Введение

Содержание

В.1. Применение воды в энергетике

В.2. Источники загрязнения и методы обработки воды на ТЭС и АЭС

В настоящее время вода широко используется в различных областях промышленности в качестве теплоносителя, чему способствуют широкое распространение воды в природе и ее особые термодинамические свойства, связанные со строением молекул. Полярность молекул воды, характеризуемая дипольным моментом, определяет большую энергию взаимного притяжения молекул воды (ориентационное взаимодействие) при температуре 10 — 30 °С и соответственно большую теплоту фазового перехода при парообразовании, высокие теплоемкость и теплопроводность. Значение диэлектрической постоянной воды, также зависящей от дипольного момента, определяет своеобразие свойств воды как растворителя.

Основным хранилищем воды являются океаны, в которых сосредоточено более 98 % всего количества воды. Океанская вода содержит до 35 г/кг растворенных солей, главным образом ионов натрия и хлора. На долю вод с солесодержанием менее 1 г/кг (пресных вод) приходится лишь 1,7 %, причем в речных водах находится около 0,001 % всех пресных вод, так как их основная масса сосредоточена в ледниках. Но и имеющаяся в распоряжении людей вода не может без очистки (обработки) являться теплоносителем в теплоэнергетических установках, поскольку современные ТЭС и АЭС в энергетическом цикле используют воду высокого качества с содержанием примесей в пределах 0,1 — 1,0 мг/кг.

Оборудование современных ТЭС и АЭС эксплуатируется при высоких тепловых нагрузках, что требует жесткого ограничения толщины отложений на поверхностях нагрева по условиям температурного режима их металла в течение рабочей кампании. Такие отложения образуются из примесей, поступающих в циклы электростанций, в том числе и с добавочной водой, поэтому обеспечение высокого качества вод ных теплоносителей ТЭС и АЭС яв ляется важнейшей задачей. Использование водного теплоносителя высокого качества упрощает также решение задач получения чистого пара, минимизации скоростей коррозии конструктивных материалов котлов, турбин и оборудования конденсатно-питательного тракта. Таким образом, качество обработки воды на ТЭС и АЭС тесным образом связано с надежностью и экономичностью эксплуатации современного высокоинтенсивного котлотурбинного оборудования, с безопасностью ядерных энергетических установок.

Для удовлетворения разнообразных требований к качеству воды, потребляемой при выработке электрической и тепловой энергии, возникает необходимость специальной физико-химической обработки природной воды. Эта вода является, по существу, исходным сырьем, которое после надлежащей обработки (очистки) используется для следующих целей: а) в качестве исходного вещества для получения пара в котлах, парогенераторах, ядерных реакторах кипящего типа, испарителях, паропреобразователях; б) для конденсации отработавшего в паровых турбинах пара; в) для охлаждения различных аппаратов и агрегатов ТЭС и АЭС; г) в качестве теплоносителя в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения.

Одновременно с очисткой природной воды для подготовки используемой на электростанциях чистой воды необходимо решать комплексно вопросы, связанные с утилизацией различными методами образующихся при этом сточных вод. Такое решение является мерой защиты от загрязнения природных источников питьевого и промышленного водоснабжения.

Типичные схемы обращения воды в рабочих циклах конденсационных тепловых электростанций (КЭС) и теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) приведены на рис. B.I и В.2. Следует отметить, что подобные схемы одноконтурной АЭС с РБМК и второго контура АЭС с ВВЭР во многом аналогичны схеме КЭС.

Исходная природная вода (Dисх) используется в качестве исходного сырья на водоподготовительной установке, а также для других целей на ТЭС и АЭС.

Добавочная вода (Dд.в.) направляется в контур для восполнения потерь пара и конденсата после обработки с применением физико-хи-мических методов очистки.

Турбинный конденсат (Dт.к), содержащий незначительное количество растворенных и взвешенных примесей,основная составляющая питательной воды.

Возвратный конденсат (Dв.к) от внешних потребителей пара используется после очистки от внесенных загрязнений. Он является составной частью питательной воды.

Питательная вода (Dп.в), подаваемая в котлы, парогенераторы или реакторы для замещения испарившейся воды в этих агрегатах, представляет собой главным образом смесь (Dт.к), (Dд.в.), (Dв.к) и конденсируется в элементах указанных агрегатов.

