлов и начальнику смены КТЦ.

Нормы качества котловой воды , режимы непрерывной и периодической продувок должны быть установлены на основе инструкции завода изготовителя котла, типовых инструкций по ведению водно-химического режима или результатов тепло-химических испытаний, проводимых электростанцией, службами АО энерго или специализированными организациями.

Непрерывная продувка ведется на сепаратор непрерывных продувок через регуляторы (РНП). При необходимости непрерывная продувка может осуществляться на сепаратор периодических продувок помимо РНП. В сепараторах часть продувочного объема в виде пара возвращается в цикл через линию греющего пара на деаэраторы. Другая в виде воды высокого солесодержания идет в бак подпитки теплосети или дренируется.

Периодическая или шламовая продувка производится из нижнего коллектора котла. Назначение продувки – удаление из котла грубовзвешенного шлама, окислов железа, механических загрязнений в целях предупреждения заноса в экранные трубы и последующего прикипания их к трубам, скопления шлама в коллекторах и стояках.

Периодическая продувка работающих котлов производится персоналом котельного цеха по указанию дежурного по химконтролю 1-2 раза в сутки в зависимости от цветности котловой воды (желтый или темный цвет). Во избежание нарушения циркуляции не разрешается открывать нижнее точки котла на продолжительное время (более 1 минуты).

Консервация котлов

Основным элементом, дающим отложения на поверхности нагрева, в частности, при избытке фосфат-ионов (феррофосфатные отложения), является железо, приходящее с питательной водой, образующееся в котле в результате стояночной коррозии в присутствии углекислоты.

Для борьбы со стояночной коррозией, протекающей в результате поглощения кислорода и наличия пленки влаги, предусматривают различные способы консервации оборудования. Наиболее простой метод консервации на короткий срок (не более 30 дней) является заполнение котлов питательной водой с поддержанием избыточного давления для предотвращения присоса воздуха (кислорода).

Каждый случай консервации котлов должен быть отражен в оперативном журнале котельного отделения. Химический контроль предусматривает проверку избыточного давления и определения кислорода в питательной воде (не более 30 мкг/л), с записью в ведомости химконтроля и журнале консервации котлов.

При консервации на длительный срок более надежна консервация с применением ингибиторов коррозии, которые способствуют образованию на поверхности металла защитных пленок, препятствующих дальнейшему протеканию коррозионных процессов.

Растопка котлов

Перед растопкой котла он медленно наполняется водой. Если котел был заполнен консервирующим раствором (щелочь), то последний опускается до 1/3 уровня, и в котел добавляется питательная вода. Дежурный лаборант химконтроля отбирает пробы воды для контроля содержания общей жесткости, прозрачности и концентрации железа. При жесткости более 100 и прозрачности менее 30 производится интенсивная продувка котла.

При взятии нагрузки необходимо следить за солесодержанием и содержанием натрия в парах. При повышении этих показателей – подъем нагрузки необходимо задержать, увеличить непрерывную продувку.

В барабанных котлах с естественной и многократной принудительной циркуляцией для исключения возможности образования накипей необходимо, чтобы концентрация солей в воде была ниже критической, при которой начинается их выпадение из раствора. С целью поддержания требуемой концентрации солей из котла продувкой выводится некоторая часть воды и вместе с ней удаляются соли в таком количестве, в каком они поступают с питательной водой. В результате продувки количество солей, содержащееся в воде, стабилизируется на допустимом уровне, исключающем их выпадение из раствора. Применяют непрерывную и периодическую продувки котла. Непрерывная продувка обеспечивает равномерное удаление из котла накопившихся растворенных солей и осуществляется из места наибольшей их концентрации в верхнем барабане. Периодическая продувка применяется для удаления шлама, осевшего в элементах котла, и производится из нижних барабанов и коллекторов котла через каждые 12-16 ч.

