Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Теплофикационная вода
UFM удобен тем, что при поверках датчики не снимаются с трубопровода и при длительной работе на теплофикационной воде внутри не образуется осадок благодаря гладкому патрубку из нержавеющей стали, если диаметр патрубков датчиков меньше диаметра трубопровода. Датчик состоит из патрубка, с противоположных сторон которого имеются два стакана с пьезоэлементами. [48]
Предприятие при наличии бойлерной, в которой для приготовления горячей воды используется пар, не нуждается в теплофикационной воде для обогрева технологических трубопроводов. Это позволяет более рационально использовать теплоту и избавить предприятие от штрафов. [49]
Кроме добавка в состав питательной воды ТЭЦ входят многие потоки: производственный и турбинный конденсаты; конденсаты подогревателей сырой, подпиточной и теплофикационной воды ; вода из дренажных баков и баков низких точек и др. Целесообразно хотя бы периодическое проведение баланса составляющих питательной воды по железу и другим примесям для оценки влияния отдельных потоков на качество питательной воды. Например, конденсат баков нижних точек и дренажных баков в количественном балансе питательной воды может составлять всего несколько процентов. Однако содержание железа в этих конденсатах иногда достигает нескольких миллиграмм на килограмм. Нередко всякого рода изменения в схемах дренажных, конденсатных и других трубопроводов не находят отражения в технической документации, об этих изменениях забывают, что затем затрудняет оперативный поиск источника ухудшения качества питательной воды. О важности учета многих элементов тепловой схемы свидетельствуют, в частности, такие примеры. На одной ТЭЦ периодически нарушалось качество питательной воды по всем показателям, кроме жесткости, причем персонал не смог своевременно выяснить причину такого нарушения. Оказалось, что периодически из-за неисправности регулятора уровня расширитель непрерывной продувки переполнялся и котловая вода поступала в деаэраторы. В другом случае на заполнение гидрозатвора деаэратора в качестве резерва была подведена сырая вода, что приводило к повышению жесткости питательной воды. Иногда дренажи схем парового отопления заводят только в дренажные баки, так что при опрессовке этих схем сырой водой последняя поступает в цикл питания котлов. В ряде случаев моющие растворы из схемы химической очистки попадали в питательный тракт работающих котлов в результате установки арматуры ( вместо видимого разрыва) между промывочной и эксплуатационной схемами. Перечень таких и подобных нарушений, к сожалению, довольно значителен. [54]
Циркуляция всех потоков для орошения осуществляется насосами через теплообменники для подогрева нефти ( третье орошение служит также для подогрева теплофикационной воды ) и холодильники. [57]
Турбоагрегаты с ухудшенным вакуумом У обусловливают минимальные капитальные затраты на ТЭЦ, так как использование конденсаторов турбин для подогрева теплофикационной воды позволяет отказаться от установки соответствующих теплофикационных подогревателей. Кроме того, такие агрегаты вырабатывают наибольшее количество теплофикационной электроэнергии на покрытие заданной тепловой нагрузки ТЭЦ с низкотемпературной характеристикой. [58]
Подача воды теплофикации и утилизации
Теплофикационная вода(ТФВ) предназначена для обогрева трубопроводов, уровнемеров, датчиков измерения расхода и давления импульсных линий и шкафов приборов КИП установки (за исключением вакуумного блока) с автономной схемой циркуляции подогретой теплофикационной воды. Подогрев ТФВ воды происходит за счет тепла выводимой фракции керосиновой 180-230 о С, в теплообменнике Т-27, фракции 360-580 °С вакуумного газойля, в теплообменнике Т-39 или третьего циркулирующего орошения (III ЦО колонны К-2) в теплообменнике Т-31. А в период зимнего простоя установки подогрев ТФВ производится теплом конденсации водяного пара 7 ати в этих же теплообменниках.
Циркуляция теплофикационной воды происходит по схеме:
выкид Н-51/3,4 à Т-27 (Т-39 или Т-31) à прямой коллектор теплофикационной воды à гребенки прямой подачи à тепло спутники à
гребенки возврата à обратный коллектор à прием Н-51/3,4.
