Уравнение материального баланса и выбор деаэратора

В статье Вы узнаете: как составить тепловой баланс деаэратора, определить все энтальпии и получив емкость деаэрационного бака подобрать деаэратор.

Если вдруг интересно по какому закону работает деаэратор – читайте статью принцип работы деаэратора.

Итак пойдем поэтапно:

Разработка принципиальной схемы обвязки деаэратора

Тут все зависит от самой электрической станции, на данном примере рассмотрена современная ПГУ с 3мя газовыми турбинами 31,4 МВт и одной паротурбинной установкой 40 МВт.

Основной конденсат с температурой 32,88 С подается конденсатными насосами, через охладитель дренажей и промежуточный теплообменник в атмосферный деаэратор. Промежуточный подогреватель служит для подогрева основного конденсата (на стандартных советских тепловых электростанциях для этого используют подогреватели низкого давления, там греющей средой является пар из отборов турбины). Греющий пар для деаэратора берется из коллектора пара низкого давления.

Параметры пара:

• Давление пара P=0,62 Мпа
• Температура пара T = 281,3 C

Затем на паропроводе к деаэратору ставится регулирующий клапан, который снижает давление пара до 0,2 МПа (ориентировочно), при этом поскольку происходит дросселирование при постоянной энтальпии, температура пара падает. Это очень легко посмотреть в программе water steam pro (которую и советуем использовать и дальше, must have). Ссылки на «бесплатную» и платную программу будут в конце статьи.

Параметры пара после дросселирования:

• Температура пара - 275,7 С
• Давление пара – 0,2 МПа (абс).
• Энтальпия пара – 3023 кДж/кг

Последние данные потребует завод изготовитель для расчета деаэратора.

Схема обвязки термического деаэратора по пару

Вот так выглядит рабочая схема обвязки деаэратора паропроводами. На отборе пара из коллектора ставится запорная арматура, затем расходомер и узел регулирования, после узла регулирования предусматривается регулирующий клапан и предохранительная арматура. Также в деаэратор производится сброс пара из расширителя непрерывной продувки, у расширителя ставится запорная арматура, а у деаэратора обратный клапан.

Уравнение теплового баланса деаэратора

Уравнение материального баланса деаэратора составляется, чтобы определить все неизвестные величины. Обычно из этого уравнения находят расход пара и расход конденсата/питательной воды на котел.

На рисунке представлены уравнения составленные для деаэратора повышенного давления, для турбины Т-180/210-130  ЛМЗ.

Входящие потоки:

• Греющий пар деаэратора
• Основной конденсат
• Дренажи подогревателей высокого давления

Исходящие потоки:

• Питательная вода
• Выпар
• Пар на охладитель эжекторов
• Пар на сальниковый охладитель

Определяются все энтальпии, как функции от температуры и давления ( для этого используем water steam pro).

Кстати энтальпию питательной воды и основного конденсата можно приблизительно сосчитать просто умножив температуру воды на теплоемкость (Ср=4,19 кДж/кК). Это работает для невысоких температур, в данном случае у нас температура питательной воды после деаэратора 160 С.

Итак мы имеем два уравнения и два неизвестных, решаем их и получаем расход пара на деаэратор и расход питательной воды.

Подбор деаэратора

Будем считать, что мы выбираем деаэратор для электростанции с паровыми турбинами мощностью более 50 МВт, для таких станций применяют нормы технологического проектирования ТЭС ВНТП-81. Если у нас машины менее 50 МВт, все равно можно ориентироваться (включая голову) на эти правила, потому что других в России пока нет.

Смотрим пункт 6.11. Объем бака деаэратора должен обеспечить работу ТЭС в не менее 3,5 минут - если станция блочная, и 7ми минут, если станция с поперечными связями. О том как определить тип схемы блочная или с поперечными связями – написано в этой статье.

В принципе для выбора деаэратора на начальной стадии, не нужно считать уравнение материального баланса, изначально можно прикинуть расход питательной воды на котел и сразу найти емкость деаэрационного бака.

Определив какая у нас ТЭС, блочная или с поперечными связями можно посчитать емкость бака и составлять опросный лист для ТКП на деаэратор и ждать ответа от изготовителя (или самим подобрать деаэратор из каталога – но так сейчас никто не делает).

Если выбирать деаэратор самостоятельно, то для примера можно выбрать деаэратор САРЭНЕРГОМАШ.

Колонка выбирается по производительности основоного конденсата, деаэрационный бак по объему.

 

Показатели качества питательной воды и содержание кислорода можно смотреть:

• ГОСТ 20995-75 – для котлов с давлением пара до 3,9 МПа
• РТМ 108.030.130-79 – для котлов высокого давления

Как и было обещано даем две ссылки на программу для определения параметров пара и горячей воды, программа очень удобная, Вам не придется искать таблицы энтальпий питательной воды и пара и многое другое, она все сделает за Вас:

• water steam pro Платная
• water steam pro "Бесплатная"

Бонусом ссылка на то как нужно составлять технические требования на деаэратор, этот документ писался большим проектным институтом одной из стран СНГ.