Паровые котлы ТЭС

Методы вывода примесей из цикла

Надежная работа паротурбинной установ­ки обеспечивается поддержанием чистоты ра­бочего тела и на допустимое уровне, для чего вещество второй группы — слабый электролит. Она содержится в заметном количестве в воде и обладает высокой растворимостью в паре. Наименьшей растворимостью в паре обладают вещества третьей группы — это главным об­разом соли NaCl, Na2S04, гидроокись NaOH, находящиеся в воде в основном в ионной фор­ме и наиболее сильно реагирующие на изме­нение плотности растворителей (воды и пара).

Видимый коэффициент распределения сла­бых электролитов зависит не только от тем­пературы (давления) процесса, но и от рН водного раствора, характеризующего степень отклонения формы соединения от преимуще­ственно молекулярной или преимущественно ионной. Форма же существования сильных электролитов — солей сильных оснований и кислот в водных растворах, а следовательно, и видимый коэффициент распределения изме­няются под влиянием их концентрации.

В случае присутствия в воде как раство­ренных, так и нерастворенных — взвешенных частиц, которые могут поступать в пар с ка­пельной влагой, общее загрязнение пара

ССУМ = (Сраств Свзв^ ^ C^k^, (14.15)

Откуда суммарный коэффициент выноса k^,

Характеризующий отношение суммарных кон­центраций примеси в воде и паре:

/-•pacTBiLCyM

V _2!------ (14.16)

^ вьм І £раств рвзв '

Из (14.16) следует, что качество пара за­висит от влажности ш и коэффициента рас­пределения Уменьшение влажности па­ра достигается сепарацией влаги (см. § 15.4). Однако даже полное удаление влаги не осво­бождает пар от примесей. Коэффициент рас­пределения есть физико-химическая константа, и если в воде содержатся примеси, то в со­ответствии с условиями процесса в паре будет находиться эквивалентное количество этих примесей. Для освобождения пара от приме­сей, перешедших из воды вследствие распре­деления, пар промывают более чистой водой, чем та, из которой он образовался (см. § 15.4).

Организуется вывод примесей из цикла в со­ответствии с их поступлением (см. § 14.1). Метод вывода примесей определяется типом котла. Барабанные котлы работают по прин­ципу многократной естественной и принуди­тельной циркуляции. Паросодержание потока в подъемных трубах контуров циркуляции ограничено и нормально не превышает 10— 25%. Глубокого упаривания котловой воды не происходит, поэтому большинство находящих­ся в растворенном состоянии примесей не до­стигает предельной концентрации (насыще­ния) и не выпадает в виде твердой фазы в объеме или на стенках. Для поддержания в воде концентрации примесей на уровне, предотвращающем их выпадение в твердом состоянии, из барабанного котла непрерывно удаляется часть воды, называемой продувоч­ной водой. Продувка как средство удаления примесей из энергетической установки особен­но эффективна в отношении тех примесей, которые имеют малый коэффициент распре­деления между паром и водой и потому мало выносятся с паром (соли Na и его гидро­окись). Продувка малоэффективна для при­месей, характеризующихся высоким коэффи­циентом распределения, когда основная масса примесей удаляется с паром (кремниевая кис­лота, окислы металлов).

В прямоточном котле процесс парообразо­вания протекает при безостаточном упарива­нии всей воды. В нем отсутствует возмож­ность организации продувки, и потому в со­ответствии с растворимостью примесей в воде и паре они в той или иной мере выпадают на поверхностях нагрева в виде отложений. На­капливающиеся в процессе эксплуатации в определенных зонах прямоточных котлов ТЭС легкорастворимые отложения частично смываются при пусках и остановах. Трудно­растворимые отложения периодически уда­ляются химическими промывками, которые производят на остановленном оборудовании. Процесс промывки трудоемок, он требует больших затрат химреактивов и времени. Не­прерывное удаление поступающих в водопа- ровой тракт прямоточного котла примесей осуществляется в блочной обессоливающей установке (БОУ), которая располагается в тракте после конденсаторов турбины.

Питательная вода содержит заметное ко­личество кислорода и углекислоты. Свободный кислород и углекислота вызывают активную коррозию металла оборудования. Поэтому их удаляют термической деаэрацией.

Водный режим АЭС в значительной мере определяется спецификой работы оборудова­ния в условиях нейтронного облучения тепло­носителя, проходящего через активную зону реактора. С течением времени непрерывно на­капливаются продукты коррозии конструкци­онных материалов. Если эти загрязнения свое­временно не удалять из теплоносителя, то они могут образовывать отложения на поверхно­стях контура. Эти загрязнения, подвергаясь нейтронному облучению в реакторе, становят­ся радиоактивными и потому создают радиа­ционную опасность в зоне расположения обо­рудования.

Удаление загрязненной воды из контура АЭС с продувкой и отводом ее в сбросной канал, как это выполняется на ТЭС, недопу­стимо по условиям ее радиоактивности. Для удаления примесей воду подвергают непре­рывной очистке в специальных очистительных установках, использующих такие же ионооб­менные смолы, как и на ТЭС. Этим предот­вращается образование отложений на рабочих поверхностях контуров.

Ограничение коррозии конструкционных материалов и отложений, обеспечение высокой чистоты выдаваемого пара, а для АЭС и огра­ничение активности теплоносителя достигают­ся организацией физико-химических процес­сов, протекающих на стороне рабочей среды, называемых водно-химическим режимом Полностью исключить коррозионные процес­сы, активность рабочей среды и отложения на рабочих поверхностях оборудования, а также выдачу абсолютно чистого пара (без приме­сей) не представляется возможным. Опти­мальный водный режим энергетического бло­ка должен обеспечить надежную непрерывную эксплуатацию оборудования без останова для химических промывок в течение длительного времени. Это достигается ограничением внут­ренних отложений, вызывающих опасное по­вышение температуры стенки поверхностей нагрева, ограничением отложений в проточной части турбины, приводящих к понижению мощности блока, подавлением коррозии кон­струкционных материалов водопарового трак­та, сведением к минимуму эрозионного износа оборудования.

Для удаления с поверхности металла от­ложений применяется эксплуатационная хими­ческая очистка оборудования. Химические очистки производятся после монтажа — перед пуском оборудования и периодически во вре­мя эксплуатации. Для химических очисток собирается схема из промывочных насосов, баков для приготовления реагентов и соеди­нительных трубопроводов, а также емкостей для сбора и последующей нейтрализации смывочных вод. Продолжительность периода между очистками зависит от условий экс­плуатации оборудования котла, главным об­разом от тщательности соблюдения водного режима. Необходимость проведения эксплуа­тационной химической очистки определяется количеством отложений на обогреваемых трубах и интенсивностью их обогрева. Ориенти­ровочная оценка допустимой загрязненности внутренней поверхности труб приведена в табл. 15.1.

В зависимости от типа станции и установ­ленного оборудования водный режим органи­зуется по-разному.