El agua de alimentación en el tambor se mezcla con agua de caldera y se suministra a través de bajantes sin calefacción a los colectores inferiores, desde donde se distribuye a través de tuberías de malla calentadas. El proceso de formación de vapor comienza en las tuberías de criba, y la mezcla de vapor y agua del sistema de criba a través de las tuberías de suministro de vapor ingresa nuevamente al tambor, donde se separan el vapor y el agua. Este último se mezcla con agua de alimentación y nuevamente ingresa a las bajantes, y el vapor fluye a través del sobrecalentador hacia las turbinas. Así, el agua se mueve en un círculo vicioso formado por tuberías calentadas y no calentadas. Como resultado de la repetida circulación de agua con formación de vapor, el agua de la caldera se evapora, es decir, concentración de impurezas contenidas en él. Un aumento incontrolado de impurezas puede provocar un deterioro de la calidad del vapor (debido al arrastre gota a gota del agua de la caldera y su formación de espuma) y a la formación de depósitos en las superficies calefactoras. Para prevenir estos procesos, se proporcionan una serie de medidas:
- Dispositivos de evaporación por etapas y separación intracaldera para mejorar la calidad del vapor generado.
- Tratamiento correctivo del agua de caldera (fosfatado y aminación) para reducir la cantidad de depósitos y mantener el pH de los vapores de acuerdo con las normas PTE.
- El uso de purgas continuas y periódicas para eliminar el exceso de sales y lodos.
- Conservación de calderas durante las paradas de verano.
Evaporación por etapas
La esencia de este método es dividir la superficie de calentamiento, los colectores y los tambores en varios compartimentos, cada uno de los cuales tiene sistema independiente circulación.
El agua de alimentación se suministra al tambor superior de la caldera, que forma parte del compartimento limpio. El compartimento limpio suele producir hasta el 75-80% del volumen total de vapor. Mantiene un cierto y bajo contenido de sal en el agua de la caldera debido al aumento del soplado en los compartimentos de sal. El vapor del compartimento limpio es de calidad satisfactoria. El agua de caldera procedente de los compartimentos de sal tiene un alto contenido en sal. El vapor de los compartimentos de sal será de baja calidad y requerirá una buena limpieza, pero no mucha: 20-25%, por lo que la calidad general del vapor será satisfactoria. La evaporación por etapas se lleva a cabo mediante ciclones remotos, que son compartimentos de sal. El compartimento limpio es el tambor de la caldera. El agua de purga del tambor de la caldera ingresa instalado cerca con un tambor ciclónico, para lo cual esta agua es nutritiva. El ciclón tiene un circuito de circulación independiente y libera vapor al tambor de la caldera. El soplado se realiza únicamente desde el ciclón.
Para reducir el arrastre de gotas, es decir Humedad del vapor, en los tambores y ciclones de las calderas de baja y media presión, se proporcionan varios dispositivos de separación en forma de eliminadores de vapor, tabiques ranurados, rejillas y tanques de vapor instalados frente al tubo de salida de vapor. Su acción se basa en la separación mecánica del vapor debido a fuerzas de inercia, fuerzas centrífugas, humectación y tensión superficial. Todo esto permite separar las gotas de agua capturadas por el vapor del espacio de vapor.
Tratamiento correctivo del agua de caldera.
EN calderas de vapor Con una alta tasa de evaporación y volúmenes de agua relativamente pequeños, la concentración de sales en el agua de la caldera aumenta tanto que incluso con una dureza insignificante agua de alimentación Existe peligro de formación de incrustaciones en la superficie calefactora. Por lo tanto, en las calderas el “ablandamiento adicional” se suele realizar mediante fosfatación, es decir, Tratamiento corrector del agua de caldera con fosfatos: fosfato trisódico, tripolifosfato sódico, fosfato diamónico, fosfato amónico, fosfato triamónico.
fosfatadoCuando se disuelve fosfato trisódico o tripolifosfato de sodio en una solución correctora, se forman iones Na+ y PO43. Estos últimos forman un complejo insoluble con el catión calcio del agua de la caldera, que precipita en forma de lodo de hidroxiapatita, que no se adhiere a la superficie de calentamiento y se elimina fácilmente de la caldera con agua de purga. Al mismo tiempo, mediante la fosfatación se puede mantener una cierta alcalinidad y un pH del agua de caldera, lo que protege el metal de la corrosión. El exceso de fosfatos en el agua de la caldera debe mantenerse constantemente en una cantidad suficiente para formar sales de dureza del lodo. Sin embargo, tampoco se permite un exceso de contenido de fosfato en comparación con los estándares de PTE, ya que si hay gran cantidad hierro y cobre en el agua de caldera, se pueden formar depósitos de ferrofosfato y escamas de fosfato de magnesio.
aminaciónLa aminación se lleva a cabo para unir el dióxido de carbono liberado al vapor debido a la descomposición térmica y la hidrólisis del bicarbonato y la alcalinidad del carbonato. En este caso, es posible alcanzar valores de pH del vapor normalizados por PTE, es decir. 7,5 o más. La unidad para dosificar amoníaco en agua adicional está ubicada en la planta de tratamiento químico y es atendida por personal del taller químico. El valor de dosificación de amoníaco, expresado como porcentaje de la cantidad de agua adicional suministrada al taller de calderas, lo establece el personal de HVO en una bomba dosificadora automática, dependiendo del pH de los vapores sobrecalentados según las indicaciones del asistente del laboratorio de control químico.
