Конденсаты пароводяных подогревателей

СОКРАЩЕНИЕ ПОТЕРЬ, ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ, СБОР, ОЧИСТКА И ВОЗВРАТ КОНДЕНСАТА

Общие положения

Конденсаты являются основной и наиболее ценной со­ставной частью питательной воды котлов любых давлений и производительности, но особенно, высокого, сверхвысокого и сверхкритического давлений, в первую очередь, вследствие отсутствия в них солей и кремнекислоты, а также благодаря высокой температуре некоторых из них.

Конденсаты можно разделить на следующие группы в порядке возрастания их загрязненности:

турбинные конденсаты температурой 25—45°С, наибо­лее чистые, содержат лишь газы NH₃, СО₂ и следы О₂, незначительные количества продуктов коррозии (Fe, Си, Zn). При подсосах охлаждающей воды солесодержание и жесткость резко возрастают, при подсосах воздуха увели­чивается содержание кислорода;

конденсаты пара подогревателей (ПНД, ПВД) имеют высокую температуру (50—100°С и более), содержат Fe, Си, Zn в количествах больших, чем турбинные конденса­ты, за счет продолжающейся и усиливающейся коррозии (более высокая температура, отсутствие отсоса газов). Солесодержание и жесткость их не повышаются. Очи­стить их от продуктов коррозии обычно сложно, главным образом вследствие их высокой температуры;

конденсаты пара подогревателей сетевой воды (бой­лерные) имеют температуру обычно более 80 °С. Они бо­лее коррозионно-агрессивны вследствие более высокой температуры и особенно" при отсутствии организованного отсоса неконденсирующихся газов (С0₂, Ог и др.). Поми­мо высокого содержания этих газов конденсат бойлеров может содержать большое количество продуктов корро­зии (Fe, Си, Zn), а при неплотностях трубных систем еще и примеси сетевой воды (иногда в значительном количе­стве).

При мягкой сетевой воде жесткость конденсата не по­вышается;

конденсаты подогревателей сырой или химочищенной воды имеют различную температуру (50—100 °С), содер­жат Fe, Си, Zn, а при неплотностях трубных систем — и соли подогреваемой воды;

 

 

дренажные конденсаты, в том числе конденсат эжек­торов, от охладителей выпара деаэраторов, от паровых си­стем отопления и калориферов станции, пара от расши­рителей непрерывной продувки, от продувки паропрово­дов имеют температуры до 100 °С и более. В этих конден­сатах особенно высоким может быть содержание Fe в результате коррозии стальных (дренажных) трубопро­водов. Содержание Си й Zn обычно невелико. При не­плотностях могут попадать примеси сырой (химочищен- ной) воды. Содержание газов СОг, Ог, N 2 невелико, так как они удаляются с выпаром из баков;

внешние производственные конденсаты от отопления имеют температуру 80—100 °С, близки по качеству к дре­нажным;

внешние производственные конденсаты от технологиче­ских потребителей пара могут содержать, кроме Fe, Си, Zn, GO 2, 0₂, при подсосах еще и масла, нефтепродукты, смолы и другие химические продукты, нагреваемые па­ром. В особенности опасны примеси веществ, подвергаю­щихся в котловой воде гидролитическому разложению с образованием сильных минеральных кислот, например примеси дихлорэтана CH 2 CICH 2 CI, хлороформа СНС1₃, четыреххлористого углерода СС1₄, нитробензола С ₆ Н ₅ Ы0 ₂ и т. п. Большими «залповыми» бывают попадания этих продуктов при разрыве греющих элементов, при конден­сации греющего пара и при его давлении, меньшем, чем давление обогреваемой среды — жидкости. В эту же груп­пу входит и конденсат подогревателей мазута;

конденсат паровых машин, молотов, прессов всегда со­держит большие количества масел (нефтепродуктов) и сальниковую набивку.