Схема непрерывной продувки котлов показана на рис. 12.5. Вода непрерывной продувки подается в расширитель, где поддерживается давление меньшее, чем в котле. В результате часть продувочной воды испаряется и образовавшийся пар поступает в деаэратор. Оставшаяся в расширителе вода удаляется через теплообменник и после ее охлаждения сливается в дренажную систему.

Непрерывная продувка р, %, устанавливается по допустимой концентрации в воде котла растворимых примесей, чаще всего по общему солесодержанию, и выражается в процентах паропроизводительности котла:

где D np и D - расходы продувочной воды и номинальная паропроизводительность котла, кг/ч.Расход питательной воды D n.в. При наличии непрерывной продувки составляет

Количество воды, удаляемое непрерывной продувкой, устанавливается из уравнения солевого баланса котла

где D n.в - расход питательной воды, кг/ч; S n.в, S n и S np - солесодержания питательной воды, пара и продувочной воды, кг/кг; 50 Тл - количество веществ, отлагающихся на поверхностях нагрева, отнесенное к 1 кг получаемого пара, мг/кг.

В котлах низкого и среднего давления количество солей, уносимых паром, незначительно, и член D Sn в уравнении (12.3) можно приравнять нулю.Нормальный водный режим котла не допускает отложение солей на поверхностях нагрева, и член D S0 в этом уравнении также должен быть равен нулю. Тогда количество воды, удаляемое с продувкой,

Подставляя значение D пв из выражения (12.2) с учетом формулы (12.1), определяем продувку, %,

В котлах высокого давления уносом паром примесей вследствие растворимости в паре гидроксидов металлов и SiО 2 , а также отложением их пренебрегать нельзя и величину продувки следует определять с учетом члена D S и уравнения (12.3) по формуле

Применение непрерывной продувки, являющейся основным средством поддержания требуемого качества воды барабанного котла, связано с увеличением расхода питательной воды и тепловыми потерями. На каждый килограмм продувочной воды расходуется теплота, кДж/кг,

где h np и h п.в - энтальпии продувочной и питательной воды, кДж/кг; % - КПД котла.

Правилами технической эксплуатации непрерывная продувка при питании котла смесью конденсата и обессоленной воды или дистиллята должна быть не более 0,5; при добавке к конденсату химически очищенной воды - не более 3; если потери пара, отбираемого на производство, превышают 40 % - не более 5 %.

При указанных нормах продувки и частичном использовании теплоты продувочной воды потери теплоты с продувкой составляют 0,1-0,5 % теплоты топлива. В целях уменьшения потерь теплоты с продувкой следует стремиться к уменьшению количества выводимой из котла воды. Эффективным методом снижения продувки является ступенчатое испарение воды. Сущность ступенчатого испарения или ступенчатой продувки состоит в том, что испарительная система котла разделяется на ряд отсеков, соединенных по пару и разделенных по воде. Питательная вода подается только в первый отсек. Для второго отсека питательной водой служит продувочная вода из первого отсека. Продувочная вода из второго отсека поступает в третий отсек и т. д.

Продувку котла осуществляют из последнего отсека- второго при двухступенчатом испарении, третьего - при трехступенчатом испарении и т. д. Так как концентрация солей в воде второго или третьего отсека значительно выше, чем в воде при одноступенчатом испарении, для вывода солей из котла требуется меньший процент продувки. Применение ступенчатого испарения эффективно также как средство уменьшения уноса кремниевой кислоты вследствие высокой гидратной щелочности, возникающей в солевых отсеках. Системы ступенчатого испарения и продувки обычно выполняют из двух или трех отсеков. В настоящее время в большинстве барабанных котлов среднего и высокого давления применяется ступенчатое испарение. Повышение солесодержания воды при нескольких ступенях испарения происходит ступенями и в пределах каждого отсека устанавливается постоянным, равным выходному из данного отсека. При двухступенчатом испарении система делится на две неравные части - чистый отсек, куда подается вся питательная вода и вырабатывается 75-85 % пара, и солевой отсек, где вырабатывается 25-15% пара.

