ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПАРОТУРБИННЫХ УСТАНОВОК

ЗАГРЯЗНЕНИЕ КОНДЕНСАТОРОВ И СПОСОБЫ ИХ ОЧИСТКИ

Загрязнение конденсаторов с во­дяной стороны является наиболее частой причиной ухудшения ваку­ума. При этом ухудшение вакуума происходит как вследствие увеличе­ния термического сопротивления за счет загрязнения трубок, так и за счет некоторого сокращения расхода воды через конденсатор вследствие повышения гидравлического сопро­тивления конденсатора.

Важнейшей эксплуатационной задачей является предотвращение загрязнения конденсаторов паровых турбин, а в случае его возникнове­ния—изыскание способов очистки конденсаторов с минимальными за­тратами труда и по возможности без ограничения нагрузки. Интенсив­ность загрязнения конденсаторов зависит в основном от качества ох­лаждающей воды, типа водоснаб­жения, времени года и условий экс­плуатации системы циркуляционно­го водоснабжения.

По своему характеру загрязне­ния могут быть разбиты на три группы: а) механические; б) биоло­гические; в) солевые.

Обычно все эти типы загрязне­ний не встречаются в «чистом» виде, а загрязнение конденсатора носит комбинированный характер. Однако такое разделение видов загрязнений полезно с точки зрения изыскания способов их предупреждения и лик­видации, поскольку эти вопросы для каждого вида загрязнений весьма специфичны. При этом следует учи­тывать, что, несмотря на комбини­рованный характер загрязнений кон­денсатора, какой-то вид загрязнений из перечисленных выше имеет пре­валирующее значение.

А) Механические загрязнения

Под механическими загрязнения­ми понимается засорение трубок и трубных досок щепой, травой, листь­ями, землей, песком, водорослями, ракушками, рыбой и т. д. Эти за­грязнения носят явно выраженный сезонный характер и особенно уси­ливаются весной и осенью.

Механические загрязнения осо­бенно опасны тем, что в отличие от остальных видов загрязнений, нара­стающих постепенно, имеют возмож­ность весьма быстро перекрыть жи­вое сечение трубной доски и почти полностью прекратить доступ ох­лаждающей воды в трубки конден­сатора, вызвав тем самым аварий­ный останов турбины. Этот резуль­тат может явиться следствием про­рыва очистных сеток в период па­водка или общим неудовлетвори­тельным состоянием водоприемных сооружений. На станциях, снабжаю­щихся морской водой, аварии тако­го типа наблюдаются в период штормов на море.

Эффективным способом пред­упреждения механических загрязне­ний является установка водоочист­ных сооружений в виде подвижных и неподвижных сеток. На чистых водоемах с небольшим расходом ох­лаждающей воды можно устанавли­вать неподвижные сетки с ячейками разных размеров. Эти сетки уста­навливаются в несколько рядов. В первом ряду по ходу воды уста­навливаются крупноячеистые решет­ки, изготовленные из толстых сталь­ных прутков. Эти решетки предохра­няют водозаборное сооружение от бревен, досок и коряг. Вслед за гру­быми сетками устанавливаются мел­коячеистые сетки, задерживающие более мелкие предметы. Эти решет­ки устанавливаются последователь­но не менее двух, что позволяет их поочередно вынимать для очистки.

На электростанциях современно­го типа водозаборные сооружения оборудуются подвижными сетками, представляющими собой бесконеч­ное полотно, вращаемое электродви­гателем с редуктором. Сетки изго­тавливаются из латунной или сталь­ной оцинкованной проволоки с ве­личиной ячеек 3X3—6X6 мм. Ско­рости движения сетки 0,5—1 м/мин. Осевший на сетке мусор смывается струями воды из сопл. Обычно па­раллельно ставятся несколько сеток для возможности поочередного их ремонта. Подвижные сетки защища­ются от повреждения посторонними плавающими предметами решет­ками с более крупными ячейками, устанавливаемыми на входе в водо­приемное устройство.

Наиболее простым способом очи­стки трубок и трубных досок от ме­ханических загрязнений является вскрытие люков водяных камер и очистка конденсатора от загрязне­ний мягкими ершами и брандспой­том. Современные конденсаторы вы­полняются разделенными по воде на две половины. Это позволяет про­изводить очистку конденсатора на ходу турбины по половинам при сни­женной до 50—60% нагрузке. Одна­ко ручной способ малопроизводите­лен и очень тяжел. На крупных установках он вообще не может быть рекомендован.

Современные методы очистки конденсаторов предусматривают от­каз от ручного труда. С этой точки зрения определенный эффект дает промывка конденсаторов обратным током воды. Промывка обратным током воды особенно эффективна при засорении трубных досок. Для осуществления этого метода необхо­димо смонтировать дополнительные водоводы, соединяющие напорные и сливные водяные линии с соответст­вующими задвижками, как это изо­бражено на рис. 6-25. Для промыв­ки левой половины конденсатора задвижки 2, 4, 5 и 6 должны быть открыты, а задвижки 1 и 3 должны быть закрыты. При промывке пра­вой половины закрываются задвиж­ки 2 и 4, а задвижки 1, 3, 5 и 6 должны быть открыты.

Промывка конденсатора обрат­ным током воды должна произво­диться при пониженной нагрузке,, поскольку в этом режиме нормаль­ная работа конденсатора может быть нарушена. Время промывки, включая все необходимые переклю­чения, не должно превышать 20— 30 мин. Величина ограничения на­грузки должна быть определена в каждом случае опытным путем по температуре выхлопного патрубка и не должна превышать 50—60°С.

Б) Биологические загрязнения

Биологические загрязнения пред - ставляют собой отложения на внут­ренней поверхности трубок конден­сатора живых простейших микроор­ганизмов и водорослей, называемых биологическими обрастаниями.

