Телефон: +7 (383)-202-16-86

Статья опубликована в рамках: VIII Международной научно-практической конференции «Инновации в науке» (Россия, г. Новосибирск, 11 апреля 2012 г.)

Наука: Технические науки

Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции, Сборник статей конференции часть II

Библиографическое описание:
Борисова Н.В., Никитин М.Н. ВНЕДРЕНИЕ ВАКУУМНО-КАВИТАЦИОННОГО МЕТОДА ДЕАЭРАЦИИ ПОДПИТОЧНОЙ ВОДЫ // Инновации в науке: сб. ст. по матер. VIII междунар. науч.-практ. конф. Часть I. – Новосибирск: СибАК, 2012.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов
Статья опубликована в рамках:
 
 
Выходные данные сборника:

 

ВНЕДРЕНИЕ ВАКУУМНО-КАВИТАЦИОННОГО МЕТОДА ДЕАЭРАЦИИ ПОДПИТОЧНОЙ ВОДЫ

Борисова Наталия Владимировна

ассистент, СамГТУ, г. Самара

E-mail: natallliyaborisova@yandex.ru

Никитин Максим Николаевич

ассистент, СамГТУ, г. Самара

E-mail: nikitin-pro@mail.ru

 

Центральная отопительная котельная (ЦОК) Самарской ГРЭС Волжской территориальной генерирующей компании снабжает теплом ряд микрорайонов г. Самара. Система теплоснабжения открытого типа, теплота используется на отопление и горячее водоснабжение жилых зданий и коммунально-бытовых объектов. Теплопроизводи­тельность ЦОК составляет 600 Гкал, проектная величина подпитки теплосети — 2000 т/ч. По первоначальному проекту подготовка подпиточной воды осуществлялась по следующей схеме [1, с. 39]:

  1. частичное умягчение воды на Н-катионитных фильтрах при «голодной регенерации»;
  2. освобождение воды от СО2 в декарбонизаторах;
  3. подогрев воды до температуры 60÷80 °С в поверхностных подогревателях типов ОГ-130 и МВН 2052-36 горячей сетевой водой;
  4. деаэрация воды в вакуумных деаэраторах паром, образующимся из перегретой воды.

Одним из недостатков в работе ЦОК была плохая деаэрация подпиточной воды [2, с. 40]. Причина заключалась в том, что в соответствии с проектом на ЦОК были установлены деаэраторы типа ДСА (атмосферного типа), рассчитанные на подвод в качестве греющего теплоносителя пара от постороннего источника. Однако в действительности деаэрация подпиточной воды осуществлялась под вакуумом с помощью собственного пара, образующегося при вскипа­нии перегретой воды. Деаэрация воды в таких деаэраторах происходи­ла недостаточно глубоко. Вследствие этого качество подпиточной воды по содержанию СО2 и О2 в 2÷3 раза превышало нормируемые ПТЭ величины. Особенно ухудшалось качество деаэрированной воды при нагрузках деаэраторов близких к номинальным. Такое положение вело к интенсивной коррозии трубопроводов тепловых сетей и оборудования котельной. Проведенные в 1973 году работы по наладке режимов деаэрации, желаемых результатов не дали. Было принято решение выполнить реконструкцию деаэраторов ЦОК Самарской ГРЭС. Для этих целей применен вакуумно-кавитационный способ деаэрации химически очищенной воды, разработанный кафедрой ТЭС СамГТУ, и основанный на использовании явления кавитации в движущемся потоке жидкости.

Принцип работы вакуумно-кавитационного деаэратора заклю­чается в том, что перегретая деаэрируемая вода вскипает при падении статического давления вследствие увеличения скорости движения потока воды в сопле, присоединённому к корпусу деаэратора, и состоящему из последовательно расположенных конфузорного, цилин­дрического и диффузорного участков, причем паровые пузырьки воз­никают в конфузорном участке сопла, на выходе из цилиндрического участка происходит вскипание воды во всем её объёме, и пароводяная смесь разгоняется до скорости звука, а в диффузорном участке ско­рость пароводяного потока становится сверхзвуковой, вследствие снижения давления в потоке до давления в корпусе деаэратора. [3, с. 48]