Продувочная вода (Dпр) — выводимая из котла, парогенератора или реактора вода на очистку или в дренаж для поддержания в испаряемой (котловой) воде заданной концентрации примесей. Состав и концентрация примесей в котловой и продувочной водах одинаковы.

Охлаждающая или циркуляционная вода (Do.в) используется в конденсаторах паровых турбин для конденсации отработавшего пара.

Подпиточная вода (Д_в.п) подается в тепловые сети для восполнения потерь циркулирующей в них воды.

При эксплуатации ТЭС и АЭС возникают внутристанционные потери пара и конденсата : а) в котлах при непрерывной и периодической продувке, при открытии предохранительных клапанов, при обдувке водой или паром наружных поверхностей нагрева от золы и шлака, на распыливание жидкого топлива в форсунках, на привод вспомогательных механизмов; б) в турбогенераторах через лабиринтные уплотнения и паровоздушные эжекторы; в) в пробоотборных точках;г) в баках, насосах, трубопроводах при переливе, испарении горячей воды, просачивании через сальники, фланцы и т. п. Обычно внутристанционные потери пара и конденсата, восполняемые добавочной питательной водой, не превышают в различные периоды эксплуатации на ТЭС 2 — 3 %, на АЭС 0,5 — 1 % их общей паропроизводительности.

На промышленных ТЭЦ, отпускающих пар на различные технологические нужды предприятий, существуют также внешние потери пара и конденсата, поэтому количество добавочной воды для таких ТЭЦ может достигать 10-50 % количества генерируемого пара.

Существуют несколько источников загрязнений теплоносителя в пароводяных трактах ТЭС и АЭС: Примеси добавочноцй воды ,вводимой в цикл для покрытия внутренних и внешних потерь пара и конденсата; присосы в конденсат пара охлаждающей воды в конденсаторах или сетевой воды в теплообменниках; примеси загрязненного конденсата , возвращаемого от внешних потребителей пара на ТЭЦ; примеси , искусствено вводимые в пароводяной тракт для коррекции водного режима (фосфаты, гидразин, аммиак, другие разнообразные добавки); продукты коррозии конструкционных материалов, переходящие в теплоноситель. На АЭС примеси, кроме того, могут поступать в тракт в виде продуктов ядерного топлива через негерметичные участки тепловыделяющих элементов и образовываться в активной зоне реактора за счет процессов радиолиза воды, а также протекания радиационных превращений и радиационно-химических реакций. В зависимости от типа основного теплоэнергетического оборудования и условий работы вклад и влияния каждого из переочисленных источников (таб. В.1.) в суммарное загрязнение водного теплоносителя ТЭС и АЭС могут значительно варьироваться.

Таблица В.1. Характеристика загрязнений трактов ТЭС и АЭС

Источники загрязнений	Характеристика загрязнений
Добавочная вода	В зависимости от схемы очистки может содержать в различных концентрациях соли натрия и аммония, соединения железа, органические вещества, растворенные газы
Присосы охлаждающей воды	Все примеси природных вод в количестве, соответствующем удельному значению присоса
Коррозия конструкционных материалов	Оксиды и ионы железа, меди, аллюминия, хрома и других элементов
Возвратный конденсат внешних потребителей пара на ТЭЦ	Оксиды железа, нефтепродукты, ионы кальция и магния, спецефические загрязнения, определяемые типом пароиспользующего предприятия
Неплотности тепловыделяющих элементов АЭС и радиционно — химические реакции в теплоносителе	Радионуклеиды различных типов, аммиак, пероксид водорода

Присос охлаждающей воды в конденсаторах турбин может быть обусловлен более высоким давлением с водной стороны конденсатора по сравнению с паровой, находящейся под глубоким вакуумом. Необходимо иметь в виду что, присосы воды наблюдаются практически во всех конденсационных установках (исключая воздушно-конденсационные, так называемые «сухие» градирни) и составляют обычно 0.005- 0.003% количества конденсирующегося пара, повышаясь до 0.01-0.02% при наличии коррозионных свищей или микротрещин в конденсаторных трубках и примерно 0.2% при разрыве одной трубки.