На рис. 12.6, а показана схема испарительной системы с двухступенчатым испарением с солевыми отсеками, расположенными внутри барабана котла, в его торцах, а на рис. 12.6,б - с выносными циклонами, которые вместе с включенными в них экранами образуют солевые отсеки котла. При двухступенчатом испарении относительная суммарная паропроизводительность солевых отсеков, %, необходимая для обеспечения заданного солесодержания воды в чистом отсеке, при отсутствии переброса воды в него из солевых отсеков, определяется из выражения

где n и - паропроизводительность солевых отсеков, %; S n.в и S вl - солесодержание питательной воды и воды в чистом отсеке, кг/кг; р - продувка из солевого отсека, %. Оптимальная паропроизводительность солевых отсеков при двухступенчатом испарении и продувке, определяемой допустимым общим солесодержанием в паре, при продувке в 1 % равна 10-20 %, а при продувке в 5 % она составляет 10-30%.

При двухступенчатом испарении общее солесодержание пара, мг/кг, определяется по формуле

где S nt = C,Sn, мг/кг; Sn„ = С/Сц-ь мг/кг; здесь

K l и К ll - коэффициенты выноса солей из первой и второй степеней испарения; при низких и средних давлениях К l = fti l = 0,01/0,03 %; C l - кратность концентраций в чистом отсеке и питательной воде. Концентрация солей в воде чистого отсека, мг/кг,

Концентрация солей в продувочной воде, мг/кг,

Кратность концентраций между солевым и чистым отсеками в отсутствие переброса воды из солевого отсека при двухступенчатом испарении.

Для системы с трехступенчатым испарением общее солесодержание пара, концентрация солей в отсеках и продувочной воде, а также кратность концентраций определяются по уравнениям, аналогичным приведенным.

В случае применения - промывки пара второй и третьей ступеней испарения водой чистого отсека общее солесодержание насыщенного пара определяется по формуле

Допустимые предельные значения солесодержания, кремнесодержания и щелочности воды в барабанных котлах зависят от их конструкции, давления пара и пр. Избежать появления накипи на поверхностях нагрева барабанного котла только путем улучшения качества питательной воды и продувки котла не всегда удается. Дополнительно применяют коррекционный метод обработки воды в котле, при котором соли Са и Mg переводят в соединения, нерастворимые в воде. Для этого вводят в воду реагенты - коррекционные вещества, анионы которых связывают и осаждают в виде шлама катионы кальция и магния.

В котлах при давлении более 1,6 МПа в качестве корректирующего реагента применяют тринатрийфосфат Na 3 PО 4 l 2 H 2 О. При введении этого реагента происходит реакция с кальциевыми и магниевыми соединениями:

Получившиеся вещества: Са 3 (РO 4) 2 , Са(ОН) 2 и Na 2 SO 4 - обладают малой растворимостью и выпадают в виде шлама, удаляемого периодической продувкой. При питании котлов конденсатом с добавкой химически очищенной воды создают фосфатно-щелочной водный режим котла, при котором сохраняется свободная щелочность. При добавке к конденсату дистиллята и химически обессоленной воды поддерживают чисто фосфатный водный режим котла при отсутствии свободной щелочности. Рекомендуется следующий избыток РО в воде: у котлов без ступенчатого испарения 5- 15; у котлов со ступенчатым испарением в чистом отсеке 2 - 6 и в солевом отсеке - не более 50 мг/кг.

Для коррекции качества воды барабанных котлов с давлением выше 6,0 МПа в последнее время в ряде случаев в питательную воду дозируются либо аммиак с гидразином, либо комплексон.

