Разработка и исследование технологий подогрева потоков подпиточной воды теплосети на ТЭЦ

В. И. Шарапов, д. т.н., профессор,

П. Б. Пазушкин, инженер

(Ульяновский государственный технический университет)

Защита оборудования и трубопроводов тепловых электростанций, котельных и тепловых сетей от внутренней коррозии является одной из актуальных проблем теплоэнергетики. Решающую роль в предупреждении внутренней коррозии систем теплоснабжения играет противокоррозионная обработка подпиточной воды, которой восполняются потери сетевой воды.

В отечественной и зарубежной энергетике основным методом противокоррозионной обработки подпиточной воды систем теплоснабжения является термическая деаэрация удаление растворенных газов при нагреве воды до температуры насыщения водяных паров. В течение последних тридцати лет в схемах подготовки подпиточной воды широкое применение получили струйнобарботажные вакуумные деаэраторы. Распространению этих аппаратов способствовали открыва-ющиеся возможности использования для деаэрации дешевых низкопотен-циальных источников теплоты.

Анализ имеющегося опыта исследований и эксплуатации вакуумных деаэрационных установок показывает, что для их эффективного применения требуется соблюдение технологически необходимых тепловых режимов при обеспечении максимально возможной тепловой экономичности ТЭС.

В статье рассмотрены новые технологии подогрева подпиточной воды для ТЭЦ, которые обеспечивают достаточный подогрев подпиточной воды, а также произведено исследование энергетической эффективности этих технологий.

1. ТЕХНОЛОГИИ ПОДОГРЕВА ПОТОКОВ ПОДПИТОЧНОЙ ВОДЫ ТЕПЛОСЕТИ НА ТЭЦ

Подогрев подпиточной воды является важной составляющей процесса водоподготовки. При совершенствовании технологий противокоррозионной обработки особое внимание необходимо уделять обеспечению стабильного и экономичного поддержания технологически необходимых режимов вакуумной деаэрации, которые определяются типом применяемых деаэраторов, качеством исходной воды и методами додеаэрационной обработки. Принципиальные подходы к организации технологических режимов и их параметры изложены в [1-2].

В НИЛ «Теплоэнергетические системы и установки» УлГТУ разработан ряд технологий подогрева потоков подпиточной воды теплосети на ТЭЦ, позволяющих повысить качество и экономичность работы водоподготовительных установок.

Первые четыре решения направлены на гарантированное обеспечение требуемой температуры исходной воды.

Недостатком многих применяемых схем является ухудшенная деаэрация, связанная с недостаточным нагревом исходной воды перед химводоочисткой и вакуумным деаэратором после встроенного пучка конденсатора. Нагрев исходной воды после встроенного пучка конденсатора зависит от сезонных пропусков пара в конденсатор и колеблется в пределах 10-30 0С, а для нормальной работы узла умягчения и вакуумного деаэратора нагрев должен составлять 40-50 0С. Кроме того, в установках с малым расходом подпиточной воды нагрев исходной воды во встроенных пучках затруднен из-за невозможности обеспечения достаточной загрузки встроенного пучка.

Известны схемы, в которых предприняты попытки преодолеть этот недостаток путем подогрева исходной воды перед деаэратором в нижних сетевых подогревателях турбин [3], однако данные схемы применимы только при больших расходах подпиточной воды, достаточных для полной загрузки сетевых подогревателей.

Для повышения качества и экономичности водоподготовки на ТЭЦ с малыми расходами подпиточной воды разработана новая схема подогрева исходной воды перед химводоочисткой и вакуумными деаэраторами (рис. 1) [4]. Основной особенностью этого решения является подключение подогревателя исходной воды по греющей среде к трубопроводу основного конденсата турбины после одного из регенеративных подогревателей низкого давления. Исходная вода, проходя через водо-водяной теплообменник (ВВТ), подключенный по греющей среде к трубопроводу основного конденсата турбины после регенератив-ного подогревателя (ПНД2), нагревается до температуры 35-50 0С, достаточной для эффективной декарбонизации и вакуумной деаэрации. После этого исходная вода

умягчается, проходит через декарбонизатор и подается в вакуумный деаэратор. Из деаэратора подпиточная вода подается в сетевой трубопровод, где смешивается с обратной сетевой водой, возвращающейся от потребителей. Сетевая вода подогревается в сетевых подогревателях (НСП и ВСП) и подается потребителям. Часть нагретой сетевой воды подается в качестве греющей среды в вакуумный деаэратор.

