Уравнение материального и теплового баланса для деаэратора

Тепловой расчет деаэратора

5.1.2 Тепловой расчет деаэратора

Тепловой баланс деаэрационной установки составляется для определения полного расхода пара, подводимого к деаэратору.

В зависимости от тепловой схемы энергоустановки в деаэратор вводится то или иное количество потоков воды и пара. Тепловые балансы должны рассматриваться для режимов работы деаэратора, указанных в технических заданиях на проектирование.

В случае избытка тепла в деаэраторе (отрицательный расход пара) техническое задание на проектирование деаэратора подлежит уточнению, в ходе которого должны быть дополнительно проанализированы и проверены условия работы деаэратора в тепловой схеме установки.

В общем виде уравнение теплового баланса деаэратора запишется как равенство потоков тепла, введенных в деаэратор и вышедших из него

где Q₁ – тепло, внесенное с основным потоком греющего пара, ккал/ч;

Q₂ – тепло, внесенное с некипящими потоками воды, ккал/ч;

Q₃ — тепло, внесенное с кипящими потоками воды, ккал/ч;

Q₄ — тепло, внесенное с прочими потоками воды, ккал/ч;

Q₅ – тепло, отведенное с деаэрированной водой, ккал/ч;

Q₆ – тепло выпара, ккал/ч;

Q₇ – потеря тепла деаэратором в окружающую среду, ккал/ч;

Q₈ – тепло пара, отбираемого из деаэратора, ккал/ч.

Уравнение теплового баланса деаэратора как смешивающего теплообменного аппарата имеет вид:

_{, (5.2)}

где D_п— расход нагревающего пара, т/ч;

— энтальпия греющего пара, ккал/кг;

— энтальпия химически очищенной воды, ккал/кг;

= 30 ккал/кг- принимаем по термодинамическим таблицам;

η- коэффициент, учитывающий потери тепла в окружающую среду; принимаем в первом приближении η= 0,98;

G_птс— общий расход воды на подпитку, т/ч;

t_птс— температура нагреваемой воды на выходе из деаэратора, 0 С;

t_хов— температура нагреваемой воды на входе в деаэратор, 0 С.

Определим расход греющего пара в первом приближении:

т/ч.

Расход химически очищенной воды на деаэратор:

Тепло, подведенное с химически обработанной водой, Q_хов,:

Q_хов = G_{хов хов} =184,0330=5,52 Гкал/ч.

Тепло, внесенное с холодными потоками воды Q₂, Гкал/ч:

Количество выпара D_вып принимаем из соотношения 1,5-2 кг на1 тонну деаэрированной воды по рекомендации руководящих указаний по проектированию термических деаэрационных установок.

При производительности колонки 300 т/ч количество выпара составит 0,600 кг/ч.

Тепло, отведенное с выпаром, Q_вып , Гкал/ч:

Q_вып= D_{вып вып},(5.3)

где _вып – энтальпия паровоздушной смеси выпара, может быть принята равной энтальпии насыщенного пара в деаэраторе , _вып = i_н.

Q_вып= 0,600 640,7=0,384 Гкал/ч.

Тепло, отведенное с деаэрированной водой, Q_д, Гкал/ч :

Q_д = G_д, (5.4)

где G- количество деаэрированной воды ( производительность деаэратора), т/ч ;

_д— энтальпия деаэрированной воды, определяемая по термодинамическим таблицам, ккал/кг.

Q_д = 300104,4= 31,32 Гкал/ч.

Количесво тепла, потребное на нагрев воды в деаэраторе, ∆Q, Гкал/ч:

Расход тепла на деаэратор ∑Q, Гкал/ч:

∑Q= ∆Q + Q_вып = 25,8+0,384=26,184 Гкал/ч.

Уточненное значение расхода пара на деаэратор, D_п,т/ч:

,

т/ч.

Уравнение материального баланса и выбор деаэратора

Поделиться «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

схема с деаэратором

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.

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

температура греющего пара деаэратора

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

рабочая схема обвязки 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

материальный баланс 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.

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

• 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.

опросный лист на деаэратор

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).

выбор колонки деаэратора САРЭНЕРГОМАШ

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:

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

Поделиться «Уравнение материального баланса и выбор деаэратора»

Деаэрация питательной воды. Типы деаэраторов. Тепловой баланс деаэратора.

Заключительной стадией технологического процесса приготовления питательной воды для паровых котлов является удаление растворенных в ней агрессивных га­зов, в первую очередь кислорода, а также углекислоты, вызывающих коррозию металла теплосиловых установок.

Таким образом, для обеспечения надежной эксплуа­тации современных паровых котлов необходимо стре­миться к практически полному отсутствию в питательной воде растворенного кислорода.

Процесс удаления из воды растворенных газов носит название дегазации или деаэрации. В настоящее время известно несколько способов деаэрации—термический и химический.

Наибольшее распространение получил термический способ деаэрации воды. Этот способ основывается на том, что растворимость в воде газов с повышением ее температуры уменьшается, а при температуре, равной температуре кипения, газы почти полностью удаляют­ся из воды. Таким способом газы удаляются из воды в специальных устройствах, которые принято называть тер­мическими деаэраторами.