Утилизационная вода(УТВ) предназначена для обогрева трубопроводов, уровнемеров, датчиков, импульсных линий и шкафов приборов КИП вакуумного блока, а также нагрева питательной воды котлов-утилизаторов в теплообменнике Т-51. Схема циркуляции подогретой
утилизационной воды работает также автономно.
Подогрев УТВ воды происходит также за счет тепла выводимой фракции керосиновой 180-230 о С, в теплообменнике Т-27, фракции 360-580 °С вакуумного газойля, в теплообменнике Т-39 или третьего циркулирующего орошения (III ЦО колонны К-2) в теплообменнике Т-31. В период зимнего простоя установки подогрев УТВ производится теплом конденсации водяного пара 7 ати в этих же теплообменниках.
Циркуляция утилизационной воды происходит по схеме:
выкид Н-51/1,2 à Т-27 (Т-39, Т-31) à прямой коллектор утилизационной воды à гребенки прямой подачи à тепло спутники вакуумного блока à
гребенки возврата à обратный коллектор à Т-51 à прием насосов Н-51/1,2.
Подпитка системы утилизационной воды производится химочищенной питательной водой котлов-утилизаторов от насосов Н-50/1,2 по схеме:
— выкид Н-50/1,2 à клапан-отсекатель (SV 2599) à регулятор давления (PIRCSA HH L 1170) à линия приема насосов Н-51/1,2. Клапан-отсекатель
(SV 2599) закрывается при повышении давления в линии приема насосов до 8 кгс/см 2 и открывается принудительно по месту (вручную) при снижении
(PIA H L 2308) на линии нагнетания насосов Н-51/1,2. Температура утилизационной воды в приемном коллекторе насосов Н-51/1,2 измеряется термопарой (TIR 2149) и поддерживается регулированием байпасной запорной арматурой теплообменников (до 150 о С).
Промтеплофикационная вода(ПТВ) предназначена для обогрева трубопроводов, уровнемеров, датчиков и импульсных линий и шкафов приборов КИП установки Мерикат II/Аквафайнинг. Подача (ПТВ) воды производится с заводского кольца.
Теплофикация
Теплофикация – комбинированная выработка на ТЭС электроэнергии и теплоты для бытовых и технологических нужд за счет отбора и использования отработавшего пара на базе централизованного теплоснабжения.
Имеется возможность повысить эффективность паросиловой установки путем увеличения, а не уменьшения давления и температуры за турбиной до такой величины, чтобы отбросную теплоту (которая составляет более половины всего количества теплоты, затраченной в цикле) можно было использовать для отопления, горячего водоснабжения и различных технологических процессов (рис. 1.28).
Рис. 1.28. Схема установки для совместной выработки тепловой и электрической энергии:
Рис. 1.29. Теплофикационный цикл в Т-s диаграмме
С этой целью охлаждающая вода, нагретая в конденсаторе К, не выбрасывается в водоем, как в чисто конденсационном цикле, а прогоняется через отопительные приборы теплового потребителя ТП. Охлаждаясь в них, отдает полученную в конденсаторе теплоту. В результате станция, работающая по такой схеме, одновременно вырабатывает и электрическую энергию, и теплоту. Такая станция называется теплоэлектроцентралью (ТЭЦ).
Пар с давлением 0,1 – 0,2 МПа используют для отопления и ГВС. Пар с давлением 0,15 – 0,5 МПа используют для технологических целей.
Термический КПД установки с противодавлением получается ниже, чем конденсационной установки, т. е. в электроэнергию превращается меньшая часть теплоты топлива. Зато общая степень использования этой теплоты становится значительно большей, чем в конденсационной установке. В идеальном цикле с противодавлением теплота, затраченная в котлоагрегате на получение пара (площадь 1-7-8-4-5-6), полностью используется потребителями. Часть ее (площадь 1-2-4-5-6) превращается в механическую или электрическую энергию, а часть (площадь 2-7-8-4) отдается тепловому потребителю в виде теплоты пара или горячей воды.
