Подбор питательного насоса парового котла

Обновлено: 19.05.2024

Глава 2. Выбор основного и вспомогательного оборудования.

На рис. показана принципиальная тепловая схема блока с турбиной К-300-240-ЛМЗ. Турбина имеет 7 регенеративных отборов и работает по циклу с пром. перегревом pпп=3.72МПа tпп=542 0 С. В паре с ней работает прямоточный котел на сверхкритические параметры пара, работающий на газе (Нижний Новгород). Резервное топливо – высокосернистый мазут.

В конденсаторе поддерживается разряжение 4,2 кПа. После конденсатора вода направляется в конденсатный насос первого подъёма. он подает воду из конденсатора через БО в ПНД-8. В схеме используются 4 подогревателя низкого давления: 2 поверхностных, 2 смешивающих. Смешивающие подогреватели устанавливаются по гравитационной схеме, что позволяет нам не устанавливать еще один конденсатный насос. После ПНД-7 устанавливается конденсатный насос 2-ого подъёма, для подачи воды через остальные ПНД в деаэратор. Система слива дренажа каскадная: из ПНД-5 в ПНД-7. После четырёх ПНД конденсат направляется в деаэратор, в котором происходит деаэрация воды, а так же её подогрев. Деаэратор предвключен в 3 отбор и работает при давлении 0.7 МПа. После деаэратора вода направляется в бустерный насос (который создает подпор для питательного насоса), и далее в ПН. Питательный насос создает напор, достаточный для подачи пара в котел, и преодоления всех сопротивлений тракта до турбины. Питательный насос имеет турбопривод, предвключенный в 3 отбор, с противодавлением в 6. После ПН находятся подогреватели высокого давления. В ПВД реализована каскадная система слива дренажа. Из последнего ПВД дренаж сливается в деаэратор. После группы ПВД, питательная вода направляется в экономайзер котла.

2.2. Выбор турбоагрегата.

Заданная мощность турбоагрегата Nэ=300 МВт

Начальные параметры пара р0=24 МПа, t0 =545 °С

Параметры промперегрева рпп=3.72 МПа, tпп =542 °С

Конечное давление рк=0.0042 МПа

Выбираю турбину К-300-24.

Конденсационная турбина К-300-24 с мощностью 300 МВт спроектирована на пара­метры свежего пара 24 МПа и 545 0 С. После ЦВД осуществляется промежуточный перегрев пара до температуры 545 0 С. Расчетное давление в конденсаторе составляет 0.0042 МПа.

Турбина выполнена трехцилиндровой: ЦВД, ЦСД, ЦНД. Регулирование турбины – сопловое. В цилиндре высокого давления (ЦВД) – 12 ступеней (из них одна регулирующая), цилиндр среднего давления (ЦСД) – 12 ступеней, цилиндр низкого давления (ЦНД) трёхпоточный – по 5 ступеней. Турбина имеет 7 регенеративных отборов.

Свежий пар от котла направляется через сопловые коробки к одновенечной регулирующей ступени, которая находится в средней части ЦВД. Далее пар проходит пять ступеней, расположенных во внутреннем корпусе ЦВД. После выхода из внутреннего корпуса пар поворачивает на 180 0 и проходит остальные шесть ступеней. Рядом с корпусом ЦВД расположены два стопорных и семь регулирующих клапанов. После ЦВД пар с давлением 3.72 МПа поступает в промежуточный пароперегреватель котла, а затем возвращается в ЦСД турбины. В ЦСД первые двенадцать ступеней выполнены заодно с валом. После двенадцатой ступени пар расширяется еще в пяти ступенях совмещенного с ЦСД ДНД. Затем пар направляется в двухпоточный ЦНД.

Роторы ЦВД и ЦСД связанны между собой жесткой муфтой. Роторы среднего и низкого давления соединены полужесткой муфтой. Для соединения вала турбины и вала электрического генератора использована жесткая муфта, снабженная зубчатым колесом для валоповоротного устройства. Осевые усилия воспринимаются комбинированным опорно-упорным подшипником, который расположен между ЦВД и ЦСД.

Устройство и принцип работы паровых котлов

Паровые котлы (ПК) - комплекс технологического взаимосвязанного оборудования установленного для выработки пара из питательной воды используемого в различных отраслях: энергетика, жилищно-коммунальное хозяйство, металлургия, нефте-химия, медицина и строительство.

По сферам применения они подразделяются на промышленные парогенераторы большой мощности и бытовые, которые могут работать на разных видах топлива, в том числе, как утилизационные установки для выработки вторичных энергоресурсов от выбросов тепла промышленными предприятиями.


Паровой котел с горелкой и шкафом управления

Паровой котел способен вырабатывать пар 2-х видов: насыщенный и перегретый. Существующие агрегаты различают по давлению пара в МПа: низкого до 1.0, среднего в диапазоне от 1.0 до 10.0, высокого свыше 14.0, сверхвысокого от 18 до 20 и сверхкритического более 22.5.

Насыщенный широко применяется в устройствах жилищно-коммунального хозяйства, а перегретый из-за своих опасных свойств и высоких требований к применению – исключительно на объектах промышленного масштаба.