Высокоэкономичный технологически необходимый подогрев больших расходов исходной воды, характерных для ТЭЦ с открытыми системами теплоснабжения, обеспечивается при использовании решений [5, 6]. В соответствии с этими решениями в схему тепловой электрической станции после встроенного пучка конденсатора включен водоводяной подогреватель подпиточной воды, греющим агентом для которого служит сетевая вода, отобранная после нижнего сетевого подогревателя (рис. 2).

 

ПГ ЭГ

ПВД1

ПВД2

ПВД3

ПН

К

ПНД4 ПНД3 ПНД2 ПНД1

Из теплосети

ВВТ

ХВО

ВСП

НСП

В теплосеть

Рис. 1. Схема подогрева исходной воды для ТЭЦ с малыми расходами подпиточной воды теплосети

ЭГ

В теплосеть

ВСП

НСП

Из теплосети

ХВО

Рис. 2. Схема подогрева на ТЭЦ подпиточной воды для открытых систем теплоснабжения

Поскольку температуру сетевой воды после верхнего сетевого подогревателя используемой в качестве греющего агента для вакуумного деаэратора, рекомендуется поддерживать в течение всего года

90-100 0С [7], температура воды за нижним сетевым подогревателем (65-85 0С) достаточна для подогрева до 40-50 0С исходной воды.

Предложенная схема позволяет повысить качество подготовки подпиточной воды за счет надежного и стабильного поддержания оптимального температурного режима. Поддержание режима достигается при высокой тепловой экономичности электростанции, поскольку для подогрева подпиточной воды используют сетевую воду, которую отбирают для этой цели после нижнего сетевого подогревателя турбины [4].

По третьему решению нагрев исходной воды производят в водоводя-ном подогревателе конденсатом нижнего сетевого подогревателя (рис. 3). После нагрева подпиточной воды перед

вакуумной деаэрацией охлажденный конденсат нижнего сетевого подогревателя отводится в трубопровод основного конденсата турбины перед первым подогревателем низкого давления.

11

10

3 1

9

2

5 6

4

7 8

 

Рис. 3. Схема подогрева исходной воды: 1 сетевой трубопровод; 2,3 нижний и верхний сетевые подогреватели; 4 трубопровод подпиточной воды;

5 подогреватель исходной воды; 6 узел умягчения; 7 декарбонизатор; 8 вакуумный деаэратор; 9 трубопровод охлажденного конденсата нижнего сетевого подогревателя; 10 трубопровод основного конденсата турбины; 11 регенеративный подогреватель низкого давления

По четвертому решению нагрев подпиточной воды перед вакуумной деаэрацией производят питательной водой, которую отбирают после деаэратора питательной воды (рис. 4).

Пятое и шестое решения направлены на гарантированное обеспечение технологически необходимой температуры воды, исполь-зуемой в качестве греющего агента в вакуумных деаэраторах.

 

По пятому решению нагрев перегретой воды производят в подогревателе греющего агента вакуумного деаэратора, подключенном параллельно верхнему сетевому подогревателю (рис. 5). Уральский турбомоторный завод (ПО УТМЗ) разрешил подобное подключение. Необходимым условием является отключение дополнительного подогревателя при отключении верхнего сетевого подогревателя.

12 10

13

1

3 2

5 6

4

7

8

Рис. 4. Схема подогрева исходной воды: обозначения как на рис. 3;

10 питательный трубопровод; 12 деаэратор питательной воды;

13 узел умягчения

5

6

3 2

8

1

7

4

14

Рис. 5. Схема подогрева греющего агента вакуумного деаэратора: обозначения как на рис. 3; 14 подогреватель греющего агента вакуумного деаэратора

По шестому решению нагрев воды, используемой в качестве греющего агента вакуумного деаэратора, производят питательной водой, которую отбирают для этой цели после деаэратора питательной воды (рис. 6).

10

12

13

1

3 2

6

4

14 8

 

Рис. 6. Схема подогрева греющего агента вакуумного деаэратора: обозначения как на рис. 3, 5

Поддержание температурного режима в предложенных решениях достигается при высокой тепловой экономичности электростанции, поскольку для подогрева потоков подпиточной воды используется тепло низкопотенциальных отборов турбины. Так в первом, четвертом и шестом решениях используется конденсат, прошедший ступенчатый подогрев паром преимущественно низкопотенциальных отборов в теплообменниках системы регенерации турбины.

(Материал взят из книги Научнотехнический калейдоскоп Серия «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» — Шарапов В. И.)