При установке турбины с противодавлением каждый килограмм пара совершает полезную работу 
и отдает тепловому потребителю количество теплоты 
Степень использования теплоты в теплофикационной установке возрастает:
.
Мощность установки по выработке электроэнергии 
и ее тепловая мощность 
пропорциональны расходу пара D, т. е. жестко связаны. Это неудобно на практике, ибо графики потребности в электроэнергии и теплоте почти никогда не совпадают.
Чтобы избавиться от такой жесткой связи, на станциях широко применяют турбины с регулируемым промежуточным отбором пара (рис. 1.30).
Рис. 1.30. Установка турбины с регулируемым отбором пара
Такая турбина состоит из двух частей: части высокого давления (ЧВД), в которой imp расширяется от давления p1 до давления ротб, необходимого для теплового потребителя, и части низкого давления (ЧЦД), где пар расширяется до давления р2 в конденсаторе. Через ЧВД проходит весь пар, вырабатываемый котлоагрегатом. Часть его Dотб (при давление ротб) отбирается и поступает к тепловому потребителю ТП. Остальной пар в количестве DK проходит через ЧНД в конденсатор К. Регулируя соотношения между Dотб и Dк, можно независимо менять как тепловую, так и электрическую нагрузки турбины с промежуточным отбором, чем и объясняется их широкое распространение на ТЭЦ. При необходимости предусматриваются два и более регулируемых отбора с разными параметрами пара.
Наряду с регулируемыми каждая турбина имеет еще несколько нерегулируемых отборов пара, используемых для регенеративного подогрева питательной воды, существенно повышающего термический КПД цикла.
Дата добавления: 2015-08-11 ; просмотров: 3313 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Теплофикационная вода
В условиях налаженной в СССР обработки теплофикационной воды коррозирующее действие ее на сталь практически незначительно. [16]
Например, для измерения расхода водяного пара теплофикационной воды обычно сооружают специальные тепловые пункты, в которых предусматривают участок паропровода ( теплопровода) с диафрагмой. В тепловом пункте размещают импульсные линии и первичные контрольно-измерительные приборы. [19]
Закрытая система имеет два контура: контур греющей теплофикационной воды и контур нагреваемой местной водопроводной воды. Оба контура не связаны между собой, так как вода нагревается в водоводяных подогревателях. В открытых системах теплофикацирн-ная есть и внутренняя сеть горячего водоснабжения едины и гидравлически связаны. [22]
Гидравлическая и тепловая регулировки систем обогрева трубопроводов теплофикационной водой сложны и не стабильны, в результате в энергосистему вода возвращается с более высокой, чем предусмотрено графиком, температурой, что увеличивает стоимость обогрева системы. [23]
Автоматизация установок горячего водоснабжения дает возможность снижения расхода теплофикационной воды в холодные дни, когда температура воды в сети повышается. [24]
Магистральные сети и источники с целью оптимизации расхода теплофикационной воды оснащаются средствами автоматизации гидравлического режима и регулирования производительности сетевых насосов для перевода СЦТ в режим качественно-количественного регулирования. [25]
Предприятие-абонент, получающее из энергосистемы ( ТЭЦ) прямую теплофикационную воду с определенной температурой, зависящей от температуры окружающего воздуха, обязано ее вернуть в виде так называемой обратной теплофикационной воды с температурой, не выше оговоренной в типовом договоре на отпуск тепловой энергии, заключенным между энергосистемой и потребителем теплоты. [27]
События
Вода и теплоснабжение
К.А. Орлов, к.т.н., и.о. заведующего кафедрой теоретических основ теплотехники им. Вукаловича
В.Ф. Очков, д.т.н., профессор, НИУ «МЭИ», г. Москва
Считается, что врачебная ошибка скажется на пациенте довольно скоро. Ошибки же, к примеру, педагогов, могут дать о себе знать через несколько лет, а то и десятилетий. Но от этого они не перестают быть менее опасными… Чтото подобное можно сказать и о теплоснабжении. Ошибки теплотехников, как правило, сказываются сразу же после пуска системы теплоснабжения. Ошибки же химиковэнергетиков могут проявиться не сразу, а через несколько недель, месяцев или даже лет. Но их последствия могут быть не менее тяжелыми. Более того, «мина замедленного действия», связанная с химией теплоносителя, может «взорваться» в самое неподходящее для аварии время.