Aminación y fosfatado simultáneos.Para aminación y fosfatado simultáneos (cuando la unidad de aminación en la planta de tratamiento químico está apagada), se realiza un tratamiento correctivo del agua de caldera con una mezcla de sales de amonio. ácido fosfórico en diferentes proporciones dependiendo del pH del vapor sobrecalentado. Cuando las sales anteriores se disuelven en agua, se forman iones NH3+ y PO43 en la solución correctora.
Se introduce una solución de fosfato o fosfato-amonio en el tambor de la caldera de la primera etapa de evaporación. La solución de fosfato y amoníaco se prepara en la sala de preparación de fosfato en el segundo piso del taller de calderas y turbinas en un tanque de propulsor especial disolviendo sales en una rejilla para retener las impurezas gruesas con agua de alimentación caliente y se bombea a tres tanques de fosfato en el departamento de turbinas y un depósito de fosfato en el departamento de sala de calderas, desde donde se suministra a las calderas mediante bombas dosificadoras. Para un ajuste fiable y continuo del agua de la caldera, se conectan 2 bombas a las calderas, que funcionan juntas o en modo único. Tres bombas de fosfato principales y una de reserva para calderas.
La solución de fosfato es preparada por el personal del taller químico y los asistentes de laboratorio en el laboratorio de turno controlan la concentración de PO43 y, si es necesario, NH4+, registrando los resultados en el libro de trabajo. El personal de la calderería introduce la solución de fosfato y controla el funcionamiento de las bombas dosificadoras. La concentración de fosfatos en el agua de la caldera es monitoreada por el personal del taller químico (ayudantes de laboratorio de análisis químicos del laboratorio de turno). Para comprobar la exactitud del régimen químico del agua en el agua de caldera, es necesario controlar no solo la concentración de fosfatos, sino también el pH, ya que la condición para el cumplimiento de este régimen es la correspondencia entre la concentración de fosfatos y el pH.
Para solución rápida Si hay una caída repentina en el pH del agua de la caldera por debajo de los estándares PTE (9,3 unidades de pH para un compartimento limpio), hay un tanque de solución alcalina. La solución alcalina la prepara el personal del taller químico en un tanque de propelente y se bombea mediante una bomba. Bajo la dirección del técnico del laboratorio de control químico, el personal de KTC ensambla un circuito para introducir álcali en el agua de alimentación.
Schot = 100% * 40 (2Shchff-Shoch) / Sc.v.,
donde Shchob es la alcalinidad total del agua de la caldera; alcalinidad – alcalinidad de fenolftaleína; 40 – peso equivalente de NaOH; Sk.v. – contenido de sal del agua de caldera.
Uno de los principales requisitos para el régimen hídrico de las calderas es garantizar una contaminación mínima de las superficies internas del sobrecalentador y del recorrido del flujo de las turbinas, donde se depositan depósitos de sal en forma de compuestos de silicio y sales de sodio. Por tanto, la calidad del vapor suele caracterizarse por el contenido de sodio.
Calidad promedio del vapor saturado de las calderas en todos los puntos de muestreo con circulación natural, así como la calidad del vapor sobrecalentado, ya que todos los dispositivos para regular su temperatura deben cumplir los siguientes estándares:
- contenido de sodio – no más de 60 µg/dm3;
- El valor de pH para calderas de todas las presiones es de al menos 7,5.
Soplado de caldera
Las impurezas residuales contenidas en el agua de alimentación que entran en la caldera se concentran a medida que el agua se evapora, como resultado de lo cual el contenido de sal en el agua de la caldera aumenta continuamente. En este sentido, existe la necesidad de eliminar estas sales del ciclo de circulación del agua en las centrales eléctricas. En el caso de las calderas de tambor, esta extracción se realiza retirando continuamente parte del agua de la caldera del compartimento de salmuera, es decir, mediante soplado continuo.
La purga se asocia con importantes pérdidas de calor; según los mapas de química del agua de la caldera, debería ser del 2 al 4%. El porcentaje de purga se calcula en base a análisis de agua de caldera y de alimentación:
- Р= 100% * (Sp.v. - Sp.) / (Sk.v - Sp.v),
donde Sp.v es el contenido de sal del agua de alimentación;
Sp. - salinidad del vapor;
Sk.v. – contenido de salinidad del agua de la caldera (compartimento salado).
Soplado continuo caldera llevado a cabo por el personal del taller de calderas bajo la dirección del control químico de turno en función de los resultados del análisis del agua de la caldera. El asistente de laboratorio de turno en el laboratorio de turno calcula lo que se necesita para en este momento Para mantener un valor de purga del 2-4%, el contenido de sal de los compartimentos de sal depende del contenido de sal del vapor y del agua de alimentación e informa el valor obtenido a los operadores de calderas y al jefe de turno del CTC.
Normas de calidad del agua de calderas., los modos de purga continua y periódica deben configurarse según las instrucciones del fabricante de la caldera, instrucciones estándar sobre el mantenimiento del régimen químico-agua o los resultados de las pruebas termoquímicas realizadas por la central eléctrica, los servicios de JSC Energy u organizaciones especializadas.
Soplado continuo se conduce al separador de soplado continuo a través de reguladores (RNP). Si es necesario, se puede realizar un soplado continuo en un separador de soplado periódico además del RNP. En los separadores, parte del volumen de purga en forma de vapor regresa al ciclo a través de la línea de vapor de calentamiento hasta los desaireadores. La otra, en forma de agua con alto contenido en sal, va al depósito de reposición de la red de calefacción o se drena.
Purga intermitente o de lodo producido desde el colector de caldera inferior. El objetivo del soplado es eliminar de la caldera los lodos en suspensión gruesa, los óxidos de hierro y las impurezas mecánicas para evitar la deriva hacia las tuberías de criba y su posterior adherencia a las tuberías, y la acumulación de lodos en los colectores y elevadores.
El personal del taller de calderas realiza la purga periódica de las calderas en funcionamiento según las indicaciones del oficial de control químico de turno. 1-2 veces al día dependiendo del color del agua de la caldera (amarillo o color oscuro). Para evitar perturbaciones en la circulación, no se permite abrir el punto inferior de la caldera durante un tiempo prolongado (más de 1 minuto).
Conservación de calderas
El principal elemento que produce depósitos en la superficie de calentamiento, especialmente cuando hay un exceso de iones fosfato (depósitos de ferrofosfato), es el hierro, que viene con el agua de alimentación y se forma en la caldera como resultado de la corrosión en reposo en el Presencia de dióxido de carbono.
Para combatir la corrosión por estacionamiento, que se produce como resultado de la absorción de oxígeno y la presencia de una película de humedad, proporcione varias maneras conservación de equipos. El método de conservación más sencillo. Corto plazo(no más de 30 días) es llenar las calderas con agua de alimentación manteniendo el exceso de presión para evitar la succión de aire (oxígeno).
Cada caso de conservación de la caldera deberá quedar reflejado en el registro operativo del departamento de calderas. Control químico prevé el control del exceso de presión y la determinación del oxígeno en el agua de alimentación (no más de 30 μg/l), con anotación en la hoja de control químico y en el registro de conservación de la caldera.
Al conservar para largo plazo La conservación es más fiable utilizando inhibidores de corrosión, que favorecen la formación de corrosión en la superficie del metal. películas protectoras, evitando una mayor aparición de procesos de corrosión.
Encendido de caldera
Antes de encender la caldera, se llena lentamente de agua. Si la caldera se llenó con una solución conservante (álcali), esta última desciende a 1/3 del nivel y se agrega agua de alimentación a la caldera. El asistente del laboratorio de control químico de turno toma muestras de agua para monitorear el contenido de dureza total, transparencia y concentración de hierro. Cuando la dureza es superior a 100 y la transparencia es inferior a 30, la caldera se purga intensamente.
Al tomar una carga, es necesario controlar el contenido de sal y sodio en el vapor. Si estos indicadores aumentan, se debe retrasar el aumento de carga y aumentar el soplado continuo.
El soplado es la eliminación de la caldera, junto con el agua de caldera, del exceso de sales de dureza, álcalis, lodos, etc., sustituyendo simultáneamente el agua de soplado por agua de alimentación, que tiene un menor contenido en sal. El soplado puede ser periódico o continuo. La purga periódica de la caldera se realiza a intervalos determinados y tiene como objetivo principal eliminar los lodos de los puntos bajos de la unidad, el tambor y los colectores de criba. Debe realizarse de forma breve, pero con un gran caudal de agua de caldera, que durante su movimiento arrastra los lodos situados en el tambor o colectores y los conduce al denominado burbujeador (expansor), de donde sale el agua enfriada. se vierte al alcantarillado.
El soplado continuo debe garantizar la eliminación constante del exceso de sales del agua de la caldera durante el funcionamiento de la caldera. La purga continua suele realizarse desde el tambor superior de la caldera. El agua de la caldera de purga continua del tambor se descarga en un aparato llamado separador de purga continua, en el que se produce la expansión del agua y la separación del vapor. Desde el separador, el vapor se descarga al desaireador de agua de alimentación y agua caliente después del calentador de agua se envía al alcantarillado.