Гидразинно-аммиачный водный режим котла, оставшийся после термической деаэрации кислород связывается гидразином. Остатки углекислоты связываются дозируемым в питательную воду аммиаком, который полностью нейтрализует СО 2 и повышает pH среды до 9,1 ± 0,1, что способствует уменьшению скорости коррозии. Комплексонный водный режим котла кроме аммиака и гидразина в питательную воду вводит комплексон - обычно этиленднаминтетрауксусную кислоту (ЭДТК). Это приводит к повышению теплопроводности отложений и перемещению их в менее теплонапряженные поверхности (экономайзер). При 80-90 °С водные растворы ЭДТК и аммиака образуют трехзамещенную аммонийную соль ЭДТК, которая взаимодействуя с продуктами коррозии железа (при 110°С-гемиоксидом железа), образует хорошо растворимые в воде комплексонаты железа, которые под действием более высокой температуры по ходу среды разлагаются с образованием выпадающего на внутренней стороне труб плотного слоя магнетита, защищающего металл от коррозии.

В прямоточных котлах, не имеющих продувки, все поступающие в него с питательной водой минеральные примеси кристаллизуются на поверхности, образуя отложения накипи, или выносятся паром из котла. Соответственно солевой баланс прямоточного котла имеет вид

На стенкаx поверхности нагрева частично отлагаются соли жесткости и продукты коррозии металла в области, где их минимальная растворимость при данном давлении меньше, чем концентрация этих соединений на входе в котел. При этом допустимая концентрация данного соединения в питательной воде определяется допустимой интенсивностью отложений в котле на единицу массы поступающей воды:

где С доп - допустимая концентрация данной примеси в воде; С мин - минимальная растворимость при данном давлении; С мин доп - допустимые отложения в котле. Выше были показаны зависимости растворимостей различных минеральных примесей от температуры воды. Сопоставление концентраций отдельных соединений в питательной воде с характеристиками их растворимости дает возможность определить, будут ли образовываться отложения, а при их наличии - место начала отложений и скорость их роста.
Скорость роста отложений, кг/(м 2 *год), определяется исходя из уравнения изменений энтальпии и растворимости примесей по длине трубы по формуле

т. е. интенсивность роста отложений пропорциональна про изводной растворимости по энтальпии и средней плотности теплового потока на внутренней поверхности трубы. В котлах высокого давления отложение солей начинается тогда, когда влагосодержание пара уменьшается до 50 - 20 %, и заканчивается при перегреве пара на 20 - 30°С. Наибольшее отложение примесей происходит в области, где влажность пара менее 5 - 6 %.

В прямоточных котлах при высоком и сверхкритическом давлении растворимость ряда соединений, в том числе кремнекислоты и хлорида натрия, достаточно велика, и их концентрация не доходит до состояния насыщения в котле. Эти примеси выносятся вместе с паром и почти не отлагаются на поверхности нагрева. Поэтому допустимая концентрация кремнекислоты и хлорида натрия в питательной воде определяется только условиями надежной работы турбин, в проточной части которых при снижении давления пара возможно образование отложений.

Осевшие в трубах котла соли устраняют в периоды остановки водной и кислотной промывкой. Водную промывку осуществляют при очередной остановке котла водой с температурой 100°С. Кислотная промывка производится через каждые 2-3 года слабым раствором хромовой или соляной кислоты.

В статье дана информация о непрерывной и периодической продувке котла, приведена реальная схема продувки и конструкторские чертежи связанные с РНП и РПП

Проблемы из-за солей в котловой воде

В котловой воде должен поддерживаться постоянный солевой состав, т.е. ввод солей и загрязнений с питательной водой должен соответствовать выводу их из котла. Это достигается проведением непрерывной и периодической продувок.

При недостаточном выводе солей из котла происходит накопление их в котловой воде и интенсивное накипеобразование на теплонапряжённых участках экранных труб, что снижает теплопроводимость труб, приводит к отдулинам, разрывам, аварийным остановам, и соответственно к снижению надёжности и экономичности работы котла. Поэтому оптимальный и своевременный вывод солей и шлама из котла имеет решающее значение.

Сепараторы пара в барабане

Чем выше параметры пара, тем хуже растворяются соли в питательной воде. Чем меньше растворенных солей в котловой воде и чем суше в итоге пар, тем он считается чище. Вынос влаги с паром считается недопустимым, так как в ней содержатся соли, и при испарении они осядут на внутренних поверхностях труб в виде осадка.