Содержание Показать

Для каких целей нужен пар

Знание того, где используется паровой котел и с какими режимами, позволяет эффективно выбрать оборудование.

ПК применяются в таких отраслях:

  1. ЖКХ в центральном отоплении устанавливают модификации ПК низкого или среднего давления для парового отопления. Теплоноситель поступает либо непосредственно в сеть, либо через теплообменные аппараты подготавливает воду для центрального отопления и ГВС.
  2. Промышленность применяет более мощные парогенераторы, вырабатывающие перегретый пар с повышенной теплоотдачей.
  3. Энергетика, паровые котлы высокого давления участвуют в схемах генерации электроэнергии, передавая пар турбине.
  4. Промышленность, ПК обеспечивают механическое движение производственных аппаратов.
  5. Железнодорожный транспорт, ПК установлены на тепловозах.

Принцип работы парового котла

Для функционирования паровых котлов высокого давления используют химически обработанную воду, нагреваемую через пакеты экранных труб, под воздействием горячих уходящих газов, образующихся, как продукт от горения природного топлива.

С ростом температуры вода преобразуется в пар, поступающий на участок применения для передачи тепловой энергии или кинетической энергии струи.


Схематичное исполнение котла по выработке пара
  1. Природная вода поступает на водоподготовку, где проходит очистку от взвешенных веществ и умягчается. Затем она подается в баках химочищенной воды и подаётся в агрегат с помощью питательных насосов для паровых устройств.
  2. Прежде чем попасть в барабан питательная среда поступает через экономайзер – чугунное теплонагревающее устройство расположенное в хвостовой части агрегата для снижения температуры уходящих газов и повышения кпд парового котла.
  3. Из верхнего барабана вода по необогреваемым трубам попадает в нижний барабан, а поднимается из него по подъемным конвективным трубам в виде пароводяной смеси.
  4. В верхнем барабане проходит процесс его сепарации от влаги.
  5. Сухой пар через паропроводы направляется к потребителям.
  6. Если это парогенератор, то пар повторно проходит нагрев в пароперегревателе.

Устройство парового котла

Конструкцию ПК упрощенно можно представит, в виде емкости, где вода преобразовывается в пар. Она изготовлена из труб разного диаметра. Кроме трубной системы ПК имеет топочное пространство, в которой сжигают природное топливо.

Устройство парового котла и его конструктивные особенности, определяются видом топлива. Например, угольные топки оборудованы колосниками, на которых размещен горящий топливный слой, через них в топку поступает кислород.

Вверху топки установлен дымоход, создающий тягу в парогазовом тракте агрегата, чем поддерживается нормальный режим. Паровые котлы на газе имеют газовую или мазутную горелки.

Горячие уходящие газы, получаемые в процессе горения топлива, нагреваю воду до кипения, после этого с зеркала испарения начинает выделяться пар, поступающий потребителю, а дымовые газы через трубу уходят в атмосферу.

Главные конструкционные элементы паровых котельных связываются в одну целостную котловую систему с помощью гарнитуры, арматуры, циркуляционных насосов, КИПиА дымососов и вентиляторов.

Схема парового котлоагрегата


Схема движения теплоносителя

ПК устанавливаются в котельном зале, который может располагаться в отдельно стоящих, примыкающих и встроенных зданий нежилого назначения.

Обозначения по схеме:

  1. Система топливоподачи газового парового котла, No1.
  2. Устройство для горения - топка, No2.
  3. Циркуляционные трубы,No3.
  4. Зона пароводяной смеси, зеркало испарения,No4.
  5. Направление движения питательной воды, NoNo5,6 и 7.
  6. Перегородки, No8.
  7. Газоход, No9.
  8. Дымовая труба, No10.
  9. Выход циркуляционной воды, из емкости парового котла, No11.
  10. Слив продувочной воды, No12. водой, No13.
  11. Паровой коллектор, No14.
  12. Сепарация пара в барабане, NoNo15,16.
  13. Водоуказательные стекла, No17.
  14. Зона насыщенного пара, No18.
  15. Зона пароводяной смеси, No19.

Типы паровых котлов


ПК классифицируются по нескольким параметрам и их надо знать, потому что от этого зависит, как работает паровой котел.

По видам сжигаемого топлива:

  • газообразное топливо;
  • паровые котлы на твердом топливе;
  • жидкотопливные: мазут, солярка;
  • электрическая энергия.
    — участвует в схемах экономии топлива и переработки вторичного тепла, выбрасываемого в процессе производства или от уходящих газов на ТЭЦ.
  1. Энергетические – паровые котельные участвуют в схеме генерации электроэнергии, как источник пара для турбин, работают с высокими расходом и параметрами пара.
  2. Отопительные для центрального теплоснабжения и ГВС, на которые распространяются правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.
  3. Промышленные – участвуют в производственных процессах предприятия.

Классификация паровых котлов по конструкции топки:

  1. Камерные – используют пылевидное топливо.
  2. Слоевые твердотопливные – сжигающие твердое топливо.

Водотрубные

Работа водотрубных котлов (ВК) характерна тем, что основной теплоноситель – питательная вода проходит по экранам, а топочные газы по межтрубному пространству. Достигая точки кипения, вода переходит в пар.

Эффективность парообразования зависят от схемы устройства экранных труб и типа циркуляции питательной воды, эти показатели учитывают, перед тем как рассчитать мощность. Самые применяемые схемы ВК — барабанные и прямоточные. Конструкция парового котла первого типа выполняется горизонтально или вертикально.

Типовая схема барабанного котла — топка ограниченная трубными экранами , пакеты которых внизу соединены коллекторами, а верх закреплен в верхнем барабане. Второй пучок котловых труб соединяет оба барабана ВК в один контур, работающий в зоне более низких температур.

Тепло от сгорания топлива через трубную систему передается конвекцией и радиацией воде, пароводяная смесь поступает в верхний барабан, где происходит сепарация пара от влаги.

Освобожденная вода в нижний барабан и топочные коллекторы. Скорость циркуляции внутреннего контура ВК зависит от его типа. Самые популярны на российском рынке котлы с естественной циркуляцией.


Производство паровых котлов выполняют на Бийском котельном заводе: ДКВР-2,5; 4; 6,5; 10; 20.

Жаротрубные

Газотрубные или жаротрубные котлы – это ВК «наоборот», то есть вода движется по межтрубному пространству, а уходящие газы в одной или нескольких трубах. Эти паровые котлы малой мощности остались в эксплуатации от довоенного периода 19 века.

Процесс получения пара:

  1. Топка размещена непосредственно в трубной части котла, где протекает горение топливной смеси и образование дымовых газов.
  2. Эти устройства ы изготавливаются с жаровыми или дымогарными трубами.
  3. В первом процесс горения протекает прямо в трубе, для чего на входе устанавливают газомазутная горелка с вентилятором, способствующему равномерному сжиганию по длине топки.
  4. В дымогарных трубах, топливо непосредственно не сжигают, а вода нагревается за счет нагретых дымовых газов.

Для этих котлов с давлением пара ниже 0.7 Мпа не распространяется правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов. Котловая вода, движется по межтрубному пространству и нагреваясь превращается в пар, процесс завершается в верхней части котла и с помощью перепускного клапана пар переходит в магистраль.

Дизельные котлы имеют ограничение по температуре уходящих газов на выходе до 150 С. Это требование вызвано необходимостью технологического обеспечения тяги в дымовых трубах. Этот факт снижает мощность котлов — порядка 400 кВт, с давлением пара до 10 кгс/см2.

Чугунные секционированные

Котлы с чугунными пакетами или секциями широко распространены в сетях отопления и ГВС. Конструкция таких агрегатов имеет преимущества из-за возможности быстрой сборки или демонтажа, а также простого увеличения мощность котла путем добавления секций.

Эксплуатация паровых котлов при удачной конструкции, имеет существенный недостаток, в случае поломки одного пакета, придется демонтировать все секции агрегата.

Для владельцев котлов не требуется разрешительных документов, поскольку на них не распространяются правила устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

Эти котлы эффективные, и быстро разогреваются, поскольку топочная камера образуются непосредственно внутренними поверхностями секций.

Блоки хорошо противостоят коррозионным процессам в агрессивной среде дымовых газов и обладают повышенной теплопроводностью, но не способны работать при высоких параметрах пара, максимальные показатели по давлению менее 100 кПа, по мощности не более 200 кВт, паропроизводительность – до 4,3 т/час, расход твердого топлива - 300 кг/ час.

Прямоточные

Прямоточные паровые агрегаты относятся к вертикальным паровым котлам и сконструированы так, чтобы вода в экранных трубах принудительно выполнила только один цикл и при этом полностью перешла в парообразное состояние, поэтому в этих типах парогенераторах кратность циркуляции равняется 1.

Такие котлы конструктивно намного проще и не требуют сложной автоматики процесса горения. Они энергонезависимы и не могут обходиться без питательного насоса, поэтому намного взрывоопаснее циркуляционных котлов, при том, что их тепловая эффективность и производства пара невысоки.


Прямоточная установка

В прямоточном агрегате движение воды происходит благодаря гравитационной конвекции, поскольку вода тяжелее пара. В последнее время, для устройств, наработавших нормативный ресурс, для снижения нагрузки выполняют перевод паровых котлов в водогрейный режим.

Особенности работы одновиткового ПК:

  1. Топка выполнена из труб, которые обогреваются дымовыми газами.
  2. В нижнюю часть водяного контура нагрева поступает котловая вода, а из противоположной верхней отбирается сухой пар.
  3. В экономайзере поступающий теплоноситель подогревается до температуры насыщения, а в экранных трубах и перегревательном контуре – происходит дальнейший рост параметров пара до проектных значений.
  4. Эти поверхности не имеют четкого разделения между собой, а геометрия их зависит от проектной нагрузки агрегата. С уменьшением температуры уходящих газов и увеличения скорости котловой воды границы экономайзера и испарителя смещаются, а длина соответственно растет и наоборот.
  5. Паропроизводительность ограничена ростом гидравлических сопротивлений и не может быть более 10 т/ч. Для более мощных котлов, требуется многовитковые конструкции агрегата.

Паровые БМК

Блочно-модульная котельная (БМК) изготовленная в виде компактного модуля с полным набором вспомогательного оборудования.

Она предназначена для отопления и ГВС, а также выработки пара на технологические нужды предприятий, расположенных в районах с энергодефицитом. БМК не требует постоянного участия оперативного персона, а в случае аварийной ситуации срабатывает защита с сигнализацией.

Работа агрегата полностью автоматизирована: датчики следят за внутренней температурой помещения, данные передаются на пульт управления, где происходит корректировка работы БМК.

Блок может оперативно подключаться к действующей системе отопления в качестве независимого аварийного источника тепловой энергии.

Транспортировка к месту монтажа БМК выполняется в полной заводской готовности и с дымовой трубой, на месте ее только подключают к действующим инженерным сетям. Такая заводская сборка сводит к минимуму монтажно-наладочные работы и повышает КПД установки до 93%.

Схема обвязки парового котла


Типовая схема обвязки ПК зависит от типа парогенератора и его рабочих параметров.

Для систем центрального теплоснабжения системы жилищно-коммунального хозяйства типовая схема состоит:

  1. Парогенератор. .
  2. Умягчитель по схеме химической очистки.
  3. Дозатор и бак реагентов.
  4. Ресивер.
  5. Регулируляторы давления.
  6. Насос подачи питательной воды в котел.
  7. Насос подачи воды из деаэратора в ресивер.

В конструкцию котла также могут входить:

  • пароперегреватель — для повышения температуры насыщенного пара; и внутрибарабанные устройства — для удаления влаги из пара.

Как правильно эксплуатировать

Паровые котлы относятся к объектам повышенной опасности, поэтому многими нормативными документами котлонадзора, проектом установки, технической документацией завода-изготовителя и правилами устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов закреплены требования по безопасной эксплуатации таких сосудов, которые обязаны выполнять ответственные должностные лица и обслуживающий персонал.

Безопасная эксплуатация начинается с химической водоподготовки воды, которая имеет важное значение для технического обслуживания современных парогенераторов и котлов. Минеральные соли, содержащиеся в природной воде, при температуре выше 70 оС, образуют накипь на внутренних поверхностях труб.

Это приводит к ухудшению теплопередачи от дымовых газов к питательной воде, она перестает охлаждать трубы, которые перегреваются, перегорают в следствии чего, образуется разрыв стен, резкое падение давления во внутреннем контуре агрегата, мгновенное парообразование перегретой воды и взрыв котла.

Уровень очистки сырой воды зависит от источника водоснабжения и устанавливается специалистами в проекте водоподготовки котлоагрегата, где описаны не только режимы, но и схема подключения с необходимым оборудованием.

Управление котлов бывает ручным и автоматизированным. Современные ПК без автоматики и защиты безопасности к эксплуатации не допускаются. Ручное управление с защитой безопасности допускаются только в маломощных угольных котлах низкого давления.

Структура управления котла:

  1. Устройства розжига и отключения горения топлива.
  2. Регулирования расходов: топливо, воздух и вода.
  3. Сбор и анализ данных работы ПК.
  4. Система аварийной остановки котла.

Обслуживание

Ремонт и обслуживание паровых котельных выполняется в соответствии с законодательными нормами и рекомендациями заводов-изготовителей промышленных паровых котлов, строго по отраслевым и производственным инструкцияма, а также согласно правилам устройства и безопасной эксплуатации паровых и водогрейных котлов.

Техобслуживание ПК в общем случае включает следующие виды работ:

  1. Плановые осмотры работоспособности котельного оборудования, по графику.
  2. Определение нарушений работы котла: перегревы, возгорания, засорения.
  3. Устранение нарушений правил пожарной безопасностм и условий препятствующих безопасной эксплуатации.
  4. Проверка целостности парогазовых систем с последующим устранением неисправностей в арматуре.
  5. Проверка питательной системы котлоагрегата.
  6. Проверка плотности газовоздушного тракта и отсутствие несистемных шумов в топке.
  7. Профосмотр и проверка вспомогательного оборудования.
  8. Проверка работы КИП и А, дифманометров, систем безопасности и аварийной сигнализации.
  9. Контроль за работой насосов, дымососов, вентиляторов и проверка их блоков управления.
  10. Проверка работы электрооборудования и автоматики защиты.
  11. Проверка работы гарнитуры котла.
  12. Проверка работы водоподготовительных устройств и деаэратора паровой котельной.

Российский рынок имеет достаточно предложений, как от отечественных, так и от зарубежных производителей современных паровых котлов, выбор определяется техническим заданием на проектирование, чтобы специалисты смогли подобрать оптимальные варианты оборудования.

Котловая и питательная вода паровых котлов

Для безопасной работы водотрубных котлов большое значение имеет качество котловой воды, которая циркулирует во внутреннем контуре нагрева.

Если она не будет отвечать требованиям ГОСТ по качеству, в котле очень стремительно станут развиваться процессы накипеобразования. Кроме того необработанная вода будет способствовать активному коррозионному повреждению котловых труб.


Содержание Показать

Виды водяного теплоносителя в системе теплоснабжения

Вода, в системе теплоснабжения двигаясь по водному тракту водотрубного котла, проходит несколько стадий и, следовательно, имеет разные названия.

Технологические стадии движения воды в пароводяном тракте водотрубного котла:

  1. Сырая – это исходная вода из различных источников воды, не прошедшая механическую и химобработку: горводопровод, артскважины и любые открытые водоемы.
  2. Питательная – вода, поступающая в водяной тракт котлоагрегата. Она предварительно поддается обработке в системах химводоподготовки с качеством, соответствующему режимным картам.
  3. Подпиточная – восполняет потери в теплосетях, вызванных утечкой воды. Согласно СНИП СП 124.13330.2012 среднегодовой размер утечки сетевой воды не может превышать 0,25% объема воды в магистральной сети и сетей потребителей без трубопроводов ГВС. Более конкретно он рассчитывается для каждой теплосети индивидуально по результатам наладочных испытаний.
  4. Котловая — вода, которая циркулирует по внутренним поверхностям парового котла. Температура котловой воды в паровом котле соответствует давлению насыщения, при нормативной паропроизводительности.
  5. Продувочная — вода, которую специально выпускают из внутреннего водяного контура парового котла, чтобы поддерживать нормативную щелочность котловой воды ph=9. Система непрерывной продувки в паровом котле устанавливается по результатам наладочных испытаний, процент продувки не должен превышать 5 % от паропроизводительности котла.
  6. Сетевая прямая/обратная – вода в тепловой сети от циркуляционного насоса в котельной до потребителя тепловой энергии и обратно.

Что такое котловая вода паровых котлоагрегатов

Водотрубный котел — источник тепловой энергии, в котором теплоноситель движется по внутренним трубным поверхностям нагрева. Такие котлы могут быть водогрейными, которые вырабатывают горячую воду с температурой от 95 до 150 С и паровыми, вырабатывающими пар низкого давления до 1 атм., среднего от 1 до 10 атм., высокого от 10 до 20 атм. и сверхвысокого от 20 атм.


Работа парового котла особенно зависит от качества котловой воды, поскольку пар, отбираемый из барабана или пароперегревателя котла, не имеет примесей, они концентрируются внутри агрегата, увеличивая солесодержание в котле кратно в зависимости от паропроизводительности котла.

Наиболее опасными для него считаются примеси, жесткость, соли и щелочи. Также не допускается присутствие кислорода и иных агрессивных газов.

Наиболее распространенные примеси в исходной воде

Перед тем как установить котлы, особенно паровые среднего и высокого давления, сырую воду тщательно исследуют по химсоставу и по пробам устанавливают предельное содержание примесей в питательной воде.

Качество воды должно отвечать нормам установленным заводом котельного оборудования. Для удаления вредных веществ и поддержания допустимого солесодержания котловой воды разрабатывают схему химвоодоочистки и выбирают соответствующее оборудование, которое будет удалять вредные примеси и химические элементы в нужном объеме.


Классификация вредных примесей в сырой воде, подлежащих удалению перед поступлением питательной воды в котлоагрегат:

  1. Растворенные вещества — твердые ингредиенты: карбонаты и сульфаты Са и Mg. При температуре свыше 65 С они отлагаются на металлических поверхностях в виде накипи.
  2. Взвешенные вещества, присутствуют в воде в форме взвесей, минеральной либо органической основы. Они обычно не опасны для котла, поскольку легко удаляются путем фильтрования.
  3. Агрессивные легкорастворимые газы: O2 и CO2 их присутствие способствует коррозии стальных поверхностей нагрева котла.

Жесткость

Сырая или исходная вода может относиться к мягкому или жесткому типам. В жесткой находятся соли жесткости Са и Mg, образующие накипь. В мягкой воде подобных примесей нет или они присутствуют в незначительных количествах. Жесткость определяется в мкг-экв/кг.

Присутствует два общепринятых вида жесткости:

  1. Временная или щелочная жесткость — бикарбонаты Са и Mg. Эти слабые легкорастворимые в воде соли, образующие щелочной раствор. В процессе нагрева теплоносителя они распадаются, с образованием СО2 и рыхлыми отложениями, выпадающими в шлам при больших скоростях движения теплоносителя.
  2. Постоянная или нещелочная жесткость аналогично обусловлена наличием солей Са и Mg, но в формуле сульфатов и хлоридов. При росте температуры воды в котле падает растворимость, соли переходят в трудноудаляемую накипь. При наличии в ней оксида кремния, вступающего в химреакцию с солями Са и Mg, образуются силикаты, ухудшающие теплообмен и вызывающие местный перегрев экранных труб с разрывом и возможным взрывом котла.

Общая жесткость воды равна сумме концентраций в теплоносителе ионов Са и Mg.

Водородный показатель рН


В системе подготовки питательной и подпиточной воды этот показатель имеет большое значение он также нормируется для каждого агрегата индивидуально. рН — это показатель содержание Н в воде, и представляет кислотную либо щелочную реакцию в воде. Общеизвестно, что В Н2О входят ионы 2-х типов — ионы Н+ и гидроксильная группа ОН-.

Если преобладают Н+, раствор считается кислотным, и имеет рН от 0 и 6.9. Когда больше ОН-, то раствор будет иметь щелочную характеристику с показателем рН между 7.1 и 14. В том случае, если число Н+ и ОН- равны между собой — вода имеет нейтральную характеристику, с показателем 7.