Cada tubo de purga de caldera debe estar equipado con válvulas de cierre(válvula o válvula) del diámetro adecuado. Para el purgado periódico de la caldera con una presión superior a 8 kg/cm2, se deben instalar dos dispositivos de cierre en serie en las tuberías de purga. Para purgar las cámaras del sobrecalentador, se puede instalar una válvula.
En la tubería de purga continua, además de un dispositivo de control especial (secuencialmente después de él), debe haber
Se instalan válvulas de cierre. Para una purga continua, se proporcionan tuberías de purga separadas para cada caldera.
9. Métodos de obtención de vapor puro. Diagramas de diseño y principios de funcionamiento de dispositivos de separación..
Métodos para producir vapor puro. Depende del tipo de instalación.
En una caldera de paso único, el medio de trabajo (agua) se evapora sin dejar residuos. En este caso, parte de las impurezas se deposita en las superficies calefactoras y otra parte se convierte en vapor y es arrastrada por él. A medida que aumenta la presión, aumenta la concentración de impurezas en el vapor y la calidad del vapor se acerca a la calidad del agua de alimentación (Fig. 15.1). No hay purga en una caldera de paso único. La única forma de obtener vapor limpio es mejorar la calidad del agua de alimentación. La calidad del vapor producido por una caldera de flujo directo está estandarizada por el agua de alimentación [b].
En una caldera de tambor, la pureza del vapor saturado y, por tanto, del vapor sobrecalentado, está determinada por la calidad del agua de la que se obtiene. Cuanto menor sea la concentración de impurezas en el agua hirviendo (en igualdad de condiciones), más limpio será el vapor. Disponibilidad de purga en calderas de tambor permite mejorar la calidad del agua que circula en el circuito, sin embargo, una purga excesivamente grande reduce la eficiencia de la planta de turbina de vapor debido a la pérdida de calor con el agua de purga.
Separación de la humedad de las gotas del vapor. Para obtener vapor limpio, primero es necesario secarlo lo más completamente posible, es decir, separar las gotas de humedad del flujo de vapor. Los siguientes requisitos básicos se aplican a los sistemas de separación: baja humedad Salida de vapor, alta carga de vapor específica, baja resistencia hidráulica.
La separación de la humedad se basa en la diferencia de densidades del agua y el vapor. Una gota de humedad en el volumen de vapor del tambor está expuesta a dos fuerzas de direcciones opuestas: elevación y gravedad. La relación de estas fuerzas y la duración del impacto sobre la gota conducen al arrastre de la gota por el vapor o a su depósito en la superficie del agua.
Los dispositivos de separación están diseñados para la separación más completa de la humedad del vapor. Al introducir la mezcla de vapor y agua en el espacio de vapor del tambor, se instalan aletas de guardabarros. Al golpearlos, la energía cinética del chorro de la mezcla de vapor y agua disminuye, la velocidad del vapor disminuye y la mayor parte del agua se separa del vapor.
1) Para separar una pequeña cantidad de humedad relativamente finamente dispersa de un flujo de vapor, se utilizan guías o contrapersianas (Fig. 19.3). Cuando un chorro de vapor húmedo incide sobre las persianas guía, se forma sobre ellas una película de humedad. Esta película cae sobre las persianas y fluye a lo largo de ellas hacia el volumen de agua. El vapor después de las guías ciegas sale al volumen de vapor.
2) El mejor efecto para separar el vapor de las gotas de humedad que contiene lo proporciona la separación natural, que se produce debido a
diferencias peso específico agua y vapor. Para aumentar la eficiencia de la separación natural, es necesario asegurar un llenado uniforme del espacio de vapor con vapor. Para ello, se coloca una protección perforada receptora de vapor en el volumen de vapor frente a las tuberías de extracción de vapor (Fig. 19.5) 1 - tuberías generadoras de vapor; 2 - escudo en blanco; 3 - escudo sumergido perforado; 4 - nervaduras guía del escudo; 5 - bordes del escudo; 6 - suministro de agua de alimentación; 7 - escudo perforado de entrada de vapor; 8 - tubos de escape de vapor; 9 - tuberías de agua.
2) En los ciclones se logra un alto efecto de separación del vapor de la humedad (Fig. 19.6). Los ciclones se instalan tanto dentro como fuera del tambor. Los más utilizados son los ciclones intratambor. La mezcla de vapor y agua se suministra tangencialmente a través del tubo de entrada y las ventanas de entrada. Bajo la influencia de la fuerza centrífuga, las gotas de agua son lanzadas hacia las paredes, se liberan sobre ellas y fluyen hacia abajo. El vapor sube y, atravesando las láminas perforadas, entra en el espacio de vapor del tambor.
Sistemas de purga de calderas de vapor.El agua de alimentación de la caldera no está completamente desalinizada. Las sales vienen tanto con el agua de reposición como con las sales quelantes utilizadas en el tratamiento químico del agua de alimentación, y también pueden formarse durante la condensación del vapor y venir con el retorno del condensado.
