Министерство образования и науки

Российской федерации

Федеральное агентство по образованию

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Кафедра Котельных Установок и Экологии Энергетики

Расчетное задание №3

по курсу

«Водно-химические режимы теплоэнергетических установок»

Расчет солевых балансов барабанных паровых котлов

Студент: Разин Д.М.

Группа: ТФ-02-03

Преподаватель: Третьяков Ю.М.

МОСКВА

2007

Цель расчета:

Для заданного значения концентрации примеси в питательной воде определить величину продувки котла, при которой обеспечивается нормируемая чистота пара. На основании анализа полученного и нормируемого значений величины продувки дать заключение о возможности использования одноступенчатой схемы или рекомендовать более совершенную схему.

Теоретическое введение:

Опыт эксплуатации ТЭС показывает, что превышение нормируемых значений по загрязнениям питательных вод котлов и генерируемого пара ведет к образованию отложений в теплообменных поверхностях котлов и в проточных частях турбин. Значительные нарушения водно-химических процессов могут привести к тяжелым авариям, например, к разрушению поверхностей нагрева котлов, лопаток и дисков турбинных установок.

В пар загрязнения могут поступать двумя путями: за счет растворения в паре и за счет капельного уноса с поверхности испарения. Количество загрязнений, поступающее в пар по обоим механизмам определяется концентрацией загрязнений в котловой воде. Для уменьшения капельного уноса применяются различные паросепарационные устройства (жалюзийный сепаратор, внутрибарабанные циклоны), для предотвращения загрязнения пара путем растворения в нем примесей используют паропромывочные устройства. Для уменьшения концентрации примесей в котловой воде при постоянной величине продувки применяют многоступенчатое испарение.

Паропромывка применяется в основном для уменьшения примесей растворенных в паре. Количество загрязнения растворенного в паре зависит от коэффициента распределения и чистоты воды, с которой контактирует пар. В качестве промывочной используется чистая по сравнению с котловой питательная вода. Таким образом пар, проходя через слой промывочной воды, освобождается от растворенных в нем примесей.

Методические указания:

Расчетные уравнения могут быть применены: для примесей, не претерпевающих термических преобразований по тракту; в случае, когда отсутствует образование твердых отложений в парообразующей системе; отсутствует дополнительное поступление примесей (например, за счет коррозии).

Расчет ведется по кремниевой кислоте.

Исходные данные:

Давление в барабане

Концентрация кремниевой кислоты в питательной воде

Нормируемая концентрация SiO₃ для отопительной ТЭЦ

Величина коэффициента распределения для кремниевой кислоты .

Концентрация солей жесткости Ca в питательной воде

Величина коэффициента распределения для солей жесткости Ca .

1. Расчет солевого баланса котла с одноступенчатой схемой испарения.

Рис.1. Одноступенчатая схема испарения.

Запишем уравнение материального баланса рабочей среды:

Относительная доля расхода продувочной воды:

При расчете расхода питательной воды необходимо учитывать потери воды с продувкой. Принимая D_п = 100%, получим уравнение материального баланса рабочей среды в виде:

Составим уравнение баланса примесей для рассматриваемой одноступенчатой схемы:

где .

Концентрация примеси в насыщенном паре определяется с учетом капельного уноса влаги и растворимости примеси по формуле:

где – влажность пара, принимаем равной 0.02%.

Коэффициент распределения примеси между водой и насыщенным паром для кремниевой кислоты:

После математических преобразований получаем формулу для определения величины продувки:

По нормам для отопительных ТЭЦ предельное содержание SiO­₃ = 15 мкг/кг, а доля продувки находится в интервале 0.5 – 3 %.

Определим содержание примесей в котловой воде и отношение :

Анализ результатов расчета:

В результате расчета доля продувки барабанного котла с одноступенчатой схемой испарения составила 4.29%, что выше допустимых значений для отопительных ТЭЦ (0.5 – 3%). Следовательно, данная схема испарения не обеспечивает необходимую очистку пара от примесей и поэтому не может быть использована. Для достижения заданного качества пара () возможно использование двухступенчатой схемы испарения, или одноступенчатой схемы с промывкой пара.