Сокращение потерь конденсата, предотвращение за­грязнения и его раннее обнаружение, сбор, возврат на ТЭС и в случае надобности очистка являются основными задачами персонала турбинного и химического цехов ТЭС, в том числе:

1) сокращение.расхода пара для отопления и произ­водственных нужд потребителей пара — замена пара го­рячей водой;

сбор конденсата от всех поверхностных паровых подогревателей как самой ТЭС, так и внешних потреби­телей. Поддержание поверхности нагрева их, а также конденсатоотводчиков, охладителей вторичного пара, сборных баков, насосов и конденсатопроводов в исправ­ном состоянии;

 

 

2) борьба с коррозией конденсатопроводов;

3) утилизация выпара конденсата, сбор всех станци­онных (дренажных конденсатов), недопущение потерь теплоты при сборе и перекачке горячего конденсата;

4) предотвращение загрязнения конденсата путем:

а) уменьшения содержания в питательной воде и паре уг­лекислоты, удаления углекислоты из конденсата паровых подогревателей путем барботажа конденсата паром и ра­ционально сконструированной вентиляции паровых объ­емов подогревателей, а также связыванием углекислоты в конденсате аммиаком и другими нейтрализующими ами­нами; б) предотвращения попадания кислорода в конден­сат (закрытые системы сбора конденсата под давлением выше атмосферного, непрерывное откачивание производ­ственных конденсатов); в) предотвращения попадания в конденсат веществ из среды, нагреваемой паром (жест­кая и необессоленная вода, производственные растворы, мазут, нефть, продукты коксования и др.), — борьба с подсосами охлаждающей воды в конденсаторах; г) пред­отвращения измельчения попавших в конденсат жидких загрязнений (смол, масел, бензола) вторичным или про­летным паром из-за плохой работы конденсатоотводчиков;

д) применения у потребителей пара сигнализаторов за­грязнения конденсата с устройствами, немедленно и авто­матически отключающими подачу загрязненного конден­сата в сборные баки ТЭС.

Очистка загрязненного конденсата от механических за­грязнений, смол, масел и др. производится у потребителей, а от остатков масел, нефтепродуктов, окислов железа, меди, цинка, жесткости и солей — на водоподготовительной установке или в турбинном цехе ТЭС перед деаэрато­рами. Транспортировка внешних горячих, иногда замаслен­ных конденсатов должна производиться по двум тепло­изолированным трубопроводам: по одному для условно

«чистого» конденсата, который может загрязняться толь­ко окислами железа, меди, цинка и жесткой водой, по другому для «грязного» конденсата, конденсата, лишь предварительно очищенного от смол, масел и т. д. или иногда загрязняемого ими.

Горячий конденсат, прошедший очистку на ХВО ТЭЦ самостоятельно или с химически обработанной водой, должен деаэрироваться на ХВО и подаваться на ТЭС по трубопроводам, защищенным от коррозии во избежание нового обогащения его кислородом и продуктами корро­зии и теплоизолированным.

 

 

Конденсаты дренажей, эжекторов, выпара деаэраторов и «чистый» производственный конденсат необходимо по­стоянно обезжелезивать на электромагнитных, магнетито- вых или зернистых фильтрах и умягчить на Na-катионит- ных фильтрах непосредственно перед деаэраторами. Же­лательно фильтровать вместе с ними также и горячий конденсат бойлеров.

Турбинные конденсаты

Необходимо раннее обнаружение и быстрая ликвида­ция подсосов охлаждающей воды и воздуха в вакуумном участке конденсатного тракта конденсационных устано­вок. На ТЭС с барабанными котлами осветлительные и ионитные фильтры для конденсата турбин устанавливают­ся только при солесодержании охлаждающей воды более 5000 мг/л, что, по нашему мнению! недостаточно. Следо­вало бы на всех ТЭС ВД иметь хотя бы одну большую обессоливающую установку (КОУ), рассчитанную на про­пуск 100 % конденсата одного самого большого турбоаг­регата и состоящую из осветлительного фильтра (антра­цитного, сульфоугольного, магнетитового, электромагнит­ного) и одного ионитного ФСД с внутренней или внешней регенерацией или двух фильтров — Н-катионитного (КУ-2) и анионитного (АВ-17). На КОУ следует подавать конденсат от любого турбоагрегата. Из-за тесноты в ма­шинном зале на отметке 0.00 возможна вертикальная компоновка фильтров в 2 —3 этажа с управлением на от­метке 0.00 или + 8.

