Автор: Паровые котлы с естественной циркуляцией теряют часть полезной теплоты с продувочной водой. В статье рассмотрены возможности утилизации теплоты продувочной воды.
К технологическим процессам, сопровождающимся существенными сбросами минерализованных сточных вод, относится непрерывная продувка паровых котлов. Проблема ограниченных ресурсов всегда стояла перед человечеством, в области энергетики эта проблема в наше время как никогда актуальна, так как с каждым годом углеводородных запасов на планете становится все меньше, их стоимость растёт, что ведёт к удорожанию конечного продукта, следовательно, нужно более эффективно использовать ресурсы, повышать КПД оборудования, внедрять новые технологии.
Минимизация сбросов сточных вод требует повышения коэффициента водооборота на тепловых электрических станциях, т. е. создания малоотходных и безотходных схем водоснабжения. Это должно быть реализовано не только путем усовершенствования многих существующих технико-экономических решений по обработке воды различного состава, необходим также учет экономического влияния примесей технологических потоков, используемых реагентов и конкретные экономическая и социологическая оценки ущерба, причиняемого окружающей среде в результате сбросов.
Реализация концепции создания экологически безопасной тепловой электростанции (ТЭС) возможна по двум направлениям.
Первое направление основано на разработке и внедрении экономичных и экологически совершенных технологий подготовки добавочной воды парогенераторов и подпиточной воды теплосети. В этом аспекте разработка эффективных технологических схем водоприготовления на ТЭС с сохранением базисного оборудования является наиболее перспективным направлением, отвечающим поставленным требованиям, в особенности там, где речь идет о расширении и реконструкции функционирующих установок.
Второе направление связано с разработкой и внедрением технологий максимально полной переработки и утилизации образующихся сточных вод с получением и повторным использованием в цикле станции исходных химических реагентов.
Наиболее перспективными являются электромембранные технологии обработки воды, позволяющие исключить сбросы солей и потребление воды на собственные нужды водоподготовительных установок.
Теплоэнергетические установки являются крупными загрязнителями атмосферы, почв и водоемов. Непрерывная продувка, являясь важным компонентом водно-химического режима паровых котлов, сопровождается ощутимыми потерями теплоты и массы продувочной воды.
Типовая схема утилизации продувочной воды предусматривает одноразовое или ступенчатое расширение продувочной воды в сепараторах непрерывной продувки. Выделившийся из продувочной воды пар используется в цикле котельной, а неиспарившаяся в сепараторе вода частично отдает свою теплоту в охладителе непрерывной продувки и сбрасывается в канализацию. Недостатком такой схемы является потеря неиспарившейся продувочной воды, загрязнение поверхностных водоемов минерализованными стоками и необходимость установки специального оборудования как сепараторов и охладителя.
Исследованиями и разработками кафедры ТГВ УлГТУ доказано, что существенно повысить эффективность утилизации теплоты и массы продувочной воды можно путем использования высокого энергетического потенциала этой воды в отдельных технологических процессах котельных установок. При этом следует стремиться к использованию продувочной воды в качестве рабочей среды непосредственно в аппаратах, где происходят эти технологические процессы, с тем, чтобы частично или полностью исключить из схемы котельной специальное утилизационное оборудование. Естественно, что при применении новых способов утилизации продувочной воды должны строго соблюдаться предусмотренные руководящими материалами по котлонадзору правила устройства и безопасной эксплуатации котлов и трубопроводов.
Одним из возможных таких путей утилизации продувочной воды паровых котлов является её применение в качестве греющего агента для струйно-барботажных вакуумных деаэраторов. Такой вариант позволяет полностью использовать энергетический потенциал продувочной воды в процессе десорбции растворенных газов из питательной воды котлов или подпиточной воды теплосети. При использовании этого способа снижается или исключается потребность в паре или прямой сетевой воде.