Биологические обрастания вызы­вают значительное дополнительное сопротивление теплопередаче. При наличии благоприятных температур­ных условий бактерии и водоросли могут размножаться, вызывая уве­личение толщины обрастания. Обыч­но загрязнения органического про­исхождения состоят из нескольких видов растений и микроорганизмов с преобладанием одного какого-ли­бо вида. Наиболее распространен­ным и существенным компонентом

Биологических загрязнений являют­ся различные бактерии. В сильно загрязненных водах широко распро­странены зооглейные и нитчатые бактерии. При наличии в охлаждаю­щей воде железа наблюдается раз­витие железобактерий, которые спо­собны очень быстро размножаться. Присутствие в воде сульфатов спо­собствует появлению серобактерий и сульфатовосстанавлнвающих бакте­рий, которые к тому же могут спо­собствовать интенсивной коррозии трубок.

Заселение конденсаторных тру­бок микроорганизмами происходит постепенно и начинается с осажде­ния на них каких-либо механиче­ских частиц или водорослей. Уста­новлено, что на чистой металличе­ской поверхности латунных трубок микроорганизмы не поселяются, что может быть объяснено токсическим действием меди на микроорганизмы. Существенное влияние на интенсив­ность обрастания конденсаторных трубок оказывают температурные условия. Опыт эксплуатации пока­зывает, что зимой обрастание в ряде случаев происходит более интенсив­но, чем летом. Объясняется это, по - видимому, тем, что в холодное вре­мя температурные условия в конден­саторе (10—20°С) наиболее благо­приятны для развития бактерий, в то время как летом температура стенки трубок может достигать 40°С и выше. При этой температуре большинство микроорганизмов поги­бает.

Интенсивность обрастания тру­бок по ходам воды в конденсаторе также неодинакова и изменяется в зависимости от времени года. Зи­мой наиболее интенсивное обраста­ние трубок можно наблюдать в по­следних ходах, тоґда как в жаркое время обрастание последних ходов может быть менее интенсивно, чем в первом ходе. Отметим, что нали­чие слизистых отложений внутри трубок способствует прилипанию к поверхности песчинок, частиц ила и других механических примесей, ко­торые при наличии чистых труб бы­ли бы смыты током воды, проходя­щей через конденсатор.

Все эти обстоятельства требуют разработки эффективных мероприя­тий по предотвращению и устране­нию биологических загрязнений кон­денсатора. Одним из таких способов является хлорирование циркуляци­онной воды [16].

Хлор, растворенный в воде, ока­зывает на микроорганизмы токсиче­ское действие, в результате чего жизнедеятельность бактерий оказы­вается подавленной. В таком состоя­нии они не размножаются, теряют способность удерживаться на труб­ках и смываются потоком воды, проходящей через трубки. Отметим, что в данном случае речь идет не о полном уничтожении микроорганиз­мов, а об ослаблении их жизнедея­тельности, что может быть обеспече­но сравнительно небольшим расхо­дом реагента.

Практика показывает, что для достижения желаемых результатов нет необходимости в непрерывном хлорировании циркуляционной во­ды. Вполне удовлетворительный эф­фект дает периодическая подача хлора. При этом металлическая по­верхность латунных трубок активи­руется хлором и оказывает на мик­роорганизмы токсическое действие в перерывах между подачами хлора.

Интервалы между периодами пода­чи хлора и длительность самих пе­риодов подачи зависят от количест­ва и видов содержащихся в воде ра­стительных и животных организмов, от их способности поселяться и раз­множаться на стенках трубок, от их устойчивости к воздействию хлора.

На практике применяются самые разнообразные режимы периодиче­ского хлорирования, среди которых можно встретить интервалы между подачами хлора от 10 мин до не­скольких суток, а продолжитель­ность подачи—от 2—3 мин до не­скольких часов. В большинстве слу­чаев надлежащий режим хлорирова­ния следует выбирать опытным путем. Дозировку хлора в период хлорирования рекомендуется под­держивать такой, чтобы в охлажда­ющей воде на сливе из конденсатора количество активного хлора состав­ляло 0,2—0,3 мг/кг. В ряде случаев рекомендуется эту норму увеличить до 0,5—1 мг/кг, а иногда и до 2,0 мг/кг.

Хлорирование циркуляционной воды производится либо чистым жидким хлором, либо хлорной из­вестью [16].

Схема хлорирования воды жид­ким хлором представлена на рис. 6-26. Жидкий хлор, находящий­ся в баллонах /, испаряется и посту­кает в промежуточную емкость II, откуда с помощью водоструйного эжектора 1 подается во всасываю­щую линию циркуляционного насо-

Вада

Са 2. Эта установка достаточно про­ста, однако использование чистого хлора требует тщательного соблюде­ния всех мер безопасности, поскольку хлор является ядовитым газом. Точно такие же меры предо­сторожности необходимо предприни­мать при хранении и транспортиров­ке баллонов с жидким газом.

На электростанциях небольшой и средней мощности для хлорирова­ния охлаждающей воды может быть применена хлорная известь. По своим бактерицидным свойствам она равноценна жидкому хлору.

Применение хлорной извести при соблюдении соответствующих мер полностью исключает опасность от­равления персонала, отсутствует не­обходимость повседневного наблю­дения за появлением неплотностей и утечек хлора, упрощается транспор­тировка. Хлорная известь содержит 32—36%' активного хлора, однако в результате воздействия света, в особенности прямых солнечных лучей, влажности и других факторов содержание активного хлора в изве­сти нередко снижается до 20—25%' и ниже. Это обстоятельство необхо­димо учитывать при приготовлении растворов хлорной извести и его до­зировках в циркуляционную воду. Для хлорирования охлаждающей воды хлорной известью из нее пред­варительно должен быть приготов­лен раствор соответствующей кон­центрации. Высококонцентрирован­ный раствор хлорной извести, изве­стный под названием «известкового молока», при подаче в циркуляцион­ную систему турбины может создать условную концентрацию хлора в во­де до 50—100 г/кг, в то время как обработка воды чистым хлором при обычных температурах не позволяет создавать концентрацию хлора в во­де свыше 15 мг/л. Это свойство хлорной извести расширяет возмож­ности хлораторной установки с точ­ки зрения реализации тех или иных режимов обработки воды.