Работа КОУ и особенно ее осветлительного фильтра необходима во время пуска паровых котлов или турбо­агрегатов для выведения из тракта продуктов коррозии, содержащихся во время пуска в питательной воде в количествах в 50—100 раз больше обычных норм. Ионитные фильтры (ФСД или Н+ОН) необходимы в слу­чаях попадания в конденсат циркуляционной или сетевой воды и при непосредственной подаче питательной воды на впрыск для регулирования температуры перегрева пара. В случаях регулирования температуры перегрева пара собственным конденсатом паровых котлов или выделения одного турбоагрегата с деаэратором и питательным насо­сами для подачи наиболее чистого турбинного конденсата на впрыск, или наличия поверхностных пароохладителей обессоливание конденсата не является необходимым и можно ограничиться только его Na-катионированием.

 

Рис. 6.1. Схемы очистки конденсатов:

А —турбинного для блоков СКД; Б — для паровых котлов ВД и СВД; В — горя­чего после очистки у потребителя; Г — обезжелезивания, умягчения горячих или обессоливания холодных станционных конденсатов ТЭС ВД н СВД; Д — полная схема очистки замасленного конденсата; а — у потребителя н б — на ТЭС (ВПУ); КИ — конденсатный насос; ЧК — чистый конденсат в ПНД; ГК — засоленный конденсат; M(cly) —- механический (сульфоугольный) фильтр; ФСД— фильтр сме­шанного действия; Р_С1Л — регенератор-смеситель-раздслитель; РК — регенератор катионита; РА — регенератор анионита; Я — катнонитный фильтр; А —анионит- ный фильтр; Б/77К — бак горячего производственного конденсата; Фл — бак фло- кулянта; ИД — дозирующий иасое; БАУ_Х, БЛУ₃~ фильтры с активированным углем 1-й, 2-й ступеней; ДрБ — дренажный бак; H(Na)—Н- или Na-катноиитиый фильтр; УЗА — ультразвуковой аппарат для удаления с зерен окислов железа; Сб — сборный бак замасленного конденсата; Ил — нефтеловушка; См — слой мас­ла (пены); МГ — труба для приемки масла {масляной пены); Фт — флотатор; Я —ионнтные фильтры (Н- или Na-катионитные и анионнтные); БЧК — бак чис­того конденсата; ВД — в деаэратор

 

При затруднении в организации полных КОУ с осветлит тельными и обессоливающими фильтрами следует уста­навливать хотя бы только осветлительные фильтры для задерживания взвешенных примесей (Fe, Си, Zn), осо­бенно в период пуска. В дальнейшем после доведения ка­чества питательной воды до норм КОУ или осветлитель­ные фильтры могут быть отключены.

На период пуска агрегатов, если солесодержание кон­денсата не превышает установленных норм, можно вклю­чать в работу только осветлительные фильтры КОУ для удаления нерастворимых окислов железа, меди и цинка. Для их удаления наиболее целесообразно применять сдвоенные: электромагнитные и зернистые фильтры; элек­тромагнитные флокуляторы и зернистые фильтры или только зернистые фильтры с антрацитом, пековым коксом, сульфоуглем, магнетитом с диаметром зерен 0,3—2,0 мм.

Оборудование конденсаторов двойными трубными до­сками, нанесение на трубные доски уплотняющих каучу­ковых покрытий, организация солевых отсеков в конденса­торах (возле трубных досок) для отдельного отвода, очи­стки засоленной части конденсата (с целью уменьшения нагрузки на КОУ), замена латунных конденсаторных тру­бок в воздухоохладительной части конденсаторов и в кон­денсаторах пара эжекторов трубками из нержавеющей стали, а также устранение недостаточной температурной компенсации трубок являются сложными для осуществле­ния в условиях эксплуатации и потому здесь не рассмат­риваются.

Латунные трубки конденсаторов и подогревателей пе­ред их установкой в аппарат должны быть во избежание растрескивания «отожжены» — нагреты паром до темпе­ратуры 300 °С в течение 1 ч.

