CC BY
70
УДК 62-734
А.В. Чупова
магистрант,
направление «Промышленная теплоэнергетика»,
Филиал
ФГБОУ ВО «(Национальный исследовательский университет «МЭИ» в г. Смоленске
ВОДОПОДГОТОВКА ДЛЯ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ УСТАНОВОК И СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Аннотация. В статье рассматривается значение деаэрации воды при ее подготовке как способ защиты теплоэнергетического оборудования от коррозии. Защита оборудования и трубопроводов тепловых электростанций и систем теплоснабжения от коррозии является одной из актуальнейших проблем теплоэнергетики. Отрицательными последствиями внутренней коррозии являются: сокращение времени эксплуатации оборудования и трубопроводов тепловых сетей, тепловых электрических станций и котельных, а также значительное снижение мощности источников тепловой и электрической энергии. В связи с этим наибольшее распространение получили такие средства противокоррозионной защиты, как деаэрация.
Ключевые слова: деаэрация, атмосферный деаэратор, вакуумный деаэратор, коррозия, оборудование, теплоэнергетика, подготовка воды, водоподготовка.
A.V. Chupova, Branch of National Research University «Moscow Power Engineering Institute» in Smolensk
WATER TREATMENT FOR THERMAL GENERATING PLANTS AND HEATING SYSTEMS
Abstract. The article discusses the importance of deaeration of water in its preparation, as a way of protecting power equipment from corrosion. Protection of equipment and pipelines of thermal power plants and heat supply systems from corrosion is one of the most urgent problems of power engineering. Negative consequences of internal corrosion are reduction in time of operation of the equipment and pipelines of thermal networks, thermal power plants and boilers, as well as a significant reduction in the power sources of thermal and electric energy. In this regard, the most widely used such means of corrosion protection as deaeration.
Keywords: deaeration, atmospheric deaerator, vacuum deaerator, corrosion equipment, heat engineering, water treatment, water treatment.
Данная статья посвящена проблемам деаэрации воды на объектах теплоэнергетики. Главная задача при подготовке воды является ее деаэрация. Глубокая деаэрация воды обеспечивает защиту теплоэнергетического оборудования от коррозии и гарантирует полную выработку своего эксплуатационного срока. Невыполнение условий подготовки воды, а именно ее деаэрации, может привести к плачевным последствиям [1].
Возрастающий объем строительства конденсационных электростанций и теплоэлектроцентралей значительной мощности, а также развитие сферы применения деаэрации воды в котельных является следствием резкого увеличения необходимости в деаэрационном оборудовании.
Целью исследований в статье являются: определение областей применения различных способов деаэрации; составление сравнительной характеристики атмосферного и вакуумного деаэраторов. Практическая значимость исследования заключается в том, что выявленные в результате расчетов рекомендации могут быть взяты на заметку при выборе деаэрационного оборудования для котельных и других объектов теплоэнергетики [3].
Причиной нахождения растворенных (абсорбированных) газов в воде являются дренажи, добавочная и подпиточная вода и аэрированные конденсаты. Для деаэрации воды применяются деаэраторы атмосферного типа и вакуумные деаэрационные установки.
Абсолютное очищение воды от растворенных в ней газов нереально. Для глубокой деаэрации воды надлежит пользоваться паром с возможно меньшим содержанием в нем самом воздуха. По прошествии декарбонизаторов содержание в воде коррозионно-активных газов не должно превышать установленных величин.
В деаэраторах из-за недостаточности поверхности контакта фаз, а, следовательно, и времени контакта воды с паром, равновесное состояние, обыкновенно, не осуществляется. Но имеется возможность к нему приблизиться посредством увеличения поверхности соприкосновения пара и воды.
Поверхность контакта воды и пара увеличивают путем тонкого разделения воды на струйки, капельки и пленки или пропускания пара в виде мелких пузырьков через слой деаэрируемой воды (барботаж) [2]. Вследствие этого были разработаны «Руководящие указания по проектированию термических деаэрационных установок питательной воды котлов» (Минэнерго СССР, 1991 г.) по проектированию термических деаэрационных установок, базирующихся на данных новейших исследований и обобщении набранного опыта проектирования и эксплуатации этих установок.
Воспользовавшись руководящими указаниями и представленным в нем алгоритмом расчета термических деаэрационных аппаратов, была поставлена цель провести сравнительную характеристику атмосферного и вакуумного струйно-барботажных деаэраторов с одинаковой производительностью 100 т/ч деаэрируемой воды в зависимости от различных параметров греющего пара:
- ^=104 при Рп=1,2 ат.;
- ^=120 при Рп=2 ат.;
- ^=150 при Рп=4 ат.;
- ^=170 при Рп=8 ат.
Такой деаэратор имеет 2 ступени деаэрации воды - струйную и барботажную, что позволяет наиболее полно удалять из воды газы. В результате расчета были получены зависимости, представленные на рисунке 1.
Рисунок 1 - Зависимость площади барботажного листа вакуумного (в) и атмосферного (а) деаэраторов (при различных параметрах греющего пара) от нагрузки
Из графиков на рисунке 1 видно следующее.
1. С увеличением параметров греющего пара происходит увеличение площади барбо-тажного листа у обоих деаэраторов, а, следовательно, увеличиваются габариты деаэрационной установки. Причем, чем выше параметры пара, тем больше площадь.
2. Атмосферный деаэратор при таких же параметрах греющего пара, как и у вакуумного, имеет меньшую площадь барботажного листа, что является его преимуществом, поскольку габариты установки в этом случае будут меньше.
Так как деаэраторы осуществляют необходимую очистку воды от газов, то нет необходимости использовать пар более высоких параметров для этой цели.
Из полученных зависимостей можно сделать вывод о том, что оба типа деаэраторов выполняют свои функции по удалению агрессивных газов из воды. Но атмосферные деаэраторы имеют меньшие габариты при использовании пара в качестве греющего теплоносителя, что позволяет использовать их в небольших котельных. Однако на большинстве небольших источников теплоты нет возможности использовать пар и в качестве греющего теплоносителя выступает перегретая вода. При использовании такого вида греющего агента могут использоваться только вакуумные деаэраторы.
Несмотря на то, что современные деаэрационные колонки, в основном, состоят из двух ступеней деаэрации - струйной и барботажной, - иногда добиться желаемого результата в очистке воды не удается. Это может зависеть от нескольких причин: использование греющего пара с большим содержанием кислорода и особенно диоксида углерода; появлением отложений на струйных тарелках и, как следствие, нарушением гидродинамических условий работы аппарата; дефектами внутренних элементов колонки и другие. Нарушение качества деаэрированной воды характерно для установок, работающих при резко переменной гидравлической нагрузке.
Список литературы:
1. Бордюков А.П. Тепломеханическое оборудование тепловых электростанций [Текст] / А.П. Бордюков. - М.: Энергия, 1978. - 272 с.
2. Соколов Е.Я. Теплофикация и тепловые сети [Текст]: учебник для вузов. - 7-е изд., перераб. - М.: Издательство МЭИ, 2001. - 472 с.
3. Хуторной А.Н. Теплогенерирующие установки систем теплоснабжения [Текст]: учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению «Строительство». - Томск: Томский государственный архитектурно-строительный университет, 2003. - 161 с.