В котельных низкого давления с закрытыми системами теплоснабжения продувочную воду можно подавать непосредственно в испарительный отсек вакуумного деаэратора. В котельных высокого давления в качестве греющего агента в вакуумном деаэраторе целесообразно использовать неиспарившуюся воду после сепаратора непрерывной продувки 1-й ступени, исключив из схемы котельной сепаратор 2-й ступени.
Следует отметить, что при использовании продувочной воды для технологических нужд котельной взамен других, более ценных теплоносителей и при высокой степени утилизации теплоты и массы продувочной воды необязательно стремиться к минимальному ходу непрерывной продувки котлов. Расход продувки может несколько превышать нормы и определяться энергетической потребностью процесса, осуществляемого с помощью продувочной воды.
Это соображение справедливо и при реализации другого технического решения, в соответствии с которым продувочная вода используется для регулирования подачи мазута в топку котла. Этот способ осуществим в паромеханических форсунках, где вместо пара применяется продувочная вода, отобранная из барабана котла. Такой вариант использования продувочной воды оправдан достаточным энергетическим потенциалом и в большинстве случаев позволяет полностью использовать ее в процессе распыливания мазута. Это способствует снижению коррозионной активности продуктов сгорания, а экологический эффект достигается за счет частичного связывания оксидов серы и подавления образования оксидов азота при горении топлива в среде, содержащей водяные пары.
Наиболее эффективна технология, предусматривающая использование продувочной воды одновременно для подогрева и транспорта мазута из мазутного хозяйства к котлу с помощью струйных насосов — инжекторов.
При пароснабжении некоторых промышленных производств, не требующих высокой чистоты технологического пара, можно обеспечить полную утилизацию её теплоты и массы. В этом случае предусматривается полное смешение продувочной воды с паром для производственных процессов, к которым относятся пропарка железобетонных изделий, контактный разогрев сырья, топлива, то есть процессы, для которых наличие в паре некоторого количества минеральных солей не имеет существенного значения.
В котельных низкого давления с перегревом пара продувочная вода может подаваться в трубопровод острого пара, отпускаемого потребителю. В котельных среднего и высокого давления продувочную воду целесообразно вводить в трубопровод отборного пара турбин или использовать в качестве охлаждающей среды в редукционно-охладительных установках.
При смешении продувочной воды с технологическим паром увеличивается количество этого пара, но в то же время несколько снижается его температура, поэтому перед использованием этой технологии следует оценить, насколько существенно изменятся потребительские и транспортные свойства пара.
Можно сделать вывод, что новый подход к утилизации теплоты и массы продувочной воды предлагает использовать такую воду в технологических процессах теплоэнергетических установок, он позволяет более полно использовать её массу и высокопотенциальную теплоту, высвобождать из этих процессов более ценные теплоносители, упростить схему установок и получить существенный экономический и экологический эффект.
Список литературы
- Вафин, Т.Ф., Королёв, А.Г. Утилизация стоков испарительной установки с возвратом щелочи в цикл станции // XVI Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика»: материалы докладов. — Москва. — 2010. — Т.З. — С.152-153.
- Чичирова, Н.Д. Экологическая и экономическая эффективность внедрения ресурсосберегающих технологий на тепловых электрических станциях / Н.Д. Чичирова, А.А. Чичиров, А.Г. Королёв, Т.Ф. Вафин // Труды Академэнерго. — 2010.- №3. — С. 65-71.
- Шарапов В.И. Технологии утилизации продувочной воды паровых котлов // Энергосбережение. 1998. № 4. С. 78-80.
Автор: Галеева А. А. (студ.гр. ТГВбд-31) руковод. Пазушкина О.В. (к.т.н., доцент)
Источник: Новые технологии в теплоснабжении и строительстве: сборник работ студентов — сотрудников научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки». Выпуск 20 [Электронный ресурс]. — Электронные данные. Ульяновск : УлГТУ, 2022. — 131 с.