Cuando el agua hierve en la caldera, la concentración de sales aumenta, ya que las sales disueltas permanecen en el agua de la caldera y no son arrastradas con el vapor. Se forma espuma en la interfaz entre las fases, lo que conlleva una serie de consecuencias negativas.
La espuma puede afectar la precisión de la medición del nivel del agua en la caldera y, en consecuencia, la seguridad del funcionamiento del equipo.
Al subir con el vapor a las líneas de vapor, la espuma provoca una disminución de la sequedad del vapor, se adhiere a las superficies de las líneas de vapor y intercambiadores de calor y por lo tanto conduce a una disminución en la eficiencia de transferencia de calor.
Apoyo alta calidad El vapor, caracterizado por la limpieza y la sequedad y medido por el contenido de sal del agua de alimentación (TDS), es una función de la purga. En ocasiones, este soplado se denomina soplado continuo o superior (Fig. 1). Puede ser manual o automático, pero en ambos casos el diseño de la persiana no tiene ninguna característica fundamental.
La purga continua se realiza de manera más efectiva automatizando este proceso: midiendo continuamente el nivel de TDS y regulando la intensidad de la purga con una válvula de control, así como reciclando el vapor secundario y usando el calor del agua drenada de la caldera para calentar, por ejemplo, la misma marca. -arriba.
APEC | APEC |
Figura 1.
Los residuos de sal sólida se hunden por su propio peso en el fondo de las calderas, formando una capa acumulativa de sales insolubles. Para eliminar este sedimento se utiliza un soplado de fondo periódico (Fig. 2). Una apertura brusca de la válvula de purga inferior con un área de flujo grande crea una gran caída de presión a través del asiento de la válvula, bajo cuya influencia se forma un vacío en el asiento, succionando la mayoría de las sales.
Figura 2.
La necesidad de garantizar un alto rendimiento y la presencia de sedimentos sólidos en el agua drenada imponen ciertos requisitos al diseño de las válvulas de purga de fondo. Las válvulas de purga periódica del fondo pueden equiparse con accionamiento manual y con accionamiento neumático en sistemas automáticos.
Las válvulas de disco de purga intermitente son un gran éxito solución técnica para esta tarea.
La calidad y los parámetros del agua (presión y temperatura) también determinan el diseño de los expansores de purga o separadores flash utilizados para recuperar calor y enfriar el agua antes de descargarla al drenaje.
El soplado de fondo no reemplaza al soplado, lo que conduce a una disminución del contenido de sal en el agua de alimentación. El control del contenido de sal (TDS) utilizando únicamente soplado por el fondo provoca grandes pérdidas de agua de la caldera y calor que se lleva con el agua.
En comparación con la regulación manual, precisión para mantener el nivel de TDS requerido por medios automáticos mucho mayor, especialmente con niveles variables de TDS en el agua de alimentación. La alta precisión limita la intensidad de la formación de espuma, siempre que se reduzcan las pérdidas de calor en la purga superior y la intensidad de la deposición de residuos sólidos o las pérdidas de agua de la caldera en la purga inferior.
En calderas de tambor con natural y repetido. circulación forzada Para eliminar la posibilidad de formación de incrustaciones, es necesario que la concentración de sales en el agua esté por debajo del nivel crítico en el que comienzan a salir de la solución. Para mantener la concentración de sal requerida, se elimina de la caldera una determinada parte del agua mediante soplado y, junto con ella, se eliminan las sales en la misma cantidad que vienen con el agua de alimentación. Como resultado de la purga, la cantidad de sales contenidas en el agua se estabiliza a un nivel aceptable, evitando que se salgan de la solución. Se utiliza purga continua y periódica de la caldera. El soplado continuo asegura una eliminación uniforme de las sales disueltas acumuladas en la caldera y se realiza desde el lugar de mayor concentración en el tambor superior. La purga periódica se utiliza para eliminar los lodos depositados en los elementos de la caldera y se realiza desde los tambores inferiores y los colectores de la caldera cada 12-16 horas.
En la figura 1 se muestra un diagrama de purga continua de una caldera. 12.5. Se suministra agua de purga continua al expansor, donde se mantiene una presión más baja que en la caldera. Como resultado, parte del agua de purga se evapora y el vapor resultante ingresa al desaireador. El agua restante en el expansor se elimina a través de un intercambiador de calor y, después de enfriarse, se drena al sistema de drenaje.
La purga continua p, %, se establece de acuerdo con la concentración permitida de impurezas solubles en el agua de la caldera, generalmente según el contenido total de sal, y se expresa como un porcentaje de la producción de vapor de la caldera:
donde D np y D son los caudales de agua de purga y la producción de vapor nominal de la caldera, kg/h. Caudal de agua de alimentación D n.v. En presencia de purga continua es
La cantidad de agua eliminada mediante purga continua se determina a partir de la ecuación del balance de sales de la caldera.
donde D n.v - consumo de agua de alimentación, kg/h; S n.v, S n y S np - contenido de sal del agua de alimentación, vapor y agua de purga, kg/kg; 50 T - la cantidad de sustancias depositadas en las superficies calefactoras, referida a 1 kg de vapor producido, mg/kg.