В качестве конструкционных материалов ТЭС на органическом топливе применяются стали перлитного и аустенитного классов, сплавы на основе меди, в том числе латуни, а также аллюминевые сплавы. Для контуров АЭС наиболее характерно использование нержавеющих аустенитных сталей, высоколегированных хромом и никелем. В активных зонах реакторов применяются обычно циркониевые сплавы. Продукты коррозии конструкционных материалов переходят в теплоноситель большей частью в виде коллоидных и грубодисперсных форм.

В воде реакторных контуров обычно присутствуют радиноуклиды хрома, марганца, железа, кобальта, иода, цезия и другие радионуклиды, определяющие активность в пределах 10 6 -10 8 Бк/кг.

Повышение температуры и давления в контурах ТЭС и АЭС значительно изменяет способность воды растворять содержащиеся в ней примеси. Это связано с перестройкой структуры, проявляющейся, в частности, в уменьшении диэлектрической проницаемости воды, что отражает ослабление полярности ее молекул. При высокой температуре растворяющей способностью обладает не только жидкая вода, но и водяной пар, сближение растворяющих свойств которых обусловлено уменьшением разности их плотностей (соотношение 1050: 1 при 100°С и 1:1 при критической температуре 374,15°С на линии насыщения). Способность пара растворять примеси и осложнение в связи с этим работы пароперегревателей котлов и паровых турбин за счет образования отложений и интенсификации коррозионно-эрозионных процессов вызывают необходимость поддерживать чистоту питательной воды энергетических блоков за счет как приготовления подпиточной воды высокого качества, так и очистки питательной воды от растворенных и взвешенных примесей.

При эксплуатации современного энергетического оборудования ТЭС и АЭС используются разнообразные методы обработки воды. Так, приготовление добавочной воды для различных теплоиспользующих контуров осуществляется обычно в две основные стадии. На первой из них из природной воды удаляются главным образом взвешенные примеси, на второй вода подвергается очистке химическими (умягчение, обессоливание) или термическими (получение дистиллята) методами. При обработке контурных вод высокой чистоты (конденсатов) обе стадии очистки могут протекать одновременно в одном аппарате. В ряде случаев водоиспользования в низкотемпературных контурах достаточным бывает только физическое воздействие на водный теплоноситель.

Основы процессов обработки воды (природной, сточной, конденсатов), схемы, аппараты и технологические процессы, используемые в этих целях, достаточно полно рассматриваются в этой книге применительно к различным типам и контурам ТЭС и АЭС.

Вопросы и предложения направляйте в службу поддержки

Источник

Водоподготовка для тэц

ТЭЦ — это разновидность ТЭС, является источником тепловой энергии в системе теплоснабжения. Благодаря сооружению ТЭЦ, жилые дома и предприятия обеспечены горячей водой и паром.

Принцип работы станций ТЭЦ очень простой. Одновременно в топку поступает окислитель и топливо. Тепло, которое в процессе образуется, превращает воду в пар, после чего подает в паровую турбину. Сильный поток пара запускает процесс вращения, это запускает генератор, в результате чего происходит преобразование механической энергии в электрическую. Пар возвращается в конденсатор и становится водой. Далее насос перекачивает, она освобождается от газов, подогревается от пара и поступает в котел. Водоподготовка на ТЭС бывает тепловая и электрическая. Возможно использование по отдельности, или объединение.

Проблемы очистки воды для ТЭЦ

Образование твердых осадков, которые выпадают в процессе нагревания воды — это главная проблема ТЭЦ. Для очистки оборудования на ТЭС необходимо останавливать всю систему, разбирать и чистить. Убирают накипь, коррозию, бактерии и другое. Водоподготовка для ТЭЦ имеет большое значение в современном мире.

Накипь значительно снижает теплопроводность. В небольших количествах она уже требует большего расхода топлива. Регулярно проводить очистку невозможно, это делают всего лишь раз в месяц, что не считается правильным. Коррозия образуется по причине кислорода. За счет неё образуются соли, сульфаты и хлориды. Бактерии ухудшают качество воды, и также могут образовывать коррозию. Признаками наличия бактерий является неприятный запах циркуляционной воды, коррозия медных деталей, неправильные показатели химических веществ. Бактерии попадают во время ремонта вместе с грязью.