Основным способом устранения подсосов охлаждающей воды является полная остановка турбоагрегата или отключение конденсатора по половинам, вскрытие люков на водяных камерах, высушивание трубных досок горячим воздухом, обнаружение (течь из трубок, затягивание пла­мени свечи) поврежденных трубок и заглушение их проб­ками. Определение мест подсоса производится персона­лом турбинного цеха обычно после обнаружения повы­шенного солесодержания и жесткости конденсата или питательной воды, контроль за качеством которой ведется чаще.

При отсутствии автоматических приборов (солемеров) для своевременного обнаружения подсосов целесообразно передавать колориметрический контроль за жесткостью конденсата дежурному персоналу турбинного цеха, а от­бор и контроль проб конденсата от ненадежных конденса­торов осуществлять чаще, чем остальных. Поврежденные трубки можно выявить при остановке турбины, выпуске охлаждающей воды из конденсатора и заполнении его па­рового пространства горячим (температурой 60—70 °С).конденсатом, что необходимо для высушивания трубных досок. Последнее может быть ускорено обдувкой трубных досок воздухом из шланга через лазы.

В случаях больших подсосов охлаждающей воды (2 —3 т/ч) при отключении одной половины конденсатора появляется опасность срыва вакуума. Во избежание этого необходимо включить в работу пусковой эжектор.

- При остановке турбоагрегата для обнаружения не­плотностей в конденсаторе иногда используют флуорес­центный способ. В воду, заливаемую в паровой объем конденсатора, прибавляют флуоресцирующие в ультра­фиолетовом свете вещества (например, флуоресцеин С 20 Н 12 О 5 и C 2 oHio 0₅ Na₂) в количестве 3—5 г/м³. Трубные доски, освещаемые ртутно-кварцевой лампой с рефлекто­ром и ультрафиолетовым фильтром, задерживающим ви­димые лучи, флуоресцируют (светятся) в местах неплот­ностей, где просачивается вода.

Следует указать на возможность появления иногда значительных подсосов при пуске турбин, а также при ра­боте их с неполными нагрузками, особенно в зимнее вре­мя, при низкой температуре охлаждающей воды. Такие случаи подсоса являются результатом недостаточной тем­пературной компенсации трубок и их плохой вальцовки; с повышением нагрузки эти подсосы обычно уменьшаются или исчезают.

Учитывая, что на впрыск для регулирования темпера­туры перегретого пара идет не более 10 % питательной

 

воды, следует не всегда применять ФСД для обессолива­ния конденсата ТЭС с барабанными котлами.

Конденсаты эжекторов (особенно 2-й и 3-й ступеней) не следует смешивать с конденсатом турбин из-за их большой загрязненности, их нужно собирать отдельно и очищать с другими загрязненными (дренажными) конден­сатами станции.

Схемы очистки турбинного конденсата приведены на рис. 6. 1.

Конденсаты пароводяных подогревателей

Конденсаты станционных и внестанцибнных поверхно­стных подогревателей — сырой воды, подаваемой на во­доочистку; сетевой воды (бойлерный); химически очищен­ной и питательной воды, а также от систем парового ото­пления—имеют более высокую температуру (60—100— 150°С и более) и поэтому за счет теплоты являются бо­лее ценными по сравнению с турбинным конденсатом. Од­нако нередко из-за отсутствия отсоса газов в подогрева­телях эти конденсаты содержат больше кислорода, угле­кислоты и аммиака, чем турбинный конденсат, в них ча­ще попадает (из-за более тяжелых температурных усло­вий работы поверхности нагрева) нагреваемая, иногда жесткая вода, повышая солесодержание и жесткость кон­денсата. В этих конденсатах обычно значительно больше и продуктов коррозии (F'e, Си, Zn).

Подсосы обычно мягкой сетевой воды в бойлерах оп­ределяют, сравнивая электропроводность или солесодер­жание конденсата двух аппаратов после дегазации проб, кондуктометрами или солемерами.

При наличии на ТЭС только барабанных котлов ВД и отсутствии впрыска питательной воды в пар можно (иног­да продолжительное время) работать с подсосами мягкой сетевой воды в бойлерах, если качество питательной воды находится при этом по жесткости, соле- и кремнесодержа- нию в допустимых пределах.