Основным теплоносителем системы теплоснабжения (и рабочим телом на ТЭЦ, которые в крупных городах являются ее ключевым «звеном») является вода [1]. Она имеет высокую теплоемкость, сравнительно низкую вязкость, недорога, нетоксична и обладает рядом других, удобных для теплоснабжения, свойств. Но главное – она доступна практически в любой точке земного шара.
Вопрос в другом – в качестве воды, ее пригодности быть теплоносителем в системах теплоснабжения.
Химическая формула воды известна каждому: «Сапоги мои того – пропускают аш два о!». Но вода, если даже не учитывать взвешенные и растворенные в ней вещества, – это не простая механическая смесь молекул Н2О, а сложный «полимер», в котором молекулы за счет водородных связей образуют ассоциаты (нестойкие соединения), что и определяет ее уникальные физико-химические свойства.
Так, максимальная плотность воды при атмосферном давлении имеет место при 4°С, а лед (твердая фаза воды) имеет больший удельный объем, чем вода. Еще одно уникальное свойство воды, связанное с ее структурой и очень мешающее ее использованию как теплоносителя, – это высокая способность воды к растворению различных газов и твердых веществ, в частности – различных солей.
Растворимость многих твердых веществ в воде сильно зависит от температуры. Поэтому такие вещества могут в одних местах теплосети растворяться, а в других – выпадать в осадок.
Исходная (сырая) вода
Состав примесей, которые присутствуют в воде, идущей на заполнение и подпитку систем теплоснабжения, зависит как минимум от трех факторов:
1) места забора воды;
2) времени года забора воды;
3) способов подготовки воды перед ее подачей в систему теплоснабжения.
Для систем теплоснабжения используются либо открытые источники (реки, пруды, озера), либо закрытые (подземные артезианские скважины), а также различные технические (сточные) воды производств. В любом случае подготовка «сырой» воды является неотъемлемой частью технологического процесса в любой котельной или ТЭЦ, обходится довольно дорого, поэтому ведется жесткий контроль за ее расходом.
Итак, поговорим о природной воде как о сырье для подпитки теплосетей.
Все мы со школьной скамьи помним о круговороте воды в природе (рис. 1).
На рис. 1 не хватает еще одной стрелочки, ведь вода, выпавшая на землю в виде дождя, может стекать в открытые водоемы, минуя стадию подземной фильтрации и захватывая с поверхности разный «мусор»: остатки растений, частички почвы, минеральные, органические удобрения и прочее.
Вода же, прошедшая стадию подземной фильтрации, с одной стороны, освобождается от поверхностного «мусора», а с другой – обогащается солями, присутствующими в подземных пластах.
Продолжительность подземной фильтрации поверхностной воды может достигать десятков лет. За это время органические примеси поверхностной воды, микроорганизмы и бактерии в присутствии растворенного кислорода успевают медленно окислиться («сгореть») и разложиться на воду Н2О и углекислый газ СО2.
Чтобы представить состав воды, прошедшей подземную фильтрацию, можно взять в руки бутылку с минеральной водой из ближайшего магазина и взглянуть на ее этикетку (лабораторный анализ химического состава воды проводится официально для каждого источника теплоснабжения, и его данные являются определяющими в выборе системы водоподготовки) (рис. 2).
В почве много известняка, состоящего преимущественно из карбоната кальция CaCO3, которым обогащаются подземные воды. Эта труднорастворимая соль и составляет львиную долю накипи и отложений на теплопередающих поверхностях бойлеров и котлов – как некий привет из глубин земли.