En las calderas de baja y media presión, la cantidad de sales arrastradas por el vapor es insignificante y el término D Sn en la ecuación (12.3) puede ser igual a cero. El régimen hídrico normal de la caldera no permite la deposición de sales. en las superficies de calentamiento, y el término D S0 en esta ecuación también debe ser igual a cero. Entonces la cantidad de agua que se elimina al soplar es
Sustituyendo el valor de D pv de la expresión (12.2) teniendo en cuenta la fórmula (12.1), determinamos la purga, %,
en calderas presión alta No se puede descuidar el arrastre de impurezas por el vapor debido a la solubilidad de los hidróxidos metálicos y SiO 2 en el vapor, así como su deposición, y la cantidad de soplado debe determinarse teniendo en cuenta el término D S y la ecuación (12.3) de acuerdo con la fórmula
El uso de purga continua, que es el principal medio para mantener la calidad del agua requerida en una caldera de tambor, se asocia con un aumento en el consumo de agua de alimentación y en las pérdidas de calor. Por cada kilogramo de agua que sopla, se consume calor, kJ/kg,
donde h np y h p.v son las entalpías del agua de purga y alimentación, kJ/kg; % - eficiencia de la caldera.
Normas operación técnica el soplado continuo al alimentar la caldera con una mezcla de condensado y agua desmineralizada o destilado no debe ser superior a 0,5; al agregar agua químicamente purificada al condensado, no más de 3; si la pérdida de vapor utilizado para la producción supera el 40%, no más del 5%.
Con las tasas de purga especificadas y el uso parcial del calor del agua de purga, la pérdida de calor durante la purga es del 0,1 al 0,5 % del calor del combustible. Para reducir las pérdidas de calor debidas al soplado, se debe esforzarse por reducir la cantidad de agua extraída de la caldera. Método efectivo La reducción de la purga es la evaporación gradual del agua. La esencia de la evaporación por etapas o purga por etapas es que el sistema de evaporación de la caldera se divide en varios compartimentos conectados por vapor y separados por agua. El agua de alimentación se suministra únicamente al primer compartimento. Para el segundo compartimento, el agua de alimentación es el agua de purga del primer compartimento. El agua de purga del segundo compartimento ingresa al tercer compartimento, etc.
La caldera se purga del último compartimento: el segundo con evaporación de dos etapas, el tercero con evaporación de tres etapas, etc. Dado que la concentración de sales en el agua del segundo o tercer compartimento es mucho mayor que en el agua con un solo -Etapa de evaporación, se requiere un porcentaje menor para eliminar las sales del purgado de la caldera. El uso de evaporación por etapas también es eficaz como medio para reducir el arrastre de ácido silícico debido a la alta alcalinidad de los hidratos que se produce en los compartimentos de sal. Los sistemas de evaporación y purga por etapas suelen estar formados por dos o tres compartimentos. Hoy en día, la mayoría de las calderas de tambor de media y alta presión utilizan evaporación por etapas. El aumento del contenido de sal del agua durante varias etapas de evaporación se produce en pasos y dentro de cada compartimento se establece constante, igual a la salida de un compartimento determinado. Con la evaporación de dos etapas, el sistema se divide en dos partes desiguales: un compartimento limpio, donde se suministra toda el agua de alimentación y se produce el 75-85% del vapor, y un compartimento de sal, donde se suministra el 25-15% del vapor. se produce.
En la figura. 12.6, a muestra un esquema de un sistema de evaporación de dos etapas con compartimentos de sal ubicados en el interior del tambor de la caldera, en sus extremos, y en la Fig. 12.6, b - con ciclones remotos, que, junto con las rejillas incluidas en ellos, forman los compartimentos de sal de la caldera. Con la evaporación en dos etapas, la producción total relativa de vapor de los compartimentos de sal, %, necesaria para garantizar un determinado contenido de sal en el agua en un compartimento limpio, en ausencia de transferencia de agua desde los compartimentos de sal, se determina a partir de la expresión
donde n y es la producción de vapor de los compartimentos de sal, %; S n.v y S bl - contenido de sal del agua de alimentación y del agua del compartimento limpio, kg/kg; p - purga del compartimento de sal, %. La productividad óptima del vapor de los compartimentos de sal con evaporación y soplado en dos etapas, determinada por el contenido total permitido de sal en el vapor, con una purga del 1% es del 10 al 20%, y con una purga del 5% es del 10 al 30 %.