Внутри барабана котла находятся специальные устройства (сепараторы), которые отделяют влагу от пара. Очень часто внутри барабанов котлов устанавливаются циклонные сепараторы, которые отделяют водные частицы от пара. Также применяют жалюзийные сепараторы, такой сепаратор показан на схеме барабана среднего давления.

Для предотвращения выпадения накипи на поверхностях теплообмена котла, в барабан вводят фосфаты, при этом в котловой воде образуются труднорастворимые соединения в виде шлама. Вывод солей из барабана котла достигается за счет продувки.

Обычно барабан разбивается на чистый отсек и грязные. Вода из чистого отсека продувается в грязный.

Это делается для того, чтобы потерять как можно меньше воды с продувкой. Продувка будет осуществляться из грязного (солевого отсека), где концентрация солей намного выше, чем в чистом отсеке, следовательно унос воды с продувкой из грязного отсека будет ниже.

Грязные отсеки меньше, чистого, поэтому основная часть пара генерируется в чистом отсеке и следовательно общее содержание солей в паре падает. Это называется ступенчатым испарением. Ступенчатое испарение в барабане котла (или за его пределами в случае использования выносных циклонов) снижает затраты на подготовку воды, и затраты на топливо, так как с продувкой мы теряем тепло.

Читайте также: сухие градирни техническое задание

Как осуществляется непрерывная продувка котла

Котловая вода должна быть такого качества, чтобы исключить:

Накипь и шлам на поверхностях нагрева.
Отложения различных веществ в пароперегревателе котла и паровой турбине.
Коррозию трубопроводов пара и воды.

Расчет величины продувки котла:

Продувка определяется в процентах от номинальной паропроизводительности котла:

Р=Gпр/Gпар * 100%

Согласно пункту 4.8.27 правил технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ величина непрерывной продуки котла принимается:

Не более 1% для КЭС
Не более 2% для КЭС и отопительных ТЭЦ восполнение потерь на которых производится с химически очищенной водой
Не более 5% на отопительных ТЭЦ, при 0% возврата пара от потребителей

Т.е если у Вас к примеру, конденсационная станция с турбиной К-330-240 с расходом свежего пара 1050 т/ч то величина продувки составит 10,5 т/ч.

Соответственно расход пара из котла определяется как разность расхода пительной воды и расхода продувки.

Размер непрерывной продувки при различных режимах работы должен дистанционно поддерживаться по расходомеру непрерывной продувки или регулироваться машинистом котла по требованию персонала химцеха.

Периодическая продувка

Периодическая продувка производится с целью вывода шлама из нижних точек всех коллекторов и направляется в расширитель периодической продувки и далее через барбатёр в промливневую канализацию.

Периодическая продувка, как ясно из названия не носит постоянного характера и производится время от времени. Периодическая продувка ограничена по времени и продолжается не более 30 секунд. Считается, что почти весь шлам удаляется сразу в первые секунды продувки.

Пример с эксплуатации: Периодическая продувка котла №3 проводится в среду и субботу персоналом КТЦ под контролем оперативного персонала химцеха. Каждая панель экранов продувается при полном открытии вентиля периодической продувки в течение 30 сек. При нарушении режимов по требованию персонала химцеха производятся внеочередные периодические продувки. При растопках котла периодические продувки производятся при 20, 60 атм в барабане котла и при достижении номинальных параметров.

Размер непрерывной продувки и время проведения периодических продувок фиксируются в суточных ведомостях экспресслаборатории дежурным лаборантом или начальником смены химцеха.

Читайте также: БРОУ техническое задание

Схемы и чертежи продувки котла

Схема продувки котла

Это часть из реальной развернутой схемы парогазовой установки 450 МВт. На схеме показано, как осуществляется непрерывная и периодическая продувка.