Важно устранять углекислоту из конденсата паровых подогревателей (в том числе и ПНД) для предотвраще­ния коррозии питательного тракта и заноса окислов метал­лов в котлы. Это достигается: удалением углекислоты из конденсата паровых подогревателей путем естественной (при давлении в паровом объеме более атмосферного) или принудительной (отсос при помощи вакуума) венти­ляции паровых объемов подогревателей; сбором конден­сата у внешних потребителей пара под давлением выше

 

атмосферного; вводом не содержащего кислорода конден­сата в сборные дренажные баки не сверху, а снизу через дырчатые трубы во избежание насыщения его воздухом; применением в баках «одеял» из герметика АГ-4.

Вопросы снижения солесодержания С0₂, НС0₃^-, С0₃^2- в очищенной и питательной воде и" паре рассматриваются в соответствующих разделах книги.

Для снижения содержания углекислоты в конденсате- паровых подогревателей необходимо организовать подачу пара в них по принципу противотока, чтобы из места в конце потока, где содержание пара наименьшее, а С0 ₂ наибольшее, осуществить продувку парогазовой смеси с содержанием в ней не менее 1000 мг/кг С0₂. Для удаления С0₂, оставшейся в конденсате, нужно организовать его барботаж в конденсатосборниках увеличенного объ­ема с разбрызгивающими тарелками, осуществляя барбо­таж паром, содержащим наименьшее количество С0₂. Та­ким может быть пар из расширителей непрерывной про­дувки котлов, хуже — отборный пар турбин.

 

В случаях, когда подогреваемая в паровых подогрева­телях мягкая вода имеет конечную температуру менее 100 °С и в паровом объеме создается вакуум, рекоменду­ется подогревать не всю воду, а лишь часть ее примерно до 100°С, чтобы в паровом объеме подогревателя при тем­пературе конденсата не менее 100°С создавалось давлен ние выше атмосферного и обеспечивалась естественная вентиляция объема. Необходимая температура подогре­той воды при этом достигается смешиванием подогретой воды с неподогретой, подаваемой по обводной линии. Можно также присоединить отсос парогазовой смеси к отсасы­вающему эжектору или конденсатору турбин (диаметр общей отсасывающей линии 80—100 мм) — рис. 6. 2.

 

/ — регулятор давления греющего пара; 2 — регулятор пропуска воды по обводной линии; 3 — регулятор уровня конденсата; 4 — барботажные коллекторы; 5 — кол­лекторы отсоса газов; 6 — отвод газа в охладитель и. эжектор; 7 —отвод конден­сата в деаэратор; 8 — отбор проб; 9— отбор проб через вакуумный бачок; 10 — конденсатные насосы; 11 — пар (6—7 кгс/см^г); 12 — уравнительная линия; 13 — пар (1,2—2,5 кгс/см²); 14 — сетевая вода; 15 —конденсат от пикового бойлера

 

Во всех случаях отвода неконденсирующихся газов по­догреватели должны быть оборудованы регулятором уровня конденсата во избежание засасывания пара кон­денсатным насосом. Схемы организации отсоса парогазо­вой смеси и барботажа конденсата даны на рис. 6.3.

Рис. 6.3. Схемы организации удаления газов (С0₂) из конденсата па­ровых подогревателей:

а — схема Глазовской ТЭЦ (ТЭЦ—КМК); б— схема барботажа в конденсатном сборнике; в —схема отсоса из горизонтальных подогревателей; / — подвод пара; 2 — отвод конденсата; 3, 4— вход н выход подогреваемой воды; 5 — деаэрацион­ные тарелки; 5 —подвод пара; 7~ барботер; 8 — труба; 9 — отсос парогазовой

смеси

 

 

Для использования выпара — вторичного пара, полу­чающегося в дренажных баках или в баках низких точек при поступлении в них конденсатов с f>100°C, необхо­димо оборудовать эти баки деаэрационными струйными колонками (рис. 6.4) и для конденсации выпара подавать в колонки холодный конденсат или в худшем случае хи­мически обработанную воду с /<80°С. Не рекомендуется снижать температуру воды в баках менее 85 °С во избе­жание поглощения СОг и подсоса воздуха. Из выхлопной воздушной трубы баков или колонок всегда должен выхо­дить пар в небольшом количестве, что бывает при темпе­ратуре воды не менее 85 °С.

Рис. 6.4. Схемы дренажных баков для сбора загазованных конденсатов и утилизации выпара:

а — бесколонковый; б — с колонкой и барботером; 1 — барботажный отсек; 2 — гидрозатвор, 3 — перекачивающие насосы; 4 — деаэрационная колонка; 5 —дре­наж; 6 — подвод пара (а, б) и горячего конденсата (в—д — с <<100 °С. е — с О >JG0°C); 7 — выпар; 8 — на механические обезжелезивающие фильтры и далее в деаэраторы; 9—барботер

 

Все сказанное выше относится и к «чистым» произ­водственным конденсатам, которые загрязняются только жесткой или мягкой водой и продуктами коррозии. Эти конденсаты с /=70—100°С должны отдельно или вместе с дренажными конденсатами станции обезжелезиваться и умягчаться перед поступлением в деаэраторы или пода­ваться на химводоочистку для обезжелезивания и умяг­чения совместно с природ­ной водой.

Горячие производствен­но-дренажные и бойлерные конденсаты следует обезже- лезивать путем фильтрова­ния их через фильтры, за­груженные термостойкими, зернистыми, фильтрующими материалами (пековый кокс, термоантрацит, магнетит, прокатная окалина, сульфс- уголь, хуже кварцевый пе­сок) с диаметром зерен 0,3—

1,0 мм и высотой слоя 1000 мм. Перед зернистыми фильтрами целесообразно устанавливать электромаг­нитные фильтры (ЭМФт) со стальными шариками или электромагнитные флоку- ляторы (ЭМФл), изобра­женные на рис. 6.5, 6. 6.

 

Рис. 6.5. Электромагнитный фильтр:

/ — корпус; 2—электромагнит; 3 — кожух; 4 — опоры; б — коробка зажи­мов; 6, 7—входной и выходной патруб­ки; в —лаз; 9, 10— штуцера для за­грузки н выгрузки шариков; II — стальные шарики

Рис. 6.6. Электромагнитные флокуляторы:

А — конструкция ВТИ—ЦКБ; Б — конструкция Ленинградского предприятия Цент- роэнергочермета с инерционным шламоотделителем для котловой воды; 12 — по­люсы; 13 —пространственная решетка; 14— продувка; остальные обозначения те

же, что и на рис. 6.5

 

Сле­дует отметить, что электро­магнитные фильтры и элек­тромагнитные флокуляторы еще не нашли в СССР ши­рокого применения и уста­новлены, и работают только на нескольких блочных ТЭС.

Наибольший эффект от при­менения ЭМФт получают в периоды пуска блоков (до 80%), -когда содержание в пи­тательной воде окислов железа повышено (50 мкг/л и бо­лее). При стабильном же режиме работы блоков содержа­ние железа значительно меньше (не более 10 мкг/л), мень­ше и эффект обезжелезивания (30—50%), а при содержа­нии Fe^5 мкг/л эффект обезжелезивания практически от­сутствует.

Хотя применение зернистых фильтров с магнетитом (рудой) или прокатной окалиной позволяет обезжелезивать воду, конденсат с высокой температурой, глубина обезжелезивания при этом не выше, чем при других зер­нистых, фильтрующих материалах, т. е. 60—70%; при этом может сказаться и растворимость РезС >4 в воде.

В некоторых случаях при частых выходах из строя па­ровых подогревателей жесткой воды, подаваемой на во­доочистку [удары пара, сильная вибрация, выпадение СаСОз, коррозия стальных трубок, высокая минерализо- ванность (Cl^-, S0₄^2-) и коррозионная агрессивность воды], приходится прекращать подогрев, так как получаемый конденсат нельзя использовать без очистки и его при от­сутствии КОУ приходится сбрасывать в канализацию. В подобных случаях целесообразно заменять поверхност­ные подогреватели смешивающими (тарельчатыми, с соп­лами Кертинга, дырчатыми трубами и др.). При этом вместе с промывочными и регенерационными водами ВПУ теряется только 10—15% конденсата, а не все 100 %. При бессточных же схемах потери конденсата отсутствуют.