В подземных пластах содержатся также соли магния и сульфаты, да и идиома «соль земли» имеет четкое гидрологическое обоснование – наличие в почве вкраплений каменной соли – галита (NaCl), которая обогащает воду катионами натрия Na+ и анионами хлора Cl–. Обогащается вода и сульфатами. Углекислый газ, образуемый в воде (см. выше), слегка подкисляет воду и превращает карбонат-ион CO32– в бикарбонат-ион HCO3–. Соли, попадающие в воду, диссоциируют (распадаются) на катионы и анионы.
Итак, основные катионы в воде – это катионы натрия Na+, кальция Са2+ и магния Mg2+; основные анионы – это хлориды Cl–, сульфаты SO42− и гидрокарбонаты НСО3–. Суммарное содержание катионов кальция и магния в природной воде – это ее жесткость. Она измеряется в ммоль/cм3 (старая единица – мг-экв/л) (моль – количество положительных зарядов катионов Са2+ и Mg2+, равное числу Авогадро (6,02∙1023). – Прим. авт.).
Но жесткость (катионы кальция и магния) воды – это одна из «половинок» накипи. Вторая – это анионы, однако не все: так, раствор хлористого кальция или магния накипи не дает.
А какие анионы в воде формируют накипь на теплопередающих поверхностях?
Это, в первую очередь, гидрокарбонат НСО3–. При нагреве воды он разлагается и переходит в форму карбоната СО32–, который, соединяясь с катионами кальция, образует низкотемпературную «карбонатную накипь» СaCO3. Этот процесс интенсифицируется при кипении и испарении воды. При испарении может образовываться также высокотемпературная накипь –
сульфат кальция CaSO4 и гидроокись магния Mg(OH)2.
Основные методы по предотвращению накипеобразования
Прежде всего, природную воду необходимо умягчить. Основным способом умягчения воды для теплосетей является на сегодня метод ионного обмена, в частности Na-катионирование. В этом случае вода пропускается через фильтр, заполненный синтетической органической смолой, которая способна обменивать свои ионы на ионы из окружающего их раствора: ионы кальция и магния будут задержаны, а вместо них в воду будут пущены катионы натрия. Такие ионообменные фильтры нужно периодически регенерировать – пропускать через них раствор хлористого натрия NaCl (поваренной соли), выдавливающий из фильтра катионы кальция и магния и заменяя их на катионы натрия.
В некоторых случаях исходную сырую воду при этом могут дополнительно подвергать предочистке – известкованию и коагуляции 2.
Известкование – это добавление в воду гашеной извести Са(ОН)2, что приводит к снижению ее щелочности (содержание бикарбонатов) и (побочно) жесткости («клин клином вышибают!).
Для коагуляции коллоидных примесей воды в нее добавляют сульфат алюминия или железа. Эти соединения образуют новые коллоиды, которые «сцепляясь» с «природными органическими», образуют шлам, который отделяется от воды. Кстати говоря, коллоидные взвешенные примеси воды могут выступать в качестве центров кристаллизации в толще потока воды и «отбирать» накипь у теплопередающих поверхностей (и такие способы водоподготовки уже находят применение в системах ХВП современных источников. – Прим. ред.). Но при этом необходимо учитывать, что наличие коллоидных примесей недопустимо в случае открытой схемы ГВС или для нужд ХВС.
В воде можно оставить кальций и магний, убрав из нее второй источник низкотемпературной накипи – бикарбонаты – путем известкования воды (см. выше), но это можно сделать и простым подкислением воды – добавляя в нее соляную или серную кислоту. Бикарбонаты превратятся в углекислый газ, который можно удалить из воды посредством отдувки в декарбонизаторе. Но подкисление – это очень рискованная технология борьбы с накипью: при незначительном превышении необходимой дозы кислота в теплоносителе вызовет интенсивную коррозию трубопроводов тепловой сети – антипод накипеобразования. Специалисты нередко сталкиваются с тем, что после химических промывок в теплосети или системе отопления начинается утечка. Здесь бывает трудно разобраться, что явилось причиной этого крайне нежелательного явления – коррозия металла под действием кислоты или растворение «пробок» накипи в прокорродировавшей трубе. Причиной коррозии также могут быть и неаккуратно проведенные химические промывки оборудования в целях удаления накипи. Кислота снимает с металла защитную оксидную пленку, которую обязательно нужно восстанавливать после обработки поверхностей теплообмена кислотой – пассивировать металл.
