Расчет подогревателя высокого давления

Расход питательной воды через ПВД (рис. 7) определяется так:

D_пв = (1+β)D_пп.

При D_пв = D_Т получаем

D_пв = (1+β)D_Т.

Расход греющего пара определим из уравнения теплового баланса ПВД:

,

где D₁ – расход греющего пара, кг/с; - энтальпии греющего пара и конденсата, кДж/кг; η_п – КПД подогревателя; h_пн, h_пв - энтальпии воды на входе и выходе из подогревателя, кДж/кг.

КПД подогревателя η_п=0,995…0,998.

Энтальпия питательной воды на входе в ПВД определяется с учетом подогрева воды в питательном насосе:

,

где - энтальпия воды на выходе из деаэратора, кДж/кг; - приращение энтальпии воды в питательном насосе, кДж/кг; средний удельный объем воды, м³/кг; - перепад давлений, создаваемый насосом, кПа; - коэффициент, учитывающий внутренние потери насоса, ≈ 0,84…0,85.

Давление в нагнетательном патрубке насоса p_н следует принимать по давлению в барабане парогенератора с учетом потерь давления в нагнетательном тракте, составляющих обычно (0,15…0,20)p_н.

Энтальпию воды на выходе из ПВД следует определять по таблицам воды и водяного пара или по формуле

,

где υ=2…5 °C учитывает недогрев воды до температуры греющего пара .

Расчет деаэратора питательной воды

И подогревателя низкого давления

Расчет деаэратора

Деаэрация – удаление кислорода, агрессивных анионов из воды, используемой в электростанциях и системах отопления. Кислород - главная причина коррозии трубопроводов, с повышением температуры его агрессивность увеличивается. Поэтому деаэрация подпиточной воды тепловых сетей необходима для продления срока службы трубопроводов и котельного оборудования. Срок службы трубопроводов составляет всего пять-семь лет при использовании недеаэрированной воды, что в три раза меньше, чем при использовании воды, не содержащей растворенного кислорода. Затраты на деаэрационную установку во много раз меньше, чем на замену трубопровода.

В воде, подаваемой в деаэратор, могут присутствовать различные примеси: газообразные (кислород, углекислота, азот, аммиак), твердые (продукты коррозии конструкционных материалов), естественные (хлориды, кремнекислоты и другие). Значительные количества примесей привносят присосы охлаждающей воды, которая поступает в больших количествах (из водохранилища) и никакой предварительной обработке не подвергается.

Продукты коррозии, а также некоторые естественные примеси (например, кальций и магний) откладываются на теплопередающих поверхностях, что приводит к уменьшению коэффициента теплопередачи и возникновению под отложениями местных, наиболее опасных, видов коррозионных повреждений. Это снижает экономичность, надежность и безопасность работы котельных, ТЭС или АЭС.

Из газовых примесей наибольшую опасность представляют кислород и углекислота - коррозионно-агрессивные агенты. Для уменьшения коррозионных процессов на поверхностях нагрева трубопроводов низкого давления часто выполняются из коррозионно-стойких материалов – латунных сплавов, нержавеющих сталей и высоконикелевых сплавов.

Для того, чтобы иметь возможность выполнять трубопроводы из более дешевых углеродистых сталей, необходимо удалить из воды коррозионно-агрессивные газы и, в первую очередь, кислород и углекислоту. Для этих целей применяют деаэрационную установку, делящую весь тракт от конденсатора до барабана сепаратора на конденсатный и питательный тракты.

На ТЭЦ и АЭС применяют в основном термическую деаэрацию. При температуре кипения давление над водой определяется давлением насыщенных паров воды, а количество растворенного в воде кислорода равно нулю. Для надежного удаления из воды газов необходимо прогревать всю массу воды до температуры насыщения. Недогрев воды на 1-3 °С увеличивает остаточное содержание газов в воде.

Отводимая из деаэратора парогазовая смесь называется выпаром. Чем больше выпар, тем эффективнее работает деаэратор.

Для термической деаэрации, независимо от типа деаэратора, необходимо выполнение следующих условий:

- обеспечение температуры и давления, при которых вода будет вскипать (при t<100 °С деаэрация происходит в вакууме);

- удаление выделяющегося кислорода – производится за счет увеличения поверхности соприкосновения фаз, а также интенсификацией процессов массообмена.

При расчете деаэратора неизвестными являются расход греющего пара на деаэратор D₂ и расход деаэрированной (питательной) воды D_пв. Эти величины входят в уравнения массового и теплового балансов деаэратора.

Деаэратор - место сбора основных потоков рабочего тела. Уравнение материального баланса деаэратора, включенного по схеме на рис. 8, имеет вид:

+ + , (1)

где D₂ – расход греющего пара, кг/с; D_к - подвод главного конденсата, кг/с; , , , - подвод дренажей из ПВД, ПНД и СП1 и СП2, кг/с; - расход питательной воды, кг/с; - количество вторичного пара из сепаратора непрерывной продувки, кг/с; - расход добавочной воды, кг/с.

Тепловой баланс деаэратора выражается уравнением

+ + . (2)

Здесь h₂ - энтальпия греющего пара, кДж/кг; ; ; ; - энтальпии дренажей из ПВД, ПНД, СП1и СП2 при температуре насыщения, кДж/кг; - энтальпия греющего пара из сепаратора непрерывной продувки, кДж/кг; - энтальпия химически очищенной воды, поступающей в деаэратор из ОП, кДж/кг; - КПД деаэратора, учитывающий потери с выпаром и в окружающую среду, ≈0,990…0,995.

Расчет подогревателя

Низкого давления

Уравнение теплового баланса ПНД, включённого по схеме на рис. 9, имеет вид:

- ) = - ), (3)

где количество конденсата, поступающего в ПНД из конденсатора, кг/с; - количество греющего пара, поступающего в ПНД, кг/с; - энтальпия греющего пара из отбора №3, кДж/кг; - энтальпия конденсата грею-щего пара ПНД при температуре насыщения, кДж/кг; и - энтальпии воды на входе и выходе из ПНД, кДж/кг; - КПД подогревателя, 0,990…0,995.

В ПНД вода поступает из конденсатора, поэтому энтальпию ее на входе в ПНД следует принять равной энтальпии конденсата при давлении в конденсаторе , а энтальпию воды на выходе из ПНД – по таблицам или по формуле = c учетом недогрева воды до температуры насыщения греющего пара в пределах 2…5 °С.

Пропуск пара в конденсатор К определяется из выражения

= + ,

где - расход свежего пара на турбину, кг/с; - расход пара в конденсатор турбины (поток основного конденсата из конденсатора), кг/с; - сумма всех отборов из турбины, кг/с.

Таким образом, в расчёте деаэратора участвуют уравнения баланса (1) и (2), а в расчёте ПНД – уравнение баланса (3). Эти три уравнения образуют систему с тремя неизвестными: D₂, D₃ и D_к. Совместное решение уравнений (1)-(3) позволяет найти значения этих величин.