Непрерывная продувка из барабана высокого давления поступает в сепаратор/раширитель непрерывной продувки. На линии по ходу среды устанавливается: запорная ручная арматура, расходомер, электрофицированый регулятор, набор дроссельных шайб, электрофицированная арматура и набор дроссельных шайб.

В конце статьи приведен пример расчета расширителя непрерывной продувки.

РНП оборудован предохранительным клапаном.

В данной схеме, насыщенный пар из сепаратора непрерывной продувки отправляется в барабан низкого давления. На паропроводе устанавливается запорная ручная арматура и обратный клапан. Дренаж из РНП будет отправляется в бак чистых стоков.

Продувка из РНП отправляется в расширитель периодической продувки, на линии устанавливаются электрический регулирующий клапан и запорная ручная арматура. Далее дренаж из РПП сбрасывается в бак слива из котлов.

Чертеж паропровода из сепаратора непрерывной продувки к деаэратору

На конструкторском монтажно-сборочном чертеже показана компоновка паропровода низкого давления из расширителя непрерывной продувки в атмосферный деаэратор. На паропроводе установлены две арматуры, одна – запорная (позиция 2) и другая – обратный клапан (позиция 1), чтобы пар не смог пойти обратно в расширитель.

Чертеж выхлопа от предохранительного клапана РНП

На другом чертеже показан выхлопной трубопровода от предохранительного клапана РНП. Трубопровод от предохранительного клапана направляется к краю главного корпуса и в створе колонн уводится на крышу, на высоту более 2х метров, чтобы обеспечить безопасность персоналу станции. На выхлопном трубопроводе предусматривается гидрозатвор, для удаления дренажа в дренажный коллектор. Из опыта эксплуатации диаметр трубы гидрозатвора рекомендуется делать больше, чем обычного дренажа, для препятствия его засорения, так как в выхлопной трубопровод из атмосферы могут попадать листья и другая грязь.

Чертеж выпара из расширителя периодической продувки

тепловой расчет РНП

Рассмотрим балансы расширителя на примере. Будем считать продувку котла ЕП-670-13,8-545 ГМ работающего с турбиной Т-180/210-130.

Исходные данные: расход питательной воды: Gпв = 187,91 кг/с

Принимаем расход продувочной воды: Gпр = 0,3 % * Gпв = 0,03*187,91 = 5,64 кг/с

Принимаем давление в расширителе непрерывной продувки: Pрнп = 0,7 МПа

У нас будет два уравнения и два неизвестных, а именно:

Gпр1 - расход воды на выходе из РНП
Gпр2 – расход пара на выходе из РНП (этот пар сбрасывается в деаэратор повышенного давления 0,6 МПа)

Уравнения:

Gпр = Gпр1 + Gпр2
Gпр*hпр = Gпр1* hпр’ + Gпр2* hпр’’

Известные величины: 1,20 ГБ (1 300 147 052 байт)

Расход продувки поступающей из барабана котла: Gпр = 5,64 кг/с
Энтальпия продувочной воды из барабана: hпр определяется, как энтальпия воды при давлении насыщения в барабане, hпр = f(Pб)=f(13,8 МПа) = 1563 кДж/кг
Энтальпия воды на выходе из РНП: hпр’, определяется как энтальпия воды при насыщение в РНП: hпр’=f(Pрнп) = f(0,7 МПа) =697,1 кДж/кг
Энтальпия пара на выходе из РНП: hпр’’, определяется как энтальпия насыщенного пара в РНП: hпр’=f(Pрнп) = f(0,7 МПа) =2763,0 кДж/кг

Все энтальпии определялись в программе water steam pro, о ней мы рассказывали в статье Уравнение материального баланса и выбор деаэратора и там же есть ссылки, где ее можно скачать.

Итоговые уравнения:

5,64 = Gпр1 + Gпр2
Gпр*1563 = Gпр1* 697,1 + Gпр2* 2763,0

Находим неизвестные:

Gпр1 = 3,27 кг/с
Gпр2 = 2,36 кг/c

(Visited 37 510 times, 6 visits today)

czb