Con la evaporación en dos etapas, el contenido total de sal del vapor, mg/kg, está determinado por la fórmula
donde Snt = C,Sn, mg/kg; Sn„ = С/Сс-ь mg/kg; Aquí
K l y K ll: coeficientes de eliminación de sal del primer y segundo grado de evaporación; a baja y media presión K l = fti l = 0,01/0,03%; C l - multiplicidad de concentraciones en el compartimento limpio y el agua de alimentación. Concentración de sales en el agua del compartimento limpio, mg/kg,
Concentración de sales en agua de purga, mg/kg,
Multiplicidad de concentraciones entre los compartimentos de sal y limpio en ausencia de transferencia de agua desde el compartimento de sal durante la evaporación en dos etapas.
Para un sistema con evaporación de tres etapas, el contenido total de sal del vapor, la concentración de sales en los compartimentos y el agua de purga, así como la multiplicidad de concentraciones se determinan mediante ecuaciones similares a las dadas.
En el caso de lavar el vapor de la segunda y tercera etapa de evaporación con agua del compartimento limpio, el contenido total de sal del vapor saturado está determinado por la fórmula
Los valores límite permitidos de contenido de sal, contenido de silicio y alcalinidad del agua en calderas de tambor dependen de su diseño, presión de vapor, etc. No siempre es posible evitar la aparición de incrustaciones en las superficies calefactoras de una caldera de tambor mejorando la calidad del agua de alimentación y el purgado de la caldera. Además, se utiliza un método correctivo de tratamiento de agua en caldera, en el que las sales de Ca y Mg se convierten en compuestos insolubles en agua. Para ello, se introducen en el agua reactivos: sustancias correctoras, cuyos aniones se unen y precipitan cationes de calcio y magnesio en forma de lodo.
En calderas a una presión superior a 1,6 MPa, se utiliza fosfato trisódico Na 3 PO 4 l 2 H 2 O como reactivo corrector. Cuando se introduce este reactivo, se produce una reacción con compuestos de calcio y magnesio:
Las sustancias resultantes: Ca 3 (PO 4) 2, Ca(OH) 2 y Na 2 SO 4 - tienen baja solubilidad y se precipitan en forma de lodo, que se elimina mediante soplado periódico. Cuando se alimentan calderas con condensado con la adición de agua químicamente purificada, se crea un régimen de agua fosfato-alcalino de la caldera, en el que se conserva la alcalinidad libre. Añadiendo al condensado destilado y agua químicamente desmineralizada se mantiene un régimen de agua puramente de fosfato en la caldera en ausencia de alcalinidad libre. Se recomienda el siguiente exceso de PO en agua: para calderas sin evaporación por etapas 5-15; para calderas con evaporación por etapas en el compartimento limpio 2 - 6 y en el compartimento de sal: no más de 50 mg/kg.
Para corregir la calidad del agua de calderas de tambor con presión superior a 6,0 MPa en últimamente en algunos casos, se dosifica amoniaco con hidracina o complexona en el agua de alimentación.
Modo agua hidracina-amoníaco de la caldera, el oxígeno que queda después de la desaireación térmica está ligado a la hidracina. El dióxido de carbono restante se une mediante amoniaco dosificado en el agua de alimentación, lo que neutraliza completamente el CO 2 y aumenta el pH del medio ambiente a 9,1 ± 0,1, lo que ayuda a reducir la tasa de corrosión. El modo de agua compleja de la caldera, además de amoníaco e hidracina, introduce una complexona en el agua de alimentación, normalmente ácido etilendamintetraacético (EDTA). Esto conduce a un aumento de la conductividad térmica de los depósitos y su movimiento hacia superficies menos sometidas a estrés térmico (economizador). A 80-90°C soluciones acuosas El EDTA y el amoníaco forman la sal de amonio trisustituida EDTA que, al interactuar con los productos de corrosión del hierro (a 110°C - hemióxido de hierro), forma complexonatos de hierro que son altamente solubles en agua, que bajo la influencia de más temperatura alta a medida que avanza el medio, se descomponen con la formación de precipitados adentro Tuberías con una densa capa de magnetita que protege el metal de la corrosión.
EN calderas de paso único sin purgar, todas las impurezas minerales que ingresan con el agua de alimentación cristalizan en la superficie, formando depósitos de sarro, o son arrastradas por el vapor de la caldera. En consecuencia, el balance de sal de una caldera de paso único tiene la forma
Las sales de dureza y los productos de corrosión de metales se depositan parcialmente en las paredes de la superficie de calentamiento en la zona donde su solubilidad mínima a una presión determinada es menor que la concentración de estos compuestos en la entrada de la caldera. En este caso, la concentración permitida de este compuesto en el agua de alimentación está determinada por la intensidad permitida de depósitos en la caldera por unidad de masa de agua entrante:
donde C add es la concentración permitida de una determinada impureza en el agua; C min - solubilidad mínima a una presión determinada; C min extra - depósitos permitidos en la caldera. Arriba se mostraron las dependencias de la solubilidad de diversas impurezas minerales con la temperatura del agua. La comparación de las concentraciones de compuestos individuales en el agua de alimentación con las características de su solubilidad permite determinar si se formarán depósitos y, si se forman, la ubicación del inicio de los depósitos y la tasa de su crecimiento.
La tasa de crecimiento de los depósitos, kg/(m 2 *año), se determina con base en la ecuación de cambios en entalpía y solubilidad de las impurezas a lo largo de la tubería según la fórmula
es decir, la intensidad del crecimiento del depósito es proporcional a la derivada de la solubilidad con respecto a la entalpía y la densidad promedio. flujo de calor en la superficie interior de la tubería. En las calderas de alta presión, la deposición de sal comienza cuando el contenido de humedad del vapor disminuye al 50 - 20% y termina cuando el vapor se sobrecalienta entre 20 y 30°C. La mayor deposición de impurezas ocurre en el área donde la humedad del vapor es inferior al 5 - 6%.
En calderas de paso único a presión alta y supercrítica, la solubilidad de varios compuestos, incluidos el ácido silícico y el cloruro de sodio, es bastante alta y su concentración no alcanza un estado de saturación en la caldera. Estas impurezas se eliminan junto con el vapor y casi no se depositan en la superficie de calentamiento. Por lo tanto, la concentración permitida de ácido silícico y cloruro de sodio en el agua de alimentación está determinada únicamente por las condiciones operación confiable turbinas, en cuya parte de flujo pueden formarse depósitos cuando disminuye la presión del vapor.
Las sales depositadas en las tuberías de la caldera se eliminan durante los períodos de parada mediante lavado con agua y ácido. El lavado con agua se realiza en la próxima parada de la caldera con agua a una temperatura de 100°C. El lavado ácido se realiza cada 2-3 años con una solución débil de ácido crómico o clorhídrico.
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El soplado continuo se utiliza principalmente en aplicaciones donde se realiza procesamiento.
El soplado continuo debe garantizar durante el funcionamiento de la caldera la eliminación constante de las sales disueltas que se acumulan en el agua de la caldera para evitar la formación de depósitos y mantener el régimen hídrico normal de la caldera. El punto de toma de agua de purga continua de la caldera deberá estar situado a distancia del punto de introducción del agua de alimentación en el tambor de la caldera. La purga continua suele realizarse desde el tambor superior de la caldera. Para una entrada más uniforme de agua de la caldera, se coloca una tubería a lo largo del tambor con orificios a través de los cuales ingresa el agua a la tubería.
La purga continua de las calderas de tambor es necesaria para mantener los estándares de calidad del agua de la caldera que garanticen la pureza del vapor requerida y la ausencia de formación de depósitos significativos en la caldera. superficies internas calefacción
Purga continua: eliminación de parte del agua de la caldera (generalmente del tambor) para reducir el contenido de sal en el agua restante. La purga periódica es una extracción de corta duración de parte del agua de la caldera (normalmente de las cámaras inferiores de la criba) para limpiar estas cámaras de los lodos depositados en las mismas.
La purga continua está conectada únicamente al compartimento de sal.
El soplado continuo no puede eliminar los lodos; recoge el agua de purga, normalmente en el espejo de evaporación.
La purga continua se realiza principalmente en calderas de centrales eléctricas y potentes calderas industriales.
El soplado continuo debe funcionar de forma continua. El agua de la caldera debe drenar de manera uniforme y suministrarse continuamente a los expansores e intercambiadores de calor.
El soplado continuo a través de sifones y tubos de fuente se realiza automáticamente en una posición determinada del accesorio ajustable. El operador debe asegurarse de que ire deje de purgar. La entrada de gas en lugar de líquido en las líneas de purga puede provocar la formación de hidratos y pérdidas de gas. En estos casos, se recomienda reducir el área de flujo del accesorio o detener temporalmente la purga.
El soplado continuo se realiza desde un tambor o ciclones remotos.
El purgado continuo sirve para eliminar las sales del circuito de la caldera junto con una pequeña cantidad de agua. Las sales se acumulan en el agua de la caldera durante el proceso de convertir el agua en vapor, lo que prácticamente no disuelve las sales y no las arrastra consigo. Dado que el purgado se realiza retirando parte del agua de la caldera, con ella se pierde una cantidad importante de calor. El vapor resultante no disuelve las sales y puede utilizarse como refrigerante. El agua caliente restante, ya a una temperatura más baja, pero con un alto contenido de sal, también se puede utilizar como refrigerante, por ejemplo, para calentar el agua químicamente purificada que se utiliza para alimentar la caldera.
El soplado continuo a través de sifones y tubos de fuente se realiza automáticamente en una posición determinada del accesorio ajustable. El operador debe asegurarse de que la purga no se detenga. La entrada de gas en lugar de líquido en las líneas de purga puede provocar la formación de hidratos y pérdidas de gas. En estos casos, se recomienda reducir el área de flujo del accesorio o detener temporalmente la purga.