На рис. 6-27 приведена схема хлораторной установки на хлорной

Извести с подачей раствора насо­сом.

Для эффективного использова­ния бактерицидных свойств хлора необходимо обеспечить хорошее пе­ремешивание хлора или раствора хлорной извести со всей массой воды, поступающей в конденсатор. Наилучшее перемешивание может ■быть обеспечено при подаче хлора во всасывающий патрубок цирку­ляционного насоса. При наличии общего напорного циркуляционного водовода для обработки того или иного конденсатора хлор необходи­мо вводить в напорный трубопро­вод. Это усложняет установку и ухудшает процесс перемешивания хлора с водой. Для обеспечения на­длежащего перемешивания при по­даче хлора в напорную магистраль необходимо располагать место вво­да на расстоянии 20—30 м до кон­денсатора.

Из других способов химической обра­ботки воды на электростанциях необходимо ■отметить использование для этой цели ги - похлорита натрия, пентахлорфенолята нат­рия и медного купороса.

Гипохлорит натрия обладает более сильными бактерицидными свойствами по сравнению с хлорной известью. Водные растворы гипохлорита натрия не дают взвесей, кроме того, могут сохраняться бо­лее длительное время, чем раствор хлорной извести. На электростанциях это соедине­ние может производиться путем электроли­за раствора поваренной соли. іК преимуще­ствам пентахлорфенолята натрия следует отнести хорошую растворимость его в воде, неагрессивность к металлам, а также ста­бильность раствора, поскольку он, воздей­ствуя иа микроорганизмы, не реагирует с большинством органических и неоргани­ческих веществ, содержащихся в воде.

Медный купорос также относится к числу реагентов, обладающих токсически­ми свойствами по отношению к микроорга­низмам. Его дозировка в циркуляционной воде должна составлять около 0,1— 0,3 мг/кг. Однако имеются указания на то, что медный купорос является сильным ядом для рыб, обитающих в реках и стан­ционных водоемах, вследствие чего необхо­димо тщательно следить за концентрацией медного купороса в сбрасываемых водах.

Это положение является общим для всех способов химической обработки ох­лаждающей воды, поскольку неосторожное использование токсичных реагентов может служить причиной массовой гибели рыбы, особенно в системах с оборотным водоснаб­жением (пруды-охладителн).

Что касается циркуляционных систем с градирнями и брызгальными бассейнами, то здесь концентрация химических веществ, применяемых для борьбы с микроорганиз­мами, может быть существенно повышена, если это, естественно, оправдывается эко­номически.

Особым преимуществом химиче­ской очистки трубок от биологиче­ских отложений является то, что этот метод не требует ограничения нагрузки агрегата и может произ­водиться на ходу турбины. Этим же свойством обладает и широко применяющийся в последнее время у нас и за рубежом способ механи­ческой непрерывной очистки трубок резиновыми шариками. Идея этого метода заключается в том, чтобы обеспечить непрерывную циркуля­цию через трубную систему опреде­ленного количества резиновых ша­риков, которые, касаясь внутренних стенок конденсаторных трубок, счи­щали бы приставшую к поверхности слизь [37, 38].

Принципиальная схема такой установки представлена на рис. 6-28. Резиновые шарики, пер­воначально загружаемые через за­грузочную камеру 4, струйным на­сосом 3 вводятся в напорную ли-
нию конденсатора о. Увлекаемые потоком циркуляционной воды, ша­рики проходят по трубкам конден­сатора, очищая их от отложений, и попадают в сливные трубопрово­ды конденсатора 1. В сливных тру­бопроводах устанавливаются ко­нусные сетки 2, улавливающие ша­рики и направляющие их во вса­сывающую магистраль струйного насоса. После длительной эксплуа­тации изношенные шарики по спе­циальному трубопроводу сбрасыва­ются в циркуляционный канал.

Для работы установки применя­ются шарики с диаметром на I— 2 мм меньше, чем внутренний диа­метр трубок, и удельным весом в пределах 0,9—1,2 г/см3. В потоке циркуляционной воды они находят­ся практически во взвешенном со­стоянии, что обеспечивает довольно равномерное их распределение по трубам. Количество шариков долж­но составлять примерно 10—20% числа очищаемых трубок. При та­кой загрузке каждая трубка кон­денсатора будет обрабатываться 1 раз в 1—2 мин. Для наблюдения за циркуляцией шариков имеется спе­циальный иллюминатор в загрузоч­ной камере. Работу установки мож­но считать удовлетворительной, если через иллюминатор наблюда­ется циркуляция не менее четырех - пяти шариков в секунду. Шарики, износившиеся на 4—5 мм на диа­метр, заменяются новыми.

Для обеспечения эффективной работы установки конденсаторные трубки предварительно должны быть тщательно очищены от всех видов загрязнений, поскольку пода­ча шариков в сильно загрязненный конденсатор может вызвать заку­порку трубок шариками. Это же явление может возникнуть при за­метных отклонениях в сторону уменьшения внутренних диаметров конденсаторных труб, в том числе и за счет местного смятия стенки трубки. Поэтому при пуске уста­новки в ход рекомендуется все трубки проверить калибром, имею­щим диаметр на 0,5 мм меньше внутреннего диаметра трубок. Трубки, через которые калибр не проходит, должны быть заменены. Калибровку необходимо произво­дить после чистки конденсатора.

Хорошо отлаженные установки могут работать много месяцев без
всякого вмешательства обслужива­ющего персонала. Установки могут работать непрерывно или вклю­чаться периодически. При неболь­шой интенсивности образования от­ложений очистка может произво­диться в течение 4—8 ч в сутки.