Растворенный кислород и углекислота также являются причиной коррозии металла систем теплоснабжения. Поэтому подпиточную воду приходится подвергать химической или термической дегазации.
Но основной способ борьбы с отложениями на теплопередающих поверхностях можно кратко описать рекламным слоганом: «*** – пусть машина служит долго!»: в циркулирующую в теплосети воду часто добавляют фосфаты и другие реагенты, присутствие которых в воде приводит к тому, что блокируются центры кристаллизации для выпадения твердой фазы накипи на теплопередающих поверхностях (в частности, подогревателях сетевой воды и ГВС). Такие присадки по своей сути – это поверхностно-активные вещества, которые обволакивают поверхности и препятствуют отложениям на них. Эти присадки могут быть патентованными или непатентованными, но они могут быть достаточно дорогими и вредными для окружающей среды, чтобы заставлять думать об их оптимальных дозах [5].
Способы безреагентной борьбы с накипью
Описанные выше способы борьбы с накипью основаны на использовании различных реагентов. А где реагенты, там и нежелательные стоки. Кроме того, реагентные способы требуют довольно сложных дозирующих устройств, регулировки и контроля. Из-за этого взоры теплотехников обращаются к безреагентным способам предотвращения накипеобразования.
Существует ряд так называемых «самоочищающихся» теплообменников.
Например, погружные ТО, в которых греющий элемент представляет собой спиральную трубку с греющим паром, которая периодически, при повышении давления в ней, слегка распрямляется и сбрасывает с себя накипь, которую, в свою очередь, продувают из ТО, или кожухотрубчатые теплообменники с профилированными трубками, в которых поток среды «турбулизируется» (то есть закручивается) и таким образом не дает оседать накипи на стенках. Также поверхности теплообмена могут обрабатывать специальными покрытиями, к которым отложения не «прикипают».
К безреагентным методам снижения накипеобразования можно отнести и мембранные методы подготовки сырой воды для подпитки теплосетей. Мембраны позволяют задерживать грубодисперсные и коллоидные примеси воды (ультрафильтрация), микроорганизмы, бактерии, а также ионы растворенных солей (обратный осмос). Но эта технология еще достаточно дорога для большинства теплоснабжающих организаций, которые пока обходятся отстойниками, осветлителями и фильтрами – механическими и Na-катионитными. Некоторые же специалисты считают, что обратный осмос –
процесс полного обессоливания воды, который необходим для энергетических паровых котлов высокого давления, излишен для тепловых сетей и паровых котлов низкого давления. С этим можно поспорить: кардинальный способ полной ликвидации накипеобразования – это устранение любых потерь воды в теплосетях, заполненных обессоленной водой. Для этого, в частности, нужно перейти на бессальниковые насосы и прочее «плотное» оборудование. Но в этом случае в качестве теплоносителя лучше использовать не воду, которая при возникновении аварийной ситуации может замерзнуть и разорвать нашу «плотную» систему, а альтернативные теплоносители. «Охлаждающие и греющие жидкости» кондиционеров, холодильников и прочего подобного оборудования, кстати, содержат и смазочные компоненты, а также ингибиторы коррозии.
Сюда же можно отнести и магнитную обработку воды, но это отдельная тема для статьи [6].
От правильно налаженной системы водоподготовки часто зависит работа всех звеньев тепловой сети. При этом специалистам важно не только знать технологические особенности и работу оборудования ХВО своего предприятия, но иметь представление о механизмах, влияющих на качество воды в процессе ее подготовки для систем отопления и ГВС.