Пути решения проблем водоочистки на ТЭЦ

Для решения этих проблем прибегают к водоподготовке котельных и ТЭЦ. Устанавливают большое количество фильтров для очистки воды на ТЭЦ. Главная цель — установить необходимое количество фильтров, чтобы вода на выходе была смягченной и без солей. Рассмотрим основные методы водоподготовки на ТЭС:

1. Механическая. Как правило, устанавливают в начале всей системы водоподготовки на ТЭС, т.е. предварительная очистка воды на ТЭС. Эти фильтры отлично очищают от песка, ржавчины и другого. Бюджетные варианты фильтров, которые простые в применении. Механический фильтр для очистки воды на ТЭЦ имеет корпус, засыпку и панель управления.
2. Обезжелезивание воды. Фильтры, которые очищают воду от растворенного и окисленного железа. Установки для водоподготовки для ТЭЦ чаще всего применяют для водогрейных котлов. Вода попадает через клапан в автоматическую установку, проходит через слои загрузки и фильтруется.
3. Сорбционные фильтры для очистки воды ТЭЦ избавляют воду от цвета и вкуса, также убирают разные запахи и взвешенные вещества. Вода поступает в них через клапан, проходит через слой инертной загрузки и очищается.
4. Умягчение воды при помощи специальных фильтров. Вода поступает в систему, проходит через ионообменную смолу. В процессе происходит превращение солей жесткости на ионы натрия. После чего очищенная вода выводится из фильтра.
5. Аэрационные фильтры окисляют железо, которое растворилось в воде. Вода, поступая в фильтр, насыщается воздухом. После чего происходит окисление, она поступает в фильтр обезжелезивания, очищается от хлопьевидного осадка. Кстати, эти фильтры также очищают от токсических веществ с неприятным запахом.
6. Установка обратного осмоса на ТЭЦ. Данный метод очистки воды для ТЭЦ является наиболее эффективным при повышенном солесодержании. После очистки вода наиболее чистая. Путем продавливания воды через мембрану происходит очищение от солей, загрязнений и органических веществ.
7. Обеззараживание воды проводят с целью избавления от бактерий и вирусов. Выполняют при помощи хлорирования или ультразвуком. Хлорирование подразумевает добавление реагентов (хлор или озон). На выходе получается вода с хлором, что не очень приятно. Наиболее безопасно все же проводить очистку ультразвуком или ультрафиолетом.

Обратный осмос для ТЭЦ

Технология подготовки воды на ТЭЦ, используя обратный осмос, пользуется спросом. Принцип такой водоподготовительной установки ТЭЦ заключается в том, что два раствора с разным содержанием солей разделяются прозрачной мембраной. Она похожа на сетку, только вот размер её ячеек равен размерам молекулы. Мембрана способна пропустить молекулы воды, но через неё не проходят другие загрязнения частицы. В результате, под давлением воды, молекулы воды проходят через мембрану, а молекулы соли остаются на ней. На выходе получается идеально очищенная вода. Если давление на воду повышается, возрастает производительность обратного осмоса. Вместе с молекулами воды проходят и молекулы кислорода и газов. Это обеспечивает чистую воду без неприятных запахов.

Водоподготовка воды на ТЭЦ: как выбрать систему

То, каким способом обрабатывается вода, значительно влияет на процесс работы теплоснабжения. Это определяет показатели экономичности эксплуатации и, также, защитные функции установки. В момент строительства или планового ремонта на ТЭЦ, следует уделить особое внимание системам водоподготовки на ТЭЦ.

При выборе системы очистки воды для ТЭЦ необходимо следовать таким этапам:

• Провести химический анализ воды.
• Определить требования к воде после очистки.
• Получить данные о производительности и режиме работы.
• И только после этого можно приступать к проектированию водоподготовки для ТЭЦ.

Система водоподготовки на ТЭЦ, что мы предлагаем

Наша компания Diasel Engineering предлагает свои услуги по установке водоподготовительного оборудования для ТЭЦ.

Преимущества наших схем очистки воды для ТЭЦ в следующем:

1. Обеспечиваем бесперебойную работу.
2. Экономия на энергопотреблении.
3. Длительный срок эксплуатации оборудования подготовки воды для ТЭС и его деталей.
4. Возрастание показателей эффективности работы.
5. Уменьшение расходов бюджета на ремонт системы и техническое обслуживание.

Для связи с нами обращайтесь по телефону, который указан на сайте. Наши консультанты будут рады предоставить информацию способам очистки воды для ТЭЦ и помогут оформить заявку.

Источник