Испаритель с вынесенной зоной сепарации

Лекция №3

Испаритель с вынесенной зоной сепарации

Для того чтобы избежать кризиса теплоотдачи при доупаривании пароводяной смеси, а заодно исключения образования накипи применяются испарители с многократной циркуляцией рабочего тела через поверхность теплообмена. Расход через испаритель в несколько раз выше, чем нужно для полного испарения, и поэтому на выходе ПТО испарителя получается пароводяная смесь с небольшим паросодержанием.

На выходе ИСП:

Уравнение теплового баланса ИСП:

=const при заданной производительности парогенератора  и  - начальные параметры, которые требуются турбиной.

Если  и  при Р₂, то  (полное упаривание воды)         

Если мы хотим увеличить , то  уменьшается, т.е. уменьшается  на выходе испарителя, т.к.  - пароводяная смесь – 2^х фазная среда.

, где:

Рекомендуемые материалы

‘,” – вход, выход ПТО для t, х, Р;

‘,” – для h означает (вода, пар на линии насыщения).

Принципиальная схема ПГ, содержащего ИСП

с многократной циркуляцией.

Устройство вынесенной сепарацией называется БС – барабан сепаратор, служит для разделения пароводяной смеси на воду и пар с требуемой степенью сухости.

Питательная вода на входе в ЭКО ПГ

- расход [кг/с]

Р’₂,t’₂ – термодинамические параметры.

            На выходе ЭКО питательная вода нагрета (чуть меньше), чем до , а её расход равен .

Питательная вода подаётся БС, внутри его пароводяная смесь, вода при  считаем, что , над уровнем воды находится паровое пространство. Чуть более холодная питательная вода опускается вниз и увлекает за собой другие слои воды при . Из нижней точки БС  вода чуть холоднея линии насыщения или температуры кипения самотёком поступает в ПТО ИСП. Трубка ИСП содержит всего лишь один участок, где вода частично испаряется, не доходя до кризиса кипения.

На выходе ПТО ИСП расход пар/вод смеси  при давлении и паросодержании   пар/вод смесь возвращается в БС, где паровые пузырьки поднимаются вверх, а водяная фаза остаётся внизу. В паровом пространстве БС капли влаги оседают внизу под действием веса. Из верхней точки БС отбирается пар, требуемой степени сухости. На выходе БС имеется чуть влажный пар с  и расходом . Этот пар выступает в ПП, и где нагревается до  (требуемая , для турбины).

Поверхность теплообмена ИСП+БС = контур ЕЦ (естественная циркуляция), т.к. .

Кратность циркуляции

Для получения 1кг/с пара ® количество с.н.п. в п.в.с. на выходе ИСП в секунду.

®количество воды при  в п.в.с.

®п.в.с.

®количество с.н.п. после БС

из закона получится:

ИСП с ЕЦ – т.к. движущие силы этой циркуляции – разность плотностей воды и пароводяной смеси.

Пусть высота ИСП – трубок – H [м], тогда движущий напор будет равен

Скорость пароводяной смеси из уравнения:

По скорости можно определить расход. Если  - мало, и  - мало, то ставят насосÞ ИСП с МПЦ.

Схема ПТО с МПЦ:

Насос нужен тогда, когда ЕЦ не обеспечивает нужный расход.

            Если =1, то Þ значит нет БС, такой испаритель называют прямоточным испарителем.

            Полная классификация:

Различаются следующие типы ИСП:

q ЕЦ (барабанный)

q МПЦ (барабанный)

q ПЦ (прямоточный) – однократная принудительная циркуляция. При увеличении Р₂ следует () ®0, естественная циркуляция теряет эффективность, т.к. ¯. При следует ()=0!, следовательно применение барабанных ПГ невозможно, а возможно применение только прямоточных испарителей.

Продувка БС

Так как растворимость солей в паре намного меньше, чем в воде, то в контуре барабанного испарителя концентрация примесей со временем возрастает. Вода находящаяся внутри БС называется котловой водой (рассол с высоким солесодержанием). У рассола высокий коэффициент поверхностного натяжения, что приводит к разбуханию поверхности зеркала испарения (пенообразование). Зеркало испарения - это граница