Автор: Непрерывная продувка является важным компонентом водно-химического режима паровых котлов, сопровождается ощутимыми потерями теплоты и массы продувочной воды.
Энтальпия продувочной воды барабанных котлов в зависимости от рабочего давления составляет 742 — 1620 кДж/кг, т. е. продувочная вода является весьма ценным теплоносителем, обладающим высоким энергетическим потенциалом. Именно поэтому при проектировании ставится задача максимально использовать теплоту и массу продувочной воды в рабочем цикле установки.
Продувочная вода составляет около 3% количества оборотной воды; она содержит в небольших концентрациях сероводород и углекислоту. Как правило, эта вода отводится в производственно-дождевую канализацию. Продувочную воду после очистки и разбавления часто сбрасывают в водоемы, но также её можно использовать повторно.
Продувочная вода осветлителей обрабатывается и повторно используется после осветления ее на шламоотвале, или в специальных отстойниках, или на фильтр-прессах, или барабанновакуумных фильтрах с возвратом воды во всех случаях в баки повторного использования промывочных вод механических фильтров. Шлам из отстойников периодического действия направляется на шламоотвал с использованием для этой цели нейтрализованных регенерационных вод ионитовых фильтров. 0безвоженный шлам, полученный на фильтр-прессе, необходимо вывозить в места захоронения, имеющие надежную защиту от попадания вредных веществ в окружающую среду.
Продувочная вода котлов направляется в бассейн-накопитель и применяется повторно. Продувочная вода системы гидрозолоудаления (ГЗУ) упаривается в испарительном бассейне.
Продувочную воду, предварительно отстоянную в сажеотстоках, очищают коагуляцией во взвешенном слое от сажи, ароматических углеводородов и частично от смол. В качестве коагулянта предлагаются сернокислый алюминий, сернокислое или хлорное железо.
Продувочная вода, составляющая 4% количества оборотной воды, содержит до 2 мг/л сероводорода. Эта вода отводится на золоотвал тепловых электростанций (ТЭС) или сбрасывается в производственно-дождевую канализацию.
Продувочные воды систем ГЗУ и других коммуникаций ТЭС предлагается пропускать через выпарные аппараты, что удорожает очистку. Принципиальным решением является замена гидрозолоудаления пневмозолоудалением, при котором вода полностью исключается из системы, а следовательно, отпадают и связанные с ней проблемы. При этом зола, используемая в дальнейшем для переработки в стройматериалы, не содержит избыточной влаги, и на ее испарение не расходуется дополнительное топливо в промышленности стройматериалов. Внедрение пневмосистем связано с созданием износоустойчивых трубопроводов, например из каменного литья, так как из-за повышенных абразивных свойств золы и шлака обычно металлические трубы быстро изнашиваются.
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.
Принципиальная схема продувки показана на рис. 1, а. Котловая вода из барабана 1 направляется в расширитель продувки 2; количество воды регулируется дроссельным вентилем 3, набором диафрагм или системой вентилей по показаниям манометра. 0бразовавшееся при расширении воды количество пара, как правило, отводится в деаэратор по линии 4. 0тделившаяся вода по линии 5 направляется в теплообменник 6 поверхностного типа для подогрева исходной воды перед водоподготовкой. 0тдав теплоту, котловая вода сбрасывается в колодец 7, в который иногда для охлаждения подводится техническая вода по трубопроводу 8.
компоновка; б – гидрозатворы
Для получения пара требуемого качества постоянный уровень воды в расширителе поддерживают автоматом — поплавковым регулятором; кроме того, имеется линия 9 из парового пространства, на которой установлены обратные клапаны. При наличии в котельной паровых котлов с разным давлением продувка из агрегатов с более высоким давлением направляется в котлы с низким давлением, из которых для сокращения потерь осуществляется продувка.
Иногда в котельной малой производительности вместо предохранительного клапана и автоматов поддержания уровня в расширителе устанавливаются обычный гидрозатвор 2 с высотой замыкающей петли 6 м, переливная труба 2 с высотой 7 м, а сам расширитель располагается на отметке, обеспечивающей размещение гидрозатвора и переливной трубы (рис. 1, б).
В котельных установках высокого давления на электростанциях устанавливают две ступени сепараторов непрерывной продувки.
С термодинамической точки зрения описанный процесс утилизации теплоты непрерывной продувки нельзя признать эффективным, так как при редуцировании давления продувочной воды в сепараторах не совершается полезная работа. К недостаткам типовой схемы следует отнести потерю неиспарившейся продувочной воды, загрязнение поверхностных водоемов минерализованными стоками и необходимость установки специального оборудования — сепараторов и охладителя.
Чтобы повысить эффективность утилизации теплоты и массы продувочной воды можно использовать энергетический потенциал 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.
Продувочную воду можно использовать в качестве рабочей среды в паромеханических форсунках, так как расход пара на форсунки составляет около 2 % паропроизводительности котла, то есть величину, близкую к количеству продувочной воды. Кроме экономии значительного количества замещаемого пара, упрощения схемы котельной установки, обеспечения высоких регулировочных свойств форсунок, применение продувочной воды, обладающей щелочной реакцией, способствует снижению коррозионной активности продуктов сгорания, содержащих оксиды серы. Экологический эффект от применения решения достигается за счет частичного связывания оксидов серы и подавления образования оксидов азота при горении топлива в среде, содержащей водяные пары.
Продувочная вода также успешно используется для подогрева мазута, подаваемого в котлы. Мазутоподогреватель может быть как поверхностного, так и контактного типа. Смешивающие подогреватели, выполненные в форме перфорированных колец, могут устанавливаться в мазутных резервуарах в зоне подключения к ним всасывающих патрубков топливных насосов. Расчеты и накопленный эксплуатационный опыт показывают, что при правильном применении рассматриваемой технологии исключена возможность излишнего обводнения мазута или скопления воды в мазутных емкостях. Это решение значительно проще реализуется в котельных установках, однако экономический и экологический эффект от его применения практически такой же, как и при использовании предыдущего способа.
Подводя итоги можно сказать, что применение продувочной воды в технологических процессах теплоэнергетических установок, а также для пароснабжения потребителей, позволяет более полно использовать ее массу и высокопотенциальную теплоту, упростить схему установок, высвободить из этих процессов более ценные теплоносители, и получить существенный экономический и экологический эффект.
Список литературы
- Шарапов В.И.Теплогенерирующие установки : учебно-методический комплекс / В. И. Шарапов, Е. В. Макарова — Ульяновск : УлГТУ, 2006.- 745 с.
- Белосельский Б.С., Александров А.А., Клименко А.В. и др. Теплоэнергетика и теплотехника: справочник. М.: Издательский дом МЭИ, 2007.
- Воронов В.Н., Петрова Т.И. Водно-химические режимы ТЭС и АЭС: учебное пособие / под ред. А.П. Пилыцикова. М.: Издательский дом МЭИ, 2009.
Автор: Заплаткина П.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.