Для дегазации воды применяются преимущественно деаэраторы атмосферного типа, работающие при абсо­лютном давлении 0,1 МПа (1 кгс/см2), и вакуумные деа­эраторы, работающие при абсолютном давлении от 0,0007 до 0,05 МПа (от 0,075 до 0,5 кгс/см2), т. е. при темпера­турах деаэрированной воды от 40 до 80 °С. Деаэрация воды основана на законе Генри, согласно которому ко­личество газа, растворенного в единице объема воды, пропорционально парциальному давлению этого газа в газовой или парогазовой смеси над поверхностью воды. Для полного удаления газов из воды необходимо создать условия, при которых парциальные давления этих газов над поверхностью воды будут равны нулю, что возмож­но при температуре кипения воды, т. е. при доведении ее до температуры насыщения при давлении в деаэраторе и отводе газов из парового пространства деаэратора.

В паровых котельных наибольшее применение полу­чили деаэраторы атмосферного типа — ДСА (рис. 3.1). Двуступенчатый барботажный деаэратор состоит из ма­логабаритной деаэрационной колонки и бака-аккумуля­тора со встроенным барботажным устройством и пере­городками, образующими специальные отсеки. Деаэра – ционная колонка имеет две тарелки с отверстиями, через которые вода стекает в бак-аккумулятор. На первой по ходу воды тарелке смонтировано устройство для луч­шего перемешивания поступающих в деаэратор потоков конденсата и химически обработанной воды. Эти по­токи поступают во внешнее кольцо смесительного уст­ройства, после чего вода через два водослива попадает на перфорированную часть первой тарелки.

После колонки деаэрируемая вода поступает в бак – аккумулятор, в нижней части которого у противополож­ного торца размещается затопленное барботажное уст­ройство. Греющий пар по трубе подается в паровую ко­робку и через отверстия дырчатого листа барботирует через слой воды, медленно движущейся над листом в сторону

Рис. 3.1. Схема атмосферного деаэратора смешивающего типа: 1 — бак-аккумулятор деаэрированной воды; 2 — водоуказательное стекло; 3 — манометр; 4, 5 —тарелки; 6 — конденсат из охладителя; 7 — регулирующий клапан питательной воды; S — охладитель выпара; 9 — кольцеобразное рас­пределительное устройство; 10 — деаэраторная колонка; И — распределитель пара; 12 — клапан; 13 — гидравлический затвор

патрубка для отвода воды из деаэратора. Вода, вы­ходящая из барботажного устройства, поступает в подъ­емную шахту. Вскипание объясняется наличием неболь­шого перегрева воды относительно температуры насыщения, которая соответствует давлению в паровом пространстве бака-аккумулятора. Перегрев определяется высотой столба жидкости над барботажным листом.

Пар, проходящий через барботажное устройство и столб воды, попадая в паровое пространство, движется над поверхностью воды в сторону колонки. Размещение колонки на противоположной стороне от барботажного устройства обеспечивает четко выраженное противоточное движение потоков воды и пара и хорошую вентиляцию парового пространства бака.

Пар, необходимый для деаэрации, подается в барбо­тажное устройство от регулятора давления: давления пара перед регулятором 0,6—0,7 МПа (6—7 кгс/см2), после регулятора — 0,05—0,07 МПа (0,5—0,7 кгс/см2). На деаэраторах производительностью более 50 т/ч пре­дусмотрен патрубок для подвода низкотемпературного пара с давлением 0,02—0,03 МПа (0,2—0,3 кгс/см2) (от расширителей непрерывной продувки, от поршневых па­ровых насосов, турбонасосов) непосредственно в паро­вое пространство деаэратора для лучшей вентиляции па­рового объема деаэратора и на первую ступень деаэра­ции в деаэрационной колонке.

Выпар из деаэрационной колонки отводится в охлади­тель выпара и из него в канализацию, а газы — через воздушник в атмосферу. Деаэраторы комплектуются гид­розатворами для защиты от превышения давления.

Деаэраторы атмосферного типа рассчитаны на ра­боту при давлении 0,01—0,02 МПа (0,1—0,2 кгс/см2) и температуре воды 102—104 °С. Согласно ГОСТ 16860-71 «Деаэраторы термические» изменение подогрева воды в деаэраторах должно быть не более 10—40 °С.

Разработана новая конструкция двухсту­пенчатых барботажных деаэраторов (типа ДА) атмос­ферного типа. Эти деаэраторы отличаются тем, что барботажное устройство в них располагается в нижней час­ти деаэрационной колонки. Колонка устанавливается на деаэрационный бак старой конструкции. Подвод хими­чески очищенной воды и конденсата осуществляется в верхнюю часть колонки, пар подводится в паровое про­странство деаэраторного бака со стороны, противопо­ложной колонке. Такой подвод пара обеспечивает на­дежную вентиляцию парового объема бака. Отвод воды из деаэратора осуществляется со стороны, противопо­ложной колонке.

Преимущества новых деаэраторов сравнительно с де­аэраторами типа ДСА: повышенная заводская готов­ность, снижение металлоемкости, упрощение монтажа, повышение эксплуатационной надежности, уменьшение коррозии деаэраторных баков. Общая высота по срав­нению с ДСА увеличилась на 600—700 мм.

Вакуумные деаэраторы применяются в основном в во­догрейных котельных.

Вакуумная деаэрационная установка представляет собой вакуумную колонку (деаэратор) и аккумулятор­ный бак, находящийся под атмосферным давлением.

Вакуумная колонка имеет две ступени дегазации: струйную и барботажную.

Подогретая вода поступает на верхнюю тарелку, ко­торая секционирована с таким расчетом, что при мини­мальных нагрузках работает только часть отверстий во внутреннем секторе. При увеличении нагрузки в работу включаются дополнительные ряды отверстий, это позво­ляет избежать гидравлических перекосов по воде и пару при колебаниях нагрузки. Под барботажный лист по­дается пар или перегретая вода (120—140°С), при вски­пании которой образуется паровая подушка и происхо­дит процесс парового барботажа.

Вакуумные деаэраторы укомплектованы охладителя­ми выпара, водо-водяными эжекторами, системой авто­матического регулирования и контроля и соответствую­щими регулирующими клапанами.

Дегазация воды химическим способом осуществляет­ся путем сульфигирования, т. е. введения в нагретую (до 80°С) питательную воду раствора сульфита натрия Na2S0.5. Этот способ по сравнению с термической дега­зацией более дорогой и поэтому не получил широкого распространения.

Способ обработки воды для конкретной котельной установки должен определяться специализированной (проектной, наладочной) организацией. Согласно требо­ваниям Правил по котлам все котлы паропроизводитель­ностью 0,7 т/ч и более должны быть оборудованы уста­новками для докотловой обработки воды.

В котельных с котлами паропроизводительностью ме­нее 0,7 т/ч установка водоподготовительных устройств не обязательна, но периодичность проведения очистки котлов должна быть такой, чтобы к моменту остановки котла на очистку толщина отложений на наиболее тея – лонапряженных участках его поверхности нагрева не превышала 0,5 мм.

Для каждой котельной с котлами паропроизводи­тельностью 0,7 т/ч и выше должна быть разработана про­ектной, наладочной или другой специализированной ор­ганизацией и утверждена администрацией предприятия инструкция (режимные карты) по водоподготовке. В ин­струкции должны быть указаны нормы качества пита­тельной и котловой воды для данной котельной уста­новки, режим непрерывной и периодической продувок, порядок выполнения анализов котловой и питательной воды и обслуживания водоподготовительного оборудо­вания, сроки остановки котла на очистку и промывку и порядок осмотра остановленных котлов. В необходимых случаях в инструкции следует предусматривать также проверку агрессивности котловой воды.

Чтобы исключить случаи питания котла сырой водой, на резервных линиях сырой воды, присоединенных к ли­ниям питательной воды, должны устанавливаться два запорных органа и контрольный кран между ними. За­порные органы следует опломбировать в закрытом поло­жении (контрольный кран открыт), а каждый случай питания котла сырой водой записывать в журнал по во – доподготовке с указанием причин.

1. Прямой баланс.Из прямого баланса, как правило, определяется расход топлива. Прямой баланс определяет, какое количество тепла мы должны затратить на образование пара в необходимых количествах. Например, i_пе – энтальпия перегретого пара на входе в парогенератор, зависит от условий питательной воды: либо подогрета, либо нет. Питательная вода подогрета за счет пара из турбины.

i’_к – энтальпия воды. Тогда количество тепла, требуемое для нагрева одного килограмма воды (пара) равно (i_пе – i’_к)D₀. Энтальпия воды не будет равна 30 ккал. Учет регенеративного подогрева (i_пе – i_пв) D₀.Если имеется продувка: от температуры питательной воды до температуры насыщения котла:

Промежуточный перегрев для прямоточного котла:

Количество тепла за счет сжигания топлива:

Отсюда определяем В:

В _{расх топлива} = [D₀ (i_пе – i’_пв) + D_пп (i_пп вых – i_пп вх )]/ Q p _р η_п/г (в относительных единицах) – прямой тепловой баланс парогенератора.

Обратный баланс.

Q₁ – полезно используемое тепло, а Q₁, Q₂,Q₃,Q₄,Q₅, Q₆ – тепловые потери или потери тепла;

Q₂ – потери с уходящего газа;

Q₃ – потери от химического недожога;

Q₄ – потери от физического недожога;

Q₅ – потери тепла в окружающую среду;

Q₆ – потери при жидком шлакоудалении.

Эти величины рассмотрим в относительном значении:

Q p _р/ Q p _р ∙ 100 = 100% = Q₁/ Q p _р ∙ 100 + Q_j/ Q p _р∙ 100.

1=q₁+ q_j

Из этого теплового баланса можно определить КПД парогенератора, q₁=η_п/г

Таком образом, КПД парогенератора равно η_п/г = 100% — q_j (в процентах) η_п/г = 1 — q_j (относительных единицах).

Определение КПД из обратного баланса: сумма потерь примерно 6-12%, поэтому КПД равно 88-94%.

Вопрос 2.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между.

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: