книги из ГПНТБ / Субботина, Н. П. Водный режим и химический контроль на тепловых электростанциях

Н. П. СУББОТИНА

ВОДНЫЙ РЕЖИМ И ХИМИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ

НА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯХ

Допущено Министерством энергетики и электрификации СССР в качестве учебника для учащихся энергетических и энерго­ строительных техникумов

Субботина Н. П.

С 89 Водный режим и химический контроль на тепло­ вых электростанциях. Учебник для техникумов. М., «Энергия», 1974.

328 с с ил.

В книге изложены основы физико-химических процессов, проте­ кающих в водопаровых трактах тепловых электростанций. Приведены сведения о способах предупреждения коррозии, методах получения чи­ стого пара, способах предотвращения разнообразных отложений в па­ рогенераторах, турбинах и вспомогательной аппаратуре. Рассмотрены общие положения организации химического контроля водного режима, а т а к ж е практические вопросы ведения эксплуатационного химического контроля по отдельным участкам водопарового тракта.

Книга предназначена в качестве учебника для студентов энергети­ ческих техникумов специальности «Технология воды, топлива и сма­ зочных материалов» . М о ж е т быть использована т а к ж е персоналом тепловых электростанций, энергоуправлений и наладочных организаций.

© Издательство «Энергия», 1974 г.

П Р Е Д И С Л О В И Е

Настоящий учебник написан для студентов энергети­ ческих техникумов, обучающихся по специальности «Тех­ нология воды, топлива и смазочных материалов». По содержанию и последовательности изложения материа­ ла книга соответствует утвержденным учебным програм­ мам курсов «Водный режим электростанций» и «Хими­ ческий контроль на электростанциях». Автор книги читает аналогичные курсы в Московском энергетическом институте в течение ряда лет..

В начале книги рассмотрены общие задачи организа­ ции водных режимов тепловых электростанций, а также водные балансы, условия использования и параметры рабочей среды в основном цикле, в тепловых сетях и системах охлаждения; показана связь между парамет­ рами и физико-химическими свойствами воды. Эти све­ дения необходимы для понимания последующего мате­ риала; они позволяют также ознакомить учащихся с но­ вой для них терминологией.

При изложении отдельных вопросов организации водных режимов особое внимание уделялось рассмотре­ нию сущности протекающих процессов и факторов, на них влияющих. Исходя из основных представлений из­ лагались практические вопросы организации водных режимов и химического контроля на установках разных типов и параметров. В книге приведены сведения о при­ меняемых на тепловых электростанциях способах пре­ дупреждения коррозии поверхностей оборудования, со­ прикасающихся с паром и водой; методах получения чистого пара; способах предотвращения разнообразных отложений в парогенераторах и турбинах.

В главах, посвященных химическому контролю, на­ ряду с рассмотрением общих положений организации химического контроля водного режима, подробно изла­ гались практические вопросы ведения этого контроля по отдельным участкам пароводяного тракта ТЭС.

3

В В Е Д Е Н И Е

В-1. ВОДНЫЕ БАЛАНСЫ ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

На долго тепловых электростанций в настоящее вре­ мя приходится примерно 80% электроэнергии, вырабаты­ ваемой в Советском Союзе; на долю гидростанций при­ мерно 20%. При дальнейшем развитии энергетики тепловые электростанции сохранят свою ведущую роль [Л. В-1 —В-4]. Ожидается, что к концу века доля тепло­ вых электростанций возрастет примерно до 90%, наи­ более экономичные гидроресурсы страны к тому времени будут уже освоены.

По количеству вырабатываемой энергии и установ­ ленной мощности первое место среди тепловых электро­ станций занимают паротурбинные, использующие орга­ ническое топливо (уголь, газ, мазут). Доля энергии, поставляемая тепловыми атомными станциями, работаю­

Рабочим телом паротурбинных электростанций, как обычных (органическое топливо), так и атомных (ядер­ ное топливо), является водяной пар. Требования, предъ­ являемые к пару, поступающему в турбины, распростра­ няются как на его параметры (давление, температура), так и качество (содержание примесей в паре).

По начальным параметрам пара турбины подразде­

генераторы, предназначенные для получения пара нуж­

5

к качеству пара предъявляются определенные требова­ ния, а между концентрациями примесей в паре и воде, из которой пар генерируется, существует определенная связь, то и качество воды для парогенераторов (пита­ тельной воды) строго регламентируется.

Требования к качеству воды, питающей парогенера­ торы, зависят от особенностей их конструкции и рабоче­ го давления. При одинаковых параметрах прямоточные парогенераторы предъявляют более жесткие требования, чем парогенераторы с естественной циркуляцией. Чем выше давление, тем строже требования к питательной воде. Природная вода из любых источников (реки, озе­ ра, моря, артезианские скважины) в ее натуральном виде для питания парогенераторов современных тепло­ вых электростанций использована быть не может, пото­ му что содержание примесей в ней в десятки тысяч раз превышает концентрации, оговоренные требованиями. Тем не менее именно природная вода служит исходным сырьем для приготовления воды, используемой для ука­

ществляется на специальных водоподготовительных уста­ новках. Состав примесей природной воды, способы их удаления, технологические схемы и аппаратура водопод­ готовительных установок тепловых электростанций рас­ сматриваются в соответствующих учебных пособиях и монографиях по водоподготовке*. Требования к качест­ ву очищенной воды, а также производительность водо­ подготовительных установок тепловых электростанций определяются водными балансами и условиями исполь­ зования воды, стремлением предотвратить протекание нежелательных процессов, нарушающих нормальную ра­ боту теплоэнергетического оборудования. Учитываются также экономические соображения, ставящие задачей достижение необходимых результатов с минимальными затратами.

В о д н ы е б а л а н с ы тепловых электростанций зави­ сят от назначения станции, которое в свою очередь опре­ деляет тип установленных на ней паровых турбин. Неза-

1 Ф. И. Белан, Водоподготовка. М., Госэнергоиздат, 1963. Обра­ ботка воды на тепловых электростанциях. Под ред. В. А. Голубцова. М., «Энергия», 1966.

6

йНсймб of параметров пара станция может быть пред­ назначена для выработки электрической или преимущественно тепловой энергии. С точки зрения вы­ работки э л е к т р и ч е с к о й энергии основным агрегатом станции следует считать электрический генератор, в ко­ тором механическая энергия преобразуется в электри­

потребителям эту энергию в виде пара или горячей во­ ды. Соотношение между двумя функциями — служить приводом электрогенератора и быть непосредственным источником тепловой энергии — неодинаково у разных турбин. Если паровая турбина предназначена обеспечи­ вать потребности в тепловой энергии только самой элек­

у таких турбин, называемых конденсационными, основ­ ной поток пара (70%) направляется в конденсатор турбины. Тепловые станции, оборудованные турбинами конденсационного типа, называются к о н д е н с а ц и о н ­

энергией промышленные предприятия и прилегающий жилой район, имеют весьма значительные отборы пара

ными (отопительными) отборами, а те, которые обеспе­ чивают подачу пара к его производственным потребите­ лям,— промышленными отборами. Основным назначени­ ем турбин с промышленными и теплофикационными отборами является выработка тепловой энергии. Стан­ ции, оборудованные такими турбинами, называются т е п л о э л е к т р о ц е н т р а л я м и (сокращенно ТЭЦ).

Принципиальные тепловые схемы КЭС и ТЭЦ пока­ заны на рис. В-1 и В-2. Рассматривая основной парово­ дяной контур этих станций, легко видеть, что для них и перечень и последовательность включения теплоэнер­ гетического оборудования одинаковы: парогенератор, турбина, конденсатор турбины, конденсатный насос,- подогреватели низкого давления (ПНД), деаэратор, питательный насос, подогреватели высокого давления

7

ПНД и деаэраторе служит пар из соответствующих от­ боров турбины. В деаэраторе греющий пар, непосредст­ венно контактируя с нагреваемой водой,конденсируется, и конденсат этого пара смешивается с водой. В ПВД к ПНД тепло передается через поверхности нагрева, кото­ рые исключают контакт конденсата греющего пара с на­ греваемой водой в самом подогревателе. Обычно приме­ няется каскадный сброс конденсата подогревателей бо­ лее высокого давления в точки тракта с более низким давлением (на рис. В-1 и В-2 это не показано). В итоге конденсат регенеративных подогревателей остается в ос­ новном цикле станции. Отработанный в турбине пар по­

сат конденсатными насосами направляется на питание парогенератора через систему регенеративных подогре­ вателей, смешиваясь по пути с конденсатом греющего пара этих подогревателей. У турбин конденсационного типа в конденсатор проходит около 70%' параг поступаю­ щего в турбину. Соответственно в отборы к регенератив­ ным подогревателям поступает примерно 30%. Если бы на КЭС отсутствовали полностью утечки пара и конден­ сата (например, через уплотнения насосов) и пар не расходовался бы на некоторые операции, связанные с по­ терей его конденсата (например, на подогрев мазута), суммарное количество турбинного конденсата и конден­ сата регенеративных подогревателей точно соответство­ вало бы.количеству пара, вырабатываемому парогене­ ратором. В действительности же на станции всегда есть утечки, есть необходимость в расходовании пара и кон­ денсата на собственные нужды, в результате чего общий поток конденсата оказывается меньше потребного рас­ хода пара на турбину. Возникающие в основном цикле станции потери пара и воды называются в н у т р и с т а н -

восполнить потери, в основной цикл станции приходится добавлять воду. Эта вода,- называемая д о б а в к о м ила д о б а в о ч н о й в о д о й д л я п а р о г е н е р а т о р о в ,

8

может вводиться либо в деаэратор, либо в конденсатор турбины (на рис. В-1 и В-2 показаны варианты ввода добавочной воды в деаэратор).

Питательная вода парогенератора, подаваемая пита­ тельными насосами через подогреватели высокого давле­ ния, представляет собой на КЭС смесь турбинного

бого момента времени расход питательной воды должен балансироваться с паропроизводительностыо парогене­ ратора, сумма всех составляющих питательной воды в процентном выражении должна равнятсья 100%'. В ус­

тельнымпостоянством соотношений между отдельными составляющими питательной воды. В процентах от па- ропроизводительности парогенераторов в водном балан-

9