Деаэратор питательной воды
Деаэратор питательной воды — это регенеративный подогреватель смешивающего типа: паром из отбора турбины он не только греет воду до температуры насыщения, но и удаляет из неё растворённые газы. В тепловую схему станции деаэратор включают по одной из двух схем: отдельной ступенью подогрева либо предвключённой ступенью поверхностного подогревателя. Выбор схемы определяет, как аппарат ведёт себя при переменных нагрузках турбины.
Устройство и работу аппарата разбирают статьи про устройство деаэратора, принцип действия деаэратора и виды деаэраторов; сам деаэратор — поверхностный и смесительный теплообменник, поэтому смежная тема раскрыта в материале теплообменные аппараты.
Две схемы включения в систему регенерации
Деаэраторы питательной воды паровых котлов и парогенераторов АЭС входят в систему регенеративного подогрева и подключаются к отборам турбины:
- схема «а» — деаэратор работает как отдельная ступень подогрева, на паре собственного отбора;
- схема «б» — деаэратор включён перед основным поверхностным подогревателем, на паре того же отбора, и вместе с ним составляет одну ступень подогрева питательной воды.
Рисунок 1. Схемы включения деаэратора: а — деаэратор как отдельный регенеративный подогреватель; б — деаэратор как предвключённая ступень поверхностного подогревателя; 1–3 — трубопроводы пара от последовательных отборов турбины; 4 — регенеративный подогреватель; 5 — линия основного конденсата; 6 — линия отвода дренажа; 7 — деаэратор; 8 — линия питательной воды.
Схема «а»: деаэратор на скользящем давлении
По схеме «а» при изменении нагрузки турбины давление в деаэраторе меняется вслед за давлением отбора — аппарат работает на скользящем давлении. Альтернатива — держать давление постоянным дросселированием пара, но это теряется часть экономичности: перепад давления на клапане не даёт никакой работы.
Минус скользящего давления — питательные насосы. Давление в деаэраторе определяет давление на всасе насоса: при его снижении уменьшается запас на всасывание, и насос подходит к границе кавитации. На случай значительного снижения давления пара в отборе предусматривают дополнительный подвод пара из вышестоящего отбора.
Схему «а» целесообразно применять там, где нагрузка меняется в небольших пределах, — например, на ТЭЦ при подсоединении деаэратора к производственному отбору, где давление пара стабильно по самому характеру потребителя.
Сравнение схем в таблице
| Параметр | Схема «а» (скользящее давление) | Схема «б» (предвключённая ступень) |
|---|---|---|
| Давление в деаэраторе | следует за давлением отбора | стабильно (дросселирование) |
| Питательный насос | кавитационный запас падает | надёжный запас на всасе |
| Экономичность | теряется на дросселировании | не теряется |
| Применение | ровный график нагрузки | переменные нагрузки |
Схема «б»: предвключённая ступень подогрева
По схеме «б» деаэратор и следующий за ним по ходу воды поверхностный подогреватель составляют одну ступень подогрева питательной воды. Перепад температур между ними «разгружает» регенерацию: изменение давления в деаэраторе почти не отражается на суммарном подогреве, поэтому дросселирование здесь не бьёт по экономичности, а давление в деаэраторе легко удерживать постоянным в широком диапазоне мощности турбины. Плюс появляется запас давления на всасе питательного насоса.
Именно поэтому схема с предвключённым деаэратором получила наибольшее распространение на электростанциях: она стабильна при переменных нагрузках и не требует пожертвований экономичностью. Схему «а» оставляют там, где режим станции ровный, а давление отбора почти не гуляет.
Частые вопросы
Зачем деаэратору место в системе регенерации?
Он совмещает две функции: подогревает питательную воду паром отбора (регенерация) и удаляет из неё кислород и углекислоту перед питательным насосом — одну ступень подогрева получают «бесплатно» вместе с деаэрацией.
Чем схема со скользящим давлением отличается от предвключённой?