Для повышения эффективности •очистки в зарубежной практике применяются шарики с абразивны­ми включениями и шарики из губ­чатой резины. Последние имеют диаметр на 1—2 мм больше, чем внутренний диаметр трубок. При входе в трубку шарик сжимается и проходит трубку, касаясь стенок всем своим периметром. Очистка конденсатора при этом становится •более эффективной, но зато увели­чивается опасность застревания шариков в трубках.

Из других способов очистки конденса­тора на ходу турбины, применяющихся за рубежом, следует отметить гидравлический способ, заключающийся в том, что трубки поочередно промываются сильной струей воды, вытекающей из сопла. Сопло с по­мощью простого программирующего уст­ройства автоматически перемещается внут­ри водяной камеры конденсатора, обеспечи­вая качественную промывку всех трубок. Однако этот способ достаточно сложен и может применяться только в одноходовых и двухходовых конденсаторах. В последнем случае установка располагается в поворот­ной камере.

В случаях, когда ни хлорирова­ние охлаждающей воды, ни шари­ковая ечистка трубок по каким-ли - бо причинам не могут быть приме­нены, в качестве временной меры может быть использована очистка трубок от органических обрастаний с помощью термической сушки. Термическая сушка основана ча том, что подавляющее большинство микроорганизмов, оседающих на трубках - конденсатора, при темпе­ратурах 40—60°С погибает и в воз­душной среде высыхает. Такой тем­пературы легко добиться, искусст­венно ухудшив вакуум в конденса­торе на непродолжительное время. Эта операция легко выполнима и не представляет никакой опасности для турбоагрегата. Однако в на­стоящее время предпочтение отда­ется «сухой» термической обработ­ке. Этот способ заключается в том, что одна из половин конденсатора опоражнивается от циркуляционной воды. Температура отработавшего пара несколько повышается и под­держивается в допустимых преде­лах путем снижения нагрузки на турбоагрегате. За счет тепла отра­ботавшего лара отложения подсы­хают, растрескиваются и отслаива­ются от поверхности трубок. Отвод влаги происходит естественным пу­тем через открытые люки водяных камер или принудительно, путем продувки воздуха через трубную систему. Сухие отслоившиеся отло­жения обычно удаляются водой при быстром заполнении системы из напорного циркуляционного водо­вода.

Скорость сушки может быть су­щественно увеличена при продувке трубок горячим воздухом с темпе­ратурой порядка 60—70°С. Подо­грев воздуха, поступающего в кон­денсатор, может осуществляться в электрокалорифере. Циркуляция воздуха достигается открытием верхнего или нижнего люка кон­денсатора (в зависимости от того, по какому из трубопроводов — сливному или напорному — произ­водится подача воздуха). Одна из возможных схем подачи горячего воздуха в конденсатор представле­на на рис. 6-29. Следует обратить внимание на то, что во время сушки турбина работает на ухудшенном вакууме с потерей экономичности и ограничением мощности. В отдель­ных случаях в результате появле­ния добавочных термических на­пряжений в трубках могут образо­ваться трещины, нарушиться плот­ность вальцовочных соединений. Поэтому, как на это указывалось выше, термическая сушка должна рассматриваться как временная и крайняя мера.

На остановленной машине труб­ки конденсатора от биологических загрязнений могут очищаться вруч-

Ную мягкими ершами или путем промывки трубок из брандспойта водой с песком или золой. Сущест­вует, кроме того, способ очистки трубной системы продувкой трубок воздухом с песком и водой.

В) Солевые загрязнения конденсато­ров

Под солевым загрязнением кон­денсаторов понимаются отложения на внутренней поверхности конден­саторных трубок накипи, создаю­щей большое термическое сопро­тивление теплопередаче. Выпаде­ние накипи происходит при охлаж­дении конденсаторов минерализо­ванной. водой, содержащей соли временной жесткости. Часть этих солей, находящихся в воде в раст­воренном состоянии, в определен­ных условиях распадается с обра­зованием накипи на стенках трубок и водяных камер конденсаторов [16]. Такие условия обычно созда­ются в оборотных системах водо­снабжения, где за счет испарения и уноса воды, а также подпитки си­стемы водой, содержащей соли, со - лесодержание циркуляционной во­ды растет, и при достижении пре­дельного значения карбонатной жесткости начинается распад бикар­бонатов с отложением солей. Раст­воримость в воде бикарбонатов за­висит от температуры воды и нали- 'чия в ней определенного количества

Свободной углекислоты (рис. 6-30). При повышении температуры или уменьшении содержания в воде СО? происходит распад бикарбонатов с выпадением солей кальция и магния в виде осадка:

Са (НС0з)2^СаС03| + Н20 + С02|; Mg (HCOsb^MgCOal + Н20 +'C02f.

В схемах замкнутого водоснаб­жения создаются особо благоприят­ные условия для выпадения накипи, поскольку этому способствует тем­пературный режим таких систем. Повышение температуры воды не только уменьшает возможную кон­центрацию солей временной жестко­сти, но и снижает растворимость в воде углекислоты (рис. 6-31), что в свою очередь способствует образо­ванию накипи.

Вода, проходящая в системах оборотного водоснабжения через градирни и брызгальные бассей­ны, разбивается в них с целью уве­личения поверхности соприкоснове­ния с воздухом на большое число мелких струй и капель. Это также способствует потере содержащейся в воде свободной углекислоты. В результате в оборотных системах во­доснабжения соли начинают выпа­дать уже при сравнительно невысо­кой карбонатной жесткости воды по­рядка 2—4,5 мг-экв/кг, причем наря­ду с конденсаторными трубками за­носу подвергаются сопла брыз - гальных бассейнов, решетки и же­лоба градирен и т. д.