Опытно-промышленная установка вакуумно-кавитационной деаэрации (ВКД), была разработана и выполнена с использованием бака-аккумулятора деаэратора № 4. Бак-аккумулятор имеет полезную ёмкость 75 м3, длину — 11,5 м, диаметр — 3,2 м. На баке установлены 2 деаэрационные колонки типа ДСА-300. Деаэратор подвергался следующему переоборудованию [1, с. 39]:

  1. Деаэрируемая вода подводилась в паровой объем бака через сопла переменного поперечного сечения — кавитационно-разгонные устройства (КРУ), патрубки ввода деаэрируемой воды в колонки были заглушены.
  2. КРУ с помощью фланцев прикреплены к патрубкам dу=300 мм, ввареным в обе торцевые стенки бака. На каждом баке-аккумуляторе установлены 4 КРУ, по два с каждого торца. Расстояние между осями соседних по торцу КРУ по горизонтали составляет 1000 мм, расстояние по вертикали между осями КРУ и осью бака — 1000 мм.
  3. Проложен трубопровод dу=200 мм для подвода деаэрируе­мой воды к КРУ.
  4. Для измерения расхода воды через КРУ на трубопроводах установлены измерительные шайбы (диафрагмы).
  5. В баке установлены три поворотных пароотборника для отбора проб деаэрируемой воды из движущегося в паровом прост­ранстве бака пароводяного потока с целью контроля десорбции по длине потока.
  6. Поверхностный подогреватель заменен на подогреватель смешивающего типа.

На опытно-промышленной установке, реализуемой метод ВКД, был выполнен ряд исследований, направленный на изучение влияния конструктивных и режимных факторов на конечный результат действия установки — на остаточное содержание кислорода и свобод­ной углекислоты в деарированной воде. Программа исследований включала следующие мероприятия [1, с. 39]:

  1. Исследование зависимости глубины дегазации от угла раскрытия сопел.
  2. Исследование зависимости глубины деаэрации от диаметра КРУ и длины кавитационной трубы.
  3. Исследование зависимости глубины деаэрации от длины свободной струи в баке-аккумуляторе.
  4. Исследование зависимости глубины деаэрации от уровня деаэрированной воды в баке- аккумуляторе.
  5. Исследование зависимости глубины деаэрации от условий ввода двухфазной струи в бак.
  6. Исследование зависимости глубины деаэрации от степени перегрева деаэрируемой воды.
  7. Исследование зависимости глубины деаэрации от температуры воды перед КРУ.

Для исследования зависимости глубины дегазации от диаметра КРУ, длины кавитационной трубы и угла раскрытия сопла был разработан КРУ-50-4,5, где dу=50 — условный диаметр кавитационной трубы и меньший диаметр сопла, α=4,5° — угол раскрытия сопла,(кавитационная труба 57х3,5 мм, длинной l=1983 мм).

Испытания показали, что КРУ-80-4,5 позволяет снизить содержание кислорода до 10÷50 мкг/кг, однако такое снижение было неустойчиво, имелись проскоки О2 до 400 мкг/кг. По углекислоте нормы ПТЭ не выдерживались. Дальнейшие испытания данного КРУ позволили добиться глубокой дегазации деаэрируемой воды за счёт изменения длины кавитационной трубы. Результаты испытаний КРУ-80-4,5, снабжённого кавитационной трубой длинной 210 мм, приведены в таблице1. Во всех последующих испытаниях использовалось данное КРУ с длинной кавитационной трубы 210 мм.

 

Таблица 1

Результаты испытаний КРУ-80-4,5

G, т/ч

t, °С

tД, °С

tПЕР, °С

рД, кгс/см2

ССО2, мкг/дм3

СО2, мкг/дм3

255

74

69,6

4,4

0,31

0

10

255

74

70,3

3,7

0,32

0

10

200

77

71,8

5,2

0,34

0

10

200

76,5

71,7

4,8

0,34

0

10

160

72

66

6

0,27

0

10

 

* Примечание: концентрация СО2 в химочищенной воде 2200—2800 мкг/дм3.

 

Исследования зависимости глубины деаэрации от длины свобод­ной струи в баке-аккумуляторе показали, что весьма глубокая дегазация обеспечивается в паровой струе протяжённостью не более 3,5 м.

Для определения зависимости эффективности деаэрации от уровня деаэрированной воды в баке-аккумуляторе (уровень воды отсчитывался от геометрической оси КРУ) замерялось расстояние (по вертикали) от оси КРУ до уровня воды hКРУизмерялось водоуказатель­ным стеклом. Испытания показали:

  1. Уменьшение hКРУ от 1000 до 500 мм не влияет на глубину дегазации.
  2. Уменьшение hКРУ сверх 500 мм вызывает небольшое увеличение концентрации О2 , но в пределах норм ПТЭ.
  3. Уменьшение hКРУ до 300÷350 мм ведет к резкому возрастанию концентрации О2 и СО2 . При этом нормы ПТЭ превышаются в 1,5÷2 раза.
  4. Увеличение hКРУ свыше 1000 мм, т. е. снижение уровня воды ниже оси бака не влияет на глубину дегазации.

Испытания, проведенные для исследования зависимости глубины деаэрации от условий ввода двухфазной струи в бак позволили сделать вывод, что качественная деаэрация обеспечивается при любой схеме работы, установленных на баке-аккумуляторе КРУ (одно КРУ, два КРУ на одной стороне бака, два КРУ по диагонали, два КРУ на проти­воположных сторонах бака с общей для КРУ осью), в т. ч. когда деаэрируемая вода подаётся ко всем КРУ (максимальная производи­тельность деаэратора перегретой воды).

Испытания деаэратора по определению зависимости глубины деаэрации от степени перегрева деаэрируемой воды показали, что результат дегазации существенно зависит от степени перегрева ∆tПЕР, представляющей собой разность между температурой воды перед КРУ и температурой насыщения, соответствующей абсолютному давлению в баке-аккумуляторе. Так, для обеспечения глубокой дегазации (О2 — 10 мкг/кг, СО2 — отсутствует), необходимо, чтобы степень перегрева ∆tПЕР была не менее 3,5°C. Если ∆tПЕР<3,5°C, то в интервале значений ∆tПЕР=0÷2°Cостаточные концентрации О2 и СО2 меньше исходных в 5÷10 раз. При ∆tПЕР=2÷3,5°Cглубина дегазации возрастает, однако нормы ПТЭ не выполняются. При увеличении ∆tПЕР>3,5÷4°C, достигалась дегазация по О2 до10 мкг/кг, СО2  — отсутствовала. Дальнейшее увеличение степени перегрева не влияют на глубину дегазации [2, с. 112].

Влияние температуры воды на эффективность деаэрации в явном виде не прослеживается. Однако имеется связь между температурой воды и качеством деаэрации, которое является следствием косвенных факторов, а именно необходимости достижения ∆tПЕР не менее 3,5°C, которая в свою очередь при неизменной температуре деаэрируемой воды перед КРУ зависит от абсолютного давления в баке-аккумуляторе, поддерживаемого эжекторами. В условиях опытно-промышленной установки эжекторы деаэратора № 4 создавали вакуум не глубже 0,77 кгс/см2 , которому соответствует абсолютное давление 0,23 кгс/см2.

 

Список литературы:

  1. Кудинов А. А., Зиганшина С. К., Борисова Н. В. и др. Исследование режимов работы вакуумно-кавитационных электрических станций Самарской ГРЭС // Электрические станции. 2011. № 2. С. 38—42.
  2. Кудинов А. А., Зиганшина С. К., Борисова Н. В. и др. Вакуумно-кавитационный деаэратор центральной отопительной котельной Самарской ГРЭС // Повышение энергоэффективности зданий и сооружений: межвузовский сб. научн. трудов СГАСУ, вып. № 5. Самара, 2010. С. 109—115.
  3. Соколов Б. А. Устройство и эксплуатация оборудования газомазутных котельных. М.: Академия, 2007. 304 с.
  4. Таран М. А. Водоподготовка и водно-химические режимы в теплоэнергетике. Омск: ОмГТУ, 2005. 384 с.
Проголосовать за статью
Дипломы участников
У данной статьи нет
дипломов

Оставить комментарий