В первой давление деаэратора следует за давлением отбора, и при разгрузке турбины падает давление на всасе питательного насоса. Во второй деаэратор работает в паре с поверхностным подогревателем как одна ступень — давление держится постоянным без потерь экономичности.
Что происходит с питательным насосом при снижении давления в деаэраторе?
Падает давление на всасе и уменьшается кавитационный запас: при дальнейшем снижении насос подхватывает кавитацию, разрушающую рабочие колёса. Поэтому при скользящем давлении предусматривают подвод пара из вышестоящего отбора. Кавитационный запас — разница между давлением насыщенного пара воды (при температуре в деаэраторе) и давлением на всасе насоса: если запас меньше нуля, вода вскипает в насосе.
Что такое кавитационный запас насоса?
Разница между давлением насыщенного пара воды (при температуре в деаэраторе) и давлением на всасе насоса: если запас меньше нуля, вода вскипает в насосе — кавитация разрушает рабочее колесо. Запас обеспечивается высотой установки деаэратора над насосом (3–5 м).
Какая схема включения применяется чаще?
Схема с предвключённым деаэратором (вариант «б»): давление в нём стабильно в широком диапазоне нагрузок, дросселирование не снижает экономичность, а питательный насос получает надёжный запас на всасывание.
Где остаётся выгодной схема со скользящим давлением?
Там, где нагрузка меняется мало: на электростанциях с ровным графиком или на ТЭЦ при подключении деаэратора к производственному отбору, где давление пара почти не колеблется.
Маркировка деаэраторов
| Тип | Маркировка | Давление | Температура | Производительность |
|---|---|---|---|---|
| Атмосферный | ДА (ДСА) | ~0,1 МПа | 104 °C | 5–300 т/час |
| Вакуумный | ДВ | 7,5–50 кПа (абс.) | 40–80 °C | 5–300 т/час |
| Повышенного давления | ДП | 0,6 МПа | 158 °C | 100–400 т/час |
ДСА-15 — деаэратор атмосферный струйно-барботажный, 15 т/час: для котельной с котлом ДЕ-10 (10 т пара/час) с запасом 50 %.
Конструкция деаэратора по узлам
- Деаэрационная колонка — вертикальный корпус с тарелками: вода распределяется тонкими струями, пар поднимается навстречу и удаляет растворённые газы;
- Бак-аккумулятор — горизонтальная ёмкость под колонкой: запас деаэрированной воды для питания котлов (5–10 минут работы при максимальном расходе);
- Охладитель выпара — конденсирует пар из удаляемой газовой смеси: тепло возвращается в систему, газы уходят в атмосферу;
- Уровнемер — контролирует уровень воды в баке: при низком уровне питательный насос оголяется;
- Вакуумметр — контролирует разрежение (для вакуумных деаэраторов): при падении вакуума деаэрация прекращается;
- Предохранительный клапан — сбрасывает избыточное давление в баке-аккумуляторе.
Контроль качества деаэрации
Кислородомер на выходе деаэрированной воды — главный прибор: показания не выше 30 мкг/л для котлов. При отклонении — корректировка подачи пара, температуры воды и расхода через деаэратор. Без кислородомера — косвенный контроль по давлению и температуре в деаэраторе.
Типичные проблемы деаэратора
- Недогрев воды. Температура ниже температуры насыщения: кислород не выделяется полностью, коррозия ускоряется.
- Избыточный расход воды через деаэратор. Деаэратор перегружен: качество деаэрации падает, кислород проскакивает.
- Засорение барботажного листа. Отверстия забиты шламом: пар не проходит через слой воды.
- Отказ эжектора (вакуумный деаэратор). Вакуум падает: температура кипения растёт, деаэрация прекращается.
- Нечастая проверка кислородомера. Без контроля качества деаэрации коррозия оборудования идёт незаметно.
Источники
- Тепловые схемы электростанций и схемы включения регенеративных подогревателей — по учебной литературе для энерговузов (курс «Тепловые электрические станции»).