Щелочность

Практически для оценивания качества котловой воды применяется относительная щелочность котловой воды Щот, в %. Существуют такие разновидности щелочности воды:

  • общая (ЩO), характеризует наличие в теплоносителе разнообразных ионов;
  • гидратная (ЩГ), NaOH, связанная с ионами ОН-;
  • бикарбонатная (ЩБ), связанная с бикарбонатными ионами;
  • карбонатная (ЩK), Na2CO3 связанная с карбонатными ионами.
  • фосфатная (ЩФ), Н2РО4 связанная с фосфатами, при применении фосфатирования котловой воды;
  • силикатная (ЩС), НSiO3 связанная с силикатными ионами.

Данные виды взаимосвязаны между собой:

ЩO = ЩГ + ЩК + ЩK +ЩФ +ЩС

Определение щелочности котловой воды. В 1 мг-экв/кг котловой воды находится в мг/кг:

  • 40 для NaOH;
  • 84 для NaHCO3;
  • 53 для Na2CO3.

Формула относительной щелочности:

  • ЩО – общая щелочность, мг-экв/кг;
  • S - сухой остаток, мг/кг;
  • 40 - эквивалент NaOH, мг/кг.

Необходимо знать, что Щот для паровых котлоагрегатов Р до 4.0 МПа, оборудованных барабанами и коллекторами, выполненных методом сварки, государственными нормами не лимитируется.

Что такое питательная вода


Эта вода подается центробежными либо паровыми насосами в паровой котлоагрегат для компенсации отобранного пара потребителем. В мощных агрегатах это смесь конденсата, вернувшегося от пароприемников и химочищенной воды после деаэратора, восполняющих внутрикотельные и внешние потери конденсата от потребителей.

Поскольку системы химводоподготовки у котельных различаются. Важно понимать, где начинается питательная вода. В котельных с деаэрационной обработкой питательной воды, она начинается с деаэратора и поступает на всас питательного насоса.

Затем она как правила поступает в хвостовые котловые поверхности — экономайзеры, где повышает свою температуру с 105 до 155 С, перед подачей в нижний барабан котлоагрегата и топочные экраны.

Нормы качества питательной воды для паровых барабанных котлоагрегатов, которые работают с естественным движением воды нормируется, и обязаны соответствовать таким показателям:

  • Ж общая жесткость Р до 4 МПа не выше 5/10 мкг-экв/л для жидкого/твердого топлива;
  • кремниевая кислота для Р от 7 до 10 атм., но не больше 80 мкг/кг;
  • содержание О2, для Р до 10 атм не выше 20.0 мкг/кг;
  • рН=9,10.

Характеристики котловой воды

На самом деле это питательная вода, образовавшаяся при испарении и отборе паре потребителями. В результате такого процесса в котле накапливаются соли, поступающие с питательной водой. В паровых котлоагрегатах, имеющих систему ступенчатого испарения, максимальная концентрация солей находится в солевом отсеке.

Часть примесей котловой воды оседают: железо, соли временной жесткости и меди, и разлагаются, например, карбонаты в водяном тракте котла.

При разложении карбонатов натрия во внутреннем контуре котлоагрегата образуется NaOH и углекислый газ СО2, который уносится паром.

Нормы качества котловой воды устанавливаются заводом-изготовителем, а контролируются в процессе работы оперативным персоналом с помощью отбора котловой воды.

На что влияет качество котловой воды


От него зависит работоспособность котлагрегата и котельного оборудования: электронасосов, турбин и теплофикационных установок. Самый опасный процесс, который вызывает вода низкого качества — накипеобразование.

Накипь откладывается внутри экранных и конвективных труб и существенно снижает эффективность котла. Это происходит из-за низкой теплопередачи от дымовых газов котловой воде, при этом создаются зоны перегрева.

Рано или поздно пережог труб приведет к ее разрыву, с выбросом в топочное пространство горячей воды при высоком давлении в котле.

Резкий выброс котловой воды снижает давление в барабане котлоагрегата, перегретая вода мгновенно превращается в пар, с объемом кратно превышающий объем воды, создается ударная сила, которая разрывает конструкцию котлоагрегата и может выбросить барабан на десятки, а то и сотни метров, разрушая здания котельной.

Не менее опасно нахождение в котловой воде кислорода, который влияет на активизацию коррозионных процессов на стальных котловых трубах, коллекторах и барабанах. В том случае, когда с рН воды меньше 7, коррозия может повредить значительную часть котловых поверхностей.

При рН выше 9.5 щелочная вода будет сильно пениться, искажать реальный уровень воды в барабане котлоагрегата и может захватить пену паром, что очень опасно для паросилового оборудования. Кроме того повышенная щелочность создает условия для межкристаллического растрескивания и увеличения хрупкости стальных деталей.

Требования и нормы качества к воде в пароводяном тракте котла


Качество воды в котлоагрегате нормируются государственными стандартами, режимными картами завода-изготовителя при проектировании и производстве каждого котла.

Также разрабатывается проект химводоподготовки для удаления вредных веществ и агрессивных газов. После установки котла и оборудования ХВО проводятся наладочные испытания, в процессе которых устанавливается водно-химический режим агрегата, технология его непрерывной и периодической продувки.

Основные показатели химического состава котловой воды в барабанных котлоагрегатах с Р до 4 МПа, сварными барабанами с вальцовкой труб:

  1. Относительная щелочность до 50%.
  2. Жо= 5/10 для жидкого/твердого топлива, мкг-экв/кг.
  3. Прозрачность, определяемая методом шрифта - 40 см.
  4. Содержание Fe= 50/100 для жидкого/твердого топлива, мг/кг
  5. Содержание Cu= 10/не нормируется для жидкого/твердого топлива, мкг/кг.
  6. Содержание растворенного О2= 20/30 для жидкого/твердого топлива, мкг/кг
  7. Значение рН = 9.0 при 25 С.
  8. Содержание нефтепродуктов- 0.5 мг/кг.

Методы контроля качества котловой воды

Контроль качественного состава котловой, питательной, продувочной и подпиточной воды проводится в обязательном порядке для всех типов водотрубных котлоагрегатов в соответствии с методическими указаниями РД 24.032.01-91.


Объем химконтроля определяется проектом химводоподготовки и данными наладочных испытаний. Он обязан гарантировать долговечную и эффективную работу основного и вспомогательного оборудования котельной по паросиловому и водяному тракту котла.

Химконтроль дает количественное представление о качестве сырой воды и смены своего состава в пароводяном тракте котла, системе ХВО и в конденсатопроводе. По этим данным определяют размер продувки котлоагрегатов, влажность пара и % возврата конденсата, а также эффективность функционирования деаэрационной установки.

Способы обработки питательной и котловой воды

Коррекционную обработку котловой воды начинают сразу же после забора из источника водоснабжения. Все потоки воды собирают в специальные баки: конденсата, деаэрационной воды, химочищенной воды, подпиточной воды и другие по схеме докотловой очистки воды.

Далее она поступает в системы водоочистки, которые могут состоять из одного или всех узлов:

  • Механическая очистка — удаляет крупные нерастворимые взвешенные вещества.
  • Система умягчения воды. С применением известкового смягчения воды или использованием натрий катионитовых ионообменных фильтров с регенерацией их хлористым натрием или поваренной солью.
  • Для паровых котлов, имеющих барабаны и вырабатывающих пар с давлением до 10 атм, широкое используют метод фосфатирования котловой воды. Для поддержания рН=9,1 вводят фосфаты в барабан котлоагрегата.

Докотловая обработка воды в домашних условиях


Сложные ионообменные фильтровые установки довольно дорогостоящие, их установка может быть экономически нецелесообразной для котлов малой мощности, например, в жилых домах. В таких вариантах применяют более простые и дешевые средства химических и физических методов докотловой обработки воды: ультразвук, электростатика и магнитная котловая обработка.

Самым простым вариантом коррекционной обработки котловой воды считается магнитный метод водоподготовки. Вода, после магнитного поля, существенно теряет накипеобразующие качества. Кроме того она положительно воздействует на уже образованную накипь на трубах, которая разрыхляется, выпадает в шлам и выносится с продувочной водой.

Для того чтобы обеспечить нормативный срок эксплуатации котлов собственник должен выполнять все требования к качеству питательной и котловой воды. Для этого применяются специальные водоочистные системы, и контролируется состав воды, через выполнение анализов котловой воды и питательной воды.

Сегодня многие компании наладили выпуск компактных фильтров для очистки питательной воды, которые легко устанавливаются и эксплуатируются. К ним можно отнести марки MIGNON, Тайфун, Наша Вода и Гейзер. Фильтры отлично очищают воду перед подачей в котел, тем самым снижают процесс накипеобразования и коррозионного повреждения труб и теплообменников, что увеличивает их срок службы.

5. Подбор питательных устройств и сетевых насосов.

Бесперебойное снабжение паровых котлов водой обеспечивается питательными устройствами, к которым относятся конденсатные и питательные баки и насосы.

Для паровых котлов низкого давления (избыточное давление пара до 68,7 кПа) применяют питательные баки, одновременно выполняющие функции и конденсатных баков. В них поступает конденсат, возвращаемый от потребителей, и питательная вода, восполняющая потери кондесата. Обычно устанавливают два бака или один, разделенный пополам.

Паропроизводительность паровых котлов (кг/ч):ъ


Где Фп.к - тепловая мощность всех паровых котлов, Вт;

hп - энтальпия пара, для избыточного давления 68,7 кПа равная 2660 кДж/кг. Энтальпия воды зависит от её температуры h=4,19t. Конденсат пара, являющийся питательной водой для парового котла, имеет температуру 70ºС, hп.в=4,19·70=293 кДж/кг


кг/ч

В качестве питательных насосов устанавливают два центробежных насоса с электроприводом (рабочий и резервный). Подача каждого насоса должна быть не менее 110 % суммарной максимальной паропроизводительности всех котлов, т.e.