Необходимо подчеркнуть, что при этих условиях происходит рас­пад лишь той части бикарбонатов, которая превышает предельную кон­центрацию этих соединений, опреде­ляемых совокупностью всех факто­ров, влияющих на ее величину. Рас­пад бикарбонатов уменьшает кон­центрацию солей временной жестко­сти и насыщает раствор углекисло­той, что приводит к образованию но­вого равновесного состояния. Это равновесное состояние при увеличе­нии температуры воды, повышении солесодержания или потере свобод­ной углекислоты может вновь нару­шиться, что приведет к выпадению дополнительного количества карбо­натов в виде твердого осадка.

Учитывая, что накипь чрезвычай­но плотно соединяется с металлом трубок и очистка занесенного на­кипью конденсатора весьма затруд­нительна, необходимо особое внима­ние уделять профилактике солевых загрязнений.

Одним из способов поддержания безнакипного режима работы систе­мы оборотного водоснабжения явля­ется понижение концентрации солей в системе путем продувки бассейна. Величина продувки зависит от вели­чины потерь на испарение и с ка­пельным уносом, а также от жестко­сти добавочной воды и предельной карбонатной жесткости при данных условиях. Опыт эксплуатации пока­зывает, что при сравнительно не­большой временной жесткости под - питочной воды и при достаточно большой продувке вполне ВОЗМОЖНО' достижение безнакипного режиму работы системы [16]. Весьма важным фактором, определяющим эффектив­ность продувки, с точки зрения уменьшения накипеобразования яв­ляется наличие в добавочной воде свободной углекислоты. Полное пре­дотвращение выпадения накипи за счет продувки может быть достигну­то лишь в том случае, если в до­бавочной воде содержится достаточ­но большое количество свободной углекислоты сверх того, которое со­ответствует временной жесткости добавочной воды.

В тех случаях, когда временная жесткость добавочной воды больше, чем предельная жесткость основной циркуляционной воды в условиях бассейна, продувка может привести лишь к усилению накипеобразова­ния и потому применяться не долж­на. В подобных случаях, наоборот, необходимо по возможности сокра­щать потери на унос и утечки.

Применение рационального ре­жима продувок в ряде случаев мо­жет сочетаться с химической обра­боткой воды в замкнутой системе.

На ряде станций малой мощно­сти, имеющих оборотную систему водоснабжения, находит применение обработка циркуляционной воды дымовыми газами с целью обогаще­ния воды углекислотой. В этом слу­чае растворимость бикарбонатов, в циркуляционной воде увеличива­ется, и выпадения накипи на трубах конденсатора не происходит, несмот­ря на значительную карбонатную жесткость охлаждающей воды. Этот метод называется рекарбонизацией, циркуляционной воды.

Поскольку применение чистой уг­лекислоты в баллонах оказывается* экономически нецелесообразным,, для обогащения воды углекислотой используют дымовые газы энергети­ческих котлов, содержащие значи­тельное количество свободной угле - жислоты. Если при этом дымовые газы содержат в своем составе серу, то при обработке воды такими га­зами будет происходить нейтрализа­ция бикарбонатов сернистым газом по схеме

2Ca(HC03)2+2S02+ 02= = 2CaS04 + 2H20+4C02.

Для обработки циркуляционной воды достаточно использовать лишь. небольшую часть дымовых газов. При этом необходимо обеспечить ка­чественную очистку газов от лету­чей золы и хороший контакт газов с обрабатываемой водой. Проблема очистки газов решается постановкой газоочистителей. Что касается обра­ботки воды дымовыми газами, то для этой цели разработан ряд схем, использующих различные способы введения газов в охлаждающую во - ДУ-

Одна из схем предусматривает для •обеспечения контакта воды с дымовыми га­зами использование скруббера, в который ■специальным насосом подается часть цир­куляционной воды. Недостатком этого ме­тода является сравнительно большой рас­ход электрической энергии при подаче воды в скруббер, особенно при значительной кар­бонатной жесткости веды. Кроме того, обо­гащение воды углекислотой в скруббере может производиться в ограниченных пре­делах, определяемых долей циркуляционной воды, прокачиваемой через установку.

Более выгодными в этом отношения считаются схемы, когда газы под избыточ­ным давлением подаются в приточный ка­нал или приемный колодец циркуляцион­ных насосов и барботируют через слой во­ды. В этом случае практически весь объем воды обрабатывается газами, что позво­ляет обеспечить содержание свободной углекислоты в охлаждающей воде в любых количествах, определяемых карбонатной жесткостью воды.

Подача газа в барботажное устройство в схемах осуществляется вентилятором или водоструйным эжектором. При использова­нии водоструйного эжектора эффективность обогащения циркуляционной воды углекис­лотой значительно выше, чем в схемах с вентилятором, поскольку в самом эжекто­ре рабочая вода насыщается углекислотой почти до предела, отвечающего условиям растворимости при данных условиях.

Остальная же часть подсасываемых эжек­тором газов образует с рабочей водой во - догазовую эмульсию, растворимость кото­рой в основной циркуляционной воде также высока. Вместе с тем, поскольку коэффи­циент инжекции водоструйного аппарата сравнительно невысок, расход электроэнер­гии иа насос для подачи нужного количест­ва рабочей воды к эжектору может ока. заться весьма существенным, особенно при большом сопротивлении газопровода от ды­мососа до эжектора.

Поэтому наиболее рациональной счита­ется схема с последовательным соедине­нием вентилятора и водяного эжектора, как это показано на рис. 6-32. В этой схеме •преодоление всех сопротивлений газопрово­дов от дымососа до эжектора осуществля­ется вентилятором, у которого к. и, д. зна­чительно выше, чем у водоструйного аппа­рата. При работе вентилятора, обеспечива­ющего давление дымовых газов перед эжектором несколько выше 0,098 МПа (1 кгс/см2), затрата мощности на подачу рабочей воды к эжектору будет сргвни - тельно небольшой.

При использовании дымовых газов для рекарбонизации воды необходимо обеспечи­вать тщательную очистку газов от летучей золы. Появление в циркуляционной воде золы может привести к осаждению ее в различных местах циркуляционной систе­мы, где скорости воды невелики. Кроме того, отложения золы в резервуарах брыз - гальных бассейнов и градирен, в водопро - водящих каналах и приемных колодцах циркуляционных насосов могут вывести из строя циркуляционную систему и создать на станции аварийную обстановку. При ма­лых расходах воды в конденсатор, а следо­вательно, и при малых ее скоростях, сущест­вует опасность загрязнения и трубок са­мого конденсатора.

Очистка дымовых газов, отбираемых после дымососа для обработки охлаждаю­щей воды, может производиться сухим или мокрым способом в центробежных цикло­нах и скрубберах.

Другим способом борьбы с отло­жением в конденсаторе солей явля­ется обработка охлаждающей воды фосфатами. Этот метод основан на способности этих соединений при очень малых их концентрациях в во­де удерживать от распада бикарбо­наты даже при величине карбонат­ной жесткости воды выше предель­ной. Он щожет быть применен в си­стемах с градирнями и брызгальны - ми бассейнами.

В качестве реагентов для фос­фатной обработки охлаждающей во­ды применяются гексаметафосфат натрия (NaPOs)e, суперфосфат каль. ция Са(Н2Р04)2 и тринатрийфосфат NasP04- 12Н20. По данным ряда на­учно-исследовательских институтов и лабораторий эффективность всех трех реагентов примерно одинакова. Для получения необходимого эффек­та следует обеспечить надлежащую дозировку применяемого реагента с таким расчетом, чтобы концентра­ция фосфатов в охлаждающей воде поддерживалась в пределах 1,0— 2,5 мг/кг в пересчете на Р2О5. По­мимо использования готовых реаген­тов, можно применить для фосфати - рования воды продувку котельного агрегата, поскольку при обработке котловой воды фосфатами значи­тельная концентрация этих веществ содержится в продувочной воде.

В заключение отметим, что фос - фатирование циркуляционной воды в соответствующих условиях не только предотвращает выпадение новой накипи, но и способствует по­степенному размягчению и удале­нию старой, ранее отложившейся накипи.

Одним из способов борьбы с на­кип еобр азов анием в системах обо­ротного водоснабжения является об­работка воды кислотой. Для этой цели чаще всего применяется серная кислота как более дешевая и менее дефицитная. Вполне пригодна также И соляная кислота. Этот метод мо­жет быть применен в системах с градирнями или брызгательными бассейнами.

При обработке воды серной или соляной кислотой бикарбонаты кальция (или магния) превращают­ся в хорошо растворимые в воде сульфаты или хлориды, благодаря чему карбонатная жесткость воды соответственно уменьшается. Эти ре­акции, сопровождаемые выделением свободной углекислоты, следующие:

Ca(HC03)2+H2S04=CaS04+

+ 2СО2+2Н2О; С а (Н С Оз) 2 + 2Н С1 = С а С12+ + 2С02+2Н20.

Таким образом, поскольку при обработке кислотой происходит уменьшение карбонатной жесткости воды, ее потребность в углекислоте для стабилизации оставшейся в растворе части бикарбонатов умень­шается. Свободная углекислота, вы­деляющаяся при обработке воды кислотой, способствует удержанию в растворе оставшейся части бикар­бонатов. Благодаря этому при под - кислении воды отпадает необходи­мость в полном удалении бикарбо­натов из циркуляционной воды, и для предотвращения накипеобразо - вания достаточно ограничиться сни­жением ее карбонатной жесткости настолько, чтобы оставшаяся соот­ветствовала имеющемуся в воде ко­личеству свободной углекислоты.

При подкислении охлаждающей воды рекомендуется поддерживать в системе определенный избыток карбонатной жесткости в пределах 1,5—2,0 мг-экв/кг для предотвраще­ния агрессивного действия на метал­локонструкции и бетон обработан­ной кислотой воды. Это также пре­дохранит систему от коррозии при случайных неточностях в дозировке реагента.

На рис. 6-33 представлена одна из возможных схем для подкисления охлаждающей воды. Эксплуатация установок для обработки охлажда­ющей воды кислотами должна осу­
ществляться с соблюдением всех не­обходимых правил техники безопас­ности при работе с кислотой.

В настоящее время разработаны и про­ходят эксплуатационную проверку безре - :агентные методы обработки циркуляцион­ной воды с целью предотвращения иакипе - •образоваиия на трубках конденсаторов. К ним относятся магнитная и ультразвуко­вая обработка воды.

Отличительной чертой безреагентных методов является их дешевизна и простота практического использования по сравнению - с общеизвестными и широко используемы­ми химическими методами водоподготовки. Привлекают малые трудозатраты по экс­плуатации оборудования для обработки во­ды. Однако отсутствие пока полиостью про­веренных технических решений сдерживает практическое внедрение безреагеитиой обра­ботки воды в большую энергетику.

Магнитная обработка воды как способ предотвращения иакипеобразования основа­на на использовании остаточных изменений, возникающих в структуре водных раство­ров в результате воздействия магнитного поля. 'Практикой было установлено, что в результате пересечения водой силовых линий магнитного поля растворенные в ией -соли жесткости выделяются ие. на поверх­ности нагрева, а в объеме воды в виде рыхлого шлама, легко удаляемого потоком воды. Механизм этого явления еще не вы­яснен до конца, хотя в практике водопод­готовки для питания котлов малой мощно­сти этот метод применяется в широких масштабах.

Эффективность магнитной обработки зависит главным образом от напряженно­сти магнитного поля, общей длины пути воды в зоне воздействия магнитного поля, скорости пересечения водой магнитных си­ловых линий, карбонатной жесткости и кон­центрации железа в воде. Кроме того, экс­периментально установлено, что магнитная обработки эффективна не дли исех вод. По­скольку кристаллизация солей возможна только из пересыщенных растворов, то влияние магнитного поля на кристаллиза­цию солей жесткости в природных водах можно ожидать лишь в том случае, когда вода будет пересыщена солями, образуя, с ними неравновесную систему.

Расход воды на конденсаторы мощных турбоагрегатов весьма велик, и современ­ное' оборудование в настоящее время не приспособлено для магнитной обработки воды в таких масштабах. Речь может идти об обработке подпиточиой воды для под­питки замкнутых систем охлаждения. По­добные опыты, проводимые на ряде элек­
трических станций, работающих на сильно­минерализованной воде, дают обнадежи­вающие результаты, хотя широкого распро­странения этот метод еще не получил.

Аналогичное положение складывается и с ультразвуковой обработкой воды. Этот метод заключается в том, что в водяной камере конденсатора устанавливаются маг - нитострикциоиные преобразователи, генери­рующие ультразвуковые колебания. Иссле­дования показали, что возникающие в воде явления типа кавитационных. разрушитель­ным образом действуют на живые микро­организмы и водоросли, а также в извест­ных условиях могут предотвращать наки - пеобразование иа трубках теплообменников. Основная проблема применения ультразвука для предотвращения накипеобразования в конденсаторах заключается в отыскании оптимального расположения излучателей ультразвука, их количества, акустической мощности и режима работы. Промышлен­ные испытания некоторых установок пока не діли положительных результатов (40].

Следует, однако, отметить, что, не­смотря иа то, что безреагентные методы требуют определенных затрат электроэнер­гии и в их реализации имеются трудности, еще не преодоленные до сих пор, исследо­вания в этой области продолжаются, по­скольку эти методы обработки воды имеют целый ряд преимуществ по сравнению с общепринятыми.

Опыт эксплуатации станций, ра­ботающих на минерализованной во­де, показывает, что изыскание спо­собов эффективной очистки конден­саторов является задачей первосте­пенной важности.

'В современных крупных установ­ках единственным способом очистки конденсатора следует считать хими­ческий способ. Он основан на способ, ности кислот растворять карбонат­ную накипь, отлагающуюся на внут­ренней поверхностй трубок. Очистка производится только на остановлен­ной машине. В качестве растворите­ля обычно применяется 2—б%'-ный раствор соляной кислоты.

Для уменьшения коррозии ме­талла при использовании соляной кислоты в раствор добавляют замед­лители коррозии (ингибиторы): уро­тропин, формалин, фурфурол, а так­же замедлители марок БП-5, БП-6 и іБП-7 в количестве 1—2 г на каж­дый литр раствора.

Однако применение вышеуказан­ных ингибиторов защищает от кор­розии лишь стальные поверхности конденсатора, вызывая в то же вре­мя коррозию материала трубок. Исследования, проведенные в лабо­ратории Донецкого отделения ОРГРЭС, показали, что скорость коррозии латунных трубок в инги - бированной кислоте значительно вы­ше, чем в растворе химически чи­стой соляной килоты. Такое явление объясняется наличием в растворе ингабированной соляной кислоты ионов трехвалентного железа, явля­ющихся окислителем меди. В лабо­ратории было опробовано действие тиосульфата натрия в качестве вос­становителя для железа и установ­лено, что добавка в моющий рас­твор этого соединения в десятки раз снижает скорость коррозии латуни.

Второй проблемой, возникающей при кислотной промывке, является борьба с ценообразованием в труб­ках. В результате реакции соляной кислоты с карбонатами происходит интенсивное выделение углекислоты, приводящее к обильному пенообра- зованию. Образующаяся в моющем растворе пена препятствует контак­ту кислоты с отложениями в верх­ней части трубок. Это требует-меха­нической доочистки трубок, что вряд ли может быть рекомендовано, или более длительного пребывания кис­лоты в промывочном контуре, что увеличивает опасность коррозии и удлиняет срок промывки.

ІВ последнее время в качестве пеногасителя используется сложное вещество «водный конденсат», со­стоящее из низкомолекулярных кис­лот: муравьиной, уксусной и пр. с примесью альдегидов и кетонов. «Водный конденсат» является отхо­дом производства синтетических жирных кислот, что определяет его низкую стоимость и недефицитность. На базе этого соединения предло­жено новое вещество для растворе­ния карбонатной накипи, состоящее из «нгибированной соляной кислоты (50—80%), тиосульфата натрия (5—12%) и «водного конденсата» (10—30%') [54, 64].

Промывка конденсаторов этой композицией приводит к полному растворению карбонатных отложе­ний при минимальных потерях ме­талла конденсаторных трубок. От­мечено также, что добавка в мою­щий состав «водного конденсата» не только способствует пеногашению, но и замедляет скорость коррозии латунных трубок.

Схема установки для химической очистки трубок конденсатора от на­кипи представлена на рис. 6-34.

Моющий раствор в процессе про­мывки циркулирует по замкнутому контуру: промежуточный бак — на­сос 3 — первый — второй ход кон­денсатора — промежуточный бак. Установка монтируется на общей раме и при необходимости транспор­тируется мостовым краном к нуж­ному конденсатору, где подключает­ся системой трубопроводов к кон­денсатору и вспомогательным лини­ям. Сброс промывочных растворов осуществляется в специальную ем­кость, в которой производится ней­трализация этих растворов. К водя­ным камерам конденсатора прива­риваются штуцера для присоедине­ния трубопроводов 6 подачи и отво­да промывочных растворов, ввода моющих растворов 8. В период нор­мальной эксплуатации на эти шту­цера 1 устанавливаются заглушки. Подача реагентов производится либо в заднюю водяную камеру (между первым и вторым ходом во­ды), либо непосредственно в проме­жуточный бак. Напорные и сброс­ные циркуляционные водоводы на время промывки отключаются за­глушками.

IB процессе отмывки производит­ся периодический контроль на входе и на выходе из конденсатора содер­жания в растворе ионов трехвалент­ного железа и кислотосодержания. По первому показателю корректиру­ется подача в раствор тиосульфата натрия, по второму ведется кон­троль интенсивности промывки. Слишком медленное уменьшение кислотности моющего раствора

В процессе промывки указывает на недостаток пеногасящих веществ.

Циркуляцию раствора произво­дят до тех пор, пока концентрация кислоты в промывочном растворе на выходе «з контура промывки не пе­рестанет падать и установится на уровне примерно 1—1,5%. После окончания промывки прекращают подачу реагентов и производят ин­тенсивную водную отмывку водой всех полостей, подвергавшихся воз­действию кислоты, по разомкнутому контуру с подачей технической воды к всасывающему патрубку насоса и сбросом воды после контура в бак или в циркуляционный водовод (если кислотность отсутствует). От­мывка водой длится до тех пор, по­ка сбрасываемая вода полностью не­осветлится и кислотность в ней бу­дет отсутствовать.

В заключение отметим, что ин­тенсивность химической промывки конденсатора в значительной мере зависит от скорости прохождения моющего раствора через трубки, вследствие чего на время промывки в водяных камерах конденсатора ре­комендуется устанавливать времен­ные перегородки с целью увеличить на время промывки число ходов

Таблица 6-2

Причины ухудшения вакуума

Уменьшение расхода охлаж­дающей воды:

А) вследствие засорения трубиых досок конден­сатора

6) вследствие наличия подпора на сливиой линии конденсатора

В) вследствие срыва си­фона или уменьшения разрежения в сифоне

Г) вследствие понижения уровня воды в прием­ных колодцах берего­вой насосной; вследст­вие засорения всасы­вающих патрубков циркуляционного насо­са

Д) вследствие износа ра­бочих колес, засоре­ния каналов колес и направляющих аппа­ратов, подсоса воз­духа через уплотнения вала циркуляционных иасосов

Е) вследствие наличия большого сопротивле­ния иа напорной ли­нии конденсатора

Загрязнение охлаждающей поверхности конденсатора

Увеличение присосов воздуха в вакуумную систему

А) Увеличение At. Увеличение давлення воды перед конден­сатором. Увеличение гидрав­лического сопротивления кон­денсатора

Б) Увеличение At. Увеличение давления воды перед конден­сатором. Уменьшение гидрав­лического сопротивления кон­денсатора. Увеличение дав­ления охлаждающей воды в сливных трубах конденсатора

В) Увеличение At. Увеличение давления воды перед конден­сатором. Уменьшение разре­жения на линии слива воды из конденсатора. Уменьшение гидравлического сопротивле­ния конденсатора

Г) Увеличение At. Увеличение разрежения во всасывающей линии циркуляционных насо­сов. Уменьшение давления в иапориой линии циркуляцион­ной системы. Уменьшение гидравлического сопротивле­ния конденсатора. Увеличе­ние разрежения в сифоне

Д) Увеличение At. Уменьшение давления в иапориой маги­страли. Уменьшение разре­жения на всасывающей линии циркуляционного иасоса. Уменьшение гидравлического сопротивления конденсатора. Увеличение разрежения в сифоне

Е) Увеличение At. Уменьшение давления в напорной линии перед конденсатором. Умень­шение гидравлического сопро­тивления конденсатора. Уве­личение разрежения в сифоне

Увеличение St. Некоторое уве­личение гидравлического со­противления конденсатора. Состояние воздушной плот­ности вакуумной системы нормальное

Увеличение 81. Увеличение пе­реохлаждения конденсата. Проверка состояния воздуш­ной плотности свидетельст­вует об увеличении присосов воздуха. Увеличение содер­жания кислорода в конден­сате

А) Снизить нагрузку и произвести очистку трубиых досок вруч­ную или обратным ходом во­ды

Б) Проверить положение задви­жек на сливиой линии. От­крыть полностью задвижки на сливных трубах конденсатора. Проверить состояние сопл брызгательиого бассейна (в си­стемах охлаждения с брыз - гальными бассейнами)

В) Включить устройство для от­соса воздуха из верхних то­чек сливиых труб. Восстано­вить сифои

Г) Проверить величину перепа­да уровней воды в приемных сетках береговой насосной. Очистить сетки. Проверить работу вращающих сеток. Включить резервный цирку­ляционный насос и очистить сетки всасывающей линии работавшего иасоса

Д) Включить резервный цирку­ляционный иасос. Остановить и отревизовать работавший иасос

Е) Проверить положение задви­жек иа напорной линии. Пол­ностью открыть задвижки иа напорной линии

Определить характер загрязне­ний и произвести чистку тру­бок конденсатора

Определить места присосов и устранить обнаруженные не­плотности

Продолжение табл. 6-2"

Причины ухудшения вакуума

Увеличение St. Уиеличеиие со­держания кислорода в конден­сате. Проверка состояния воз­душной плотности не сви­детельствует об увеличении присосов воздуха

У пароструйных эжекторов: про­верить давление пара перед соплами и восстановить дав­ление до нормального; прове­рить условия охлаждения па­ровоздушной смеси в холо­дильниках; при недостатке охлаждающей воды увеличить - рециркуляцию конденсата; пр» засорении холодильників про­извести чистку трубиой систе­мы, при затоплении холодиль­ников конденсатом проверить - и прочистить дренажные ли­нии, поврежденные трубки хо­лодильников заглушить или за­менить; отревизовать сопла: при засорении прочистить, изношенные сопла заменить. У водоструйных эжекторов: проверить давление воды пе­ред соплами и восстановить давление до нормального; пр» неисправности иасоса рабочей воды отревизовать иасос; про­верить состояние сопл н диф­фузоров; при загрязнении про­чистить, при износе заменить

Конденсатора и повысить тем самым скорость прохождения раствора че­рез трубный пучок.