м 3 /ч

Выбираем насос типа 1,5К-6


Мощность , потребляемая насосом с электроприводом:


Где Qн - подача насоса, м 3 /ч;

рн - давление, создаваемое насосом, кПа;


кВт

Для принудительной циркуляции воды в тепловых сетях в котельной устанавливают два сетевых насоса с электроприводом (один из них резервный). Подача сетевого насоса , равная часовому расходу сетевой воды в подающей магистрали:


Где Фр.в=Фп-Фс.н. - расчетная тепловая нагрузка покрываемая теплоносителем - водой, Вт;

ФП - тепловая нагрузка, покрываемая паром, Вт;

ФС.Н - тепловая мощность, потребляемая котельной на собственные нужды (подогрев и деаэрация воды, отопление вспомогательных помещений и др..) Фс.н=(0,03…0,1)(ΣФот+ ΣФв+ ΣФг.в+ ΣФт)

tП и t0 - расчетные температуры прямой и обратной воды, °С;

- плотность обратной воды (при t0 =70ºС, =977,8 кг/м 3

Найдем тепловую нагрузку, покрываемую паром,


Вт

Тепловая мощность, потребляемая котельной на собственные нужды, находится по формуле:

Фс.н=0,03(909368,33 +697086,7+640812,567 +35842,121)=68493,292 Вт


м 3 /ч

Выбираем сетевой насос типа 6К-12

Мощность (кВт), потребляемая насосом с электроприводом:


кВт

Подпиточные насосы компенсируют разбор воды из открытых тепловых сетей на горячее водоснабжение и технологические нужды, а также восполняют утечки сетевой воды, составляющие 1..2% часового расхода. Подача подпиточного насоса:


где ФГ.В - расчетная тепловая нагрузка горячего водоснабжения,

ФТ.Н.В - часть расчетной технологической нагрузки покрываемой теплоносителем – водой, Вт;

tГ и tХ - расчетная температура горячей и холодной воды равные соответственно 55 и 5 °С;


ρпп - плотность подпиточной воды, можно принять равной , кг/м 3 .

Найдем тепловую нагрузку, покрываемую водой,


Вт


м 3 /ч


Выбираем подпиточный насос типа 2К-9

Мощность , потребляемая насосом с электроприводом:


кВт

3.4. Выбор питательного насоса


1. Объемной производительностью (подачей) ,;


2. Давлением на стороне нагнетания ;


3. плотностью перемещаемой среды .

Общей формулой для определения напора насоса будет являться формула:



где - статический напор;


– динамический напор;


- ускорение свободного падения;


- плотность воды.


Величиной в виду ее малости можно пренебречь.

3.4.1.Определение напора питательного насоса

Высота столба питательной воды от деаэратора до питательного насоса:


Высота столба питательной воды от питательного насоса до барабана:



Допустимый кавитационный запас:

Давление на стороне всасывания рассчитывается из условия недопущения вскипания воды при попадании её на быстровращающиеся лопасти колеса насоса:



где – давление в деаэраторе;


– давление столба воды от деаэратора до насоса.

Давление на нагнетания, развиваемое насосом, определяется заданным давлением в конечной точке тракта, суммарными гидравлическими сопротивлениями тракта и разницей геометрических отметок между точками перемещения среды:



где – давление в барабане котла;


– давление столба воды от барабана котла до насоса.

Так как питательная вода на всасывании в насос приходит из деаэратора уже нагретой до температуры 158,15 , то это означает, чтоПосле расчетов получено следующее значение плотности питательной воды


3.4.2.Определение подачи питательного насоса

Производительность насосов определяется максимальным расходом питательной воды на котел с запасом не менее 5%:



В расчетах тепловой схемы ТЭС расход воды определяется как массовый .

Алгоритм расчета питательного насоса


Питательный насос — устройство для подачи питательной воды в котел, иногда можно слышать «котловой воды». Нашли применение как центробежные поршневые с электрическим приводом, так и с паровым, а также струйными — инжекторами. Питательный насос должен быть всегда в рабочем состоянии, так как даже малейшее отключение его приводит к аварии котельной установки.

В данном проекте разработан алгоритм расчета питательного насоса, позволяющий определить его основные характеристики.

Исходные данные

Характеристика

Обозначение

Единица измерения

Область значений

суммарная производительность питательных насосов (ПН)


число одновременно работающих насосов



гидравлическое сопротивление системы в целом


гидравлическое сопротивление участка, на котором расположены параллельно питательные насосы


доля расхода питательной воды при отключении одного насоса


Для примера расчета использованы следующие данные: суммарная производительность кг/с, число одновременно работающих насосов . Для расчета полного сопротивления питательной системы, гидравлическое сопротивление системы в целом приняли: кДж/кг, гидравлическое сопротивление участка: кДж/кг. Доля расхода питательной воды при отключении одного насоса:


.

После определения исходных данных, приступаем к расчету требуемых характеристик.

Расчетная производительность находится как отношение суммарной производительности ПН к числу одновременно работающих насосов:


Расчетное сопротивление питательной системы, рассчитывается по формуле:


где – статический напор; – гидравлическое сопротивление системы в целом;


Коэффициенты гидравлического сопротивления питательной системы:




Максимальная производительность насосов питательной системы:

, при (требование Регистра РФ)

Сопротивление конденсатной системы при максимальной нагрузке:


Построение гидравлической характеристики питательной системы

Для построения гидравлической характеристики питательной системы определяем точки графика, для этого используем следующие параметры:


;


По формуле определяем точки графика.


По аналогии проводим расчет при так как максимальный напор полученной питательной системы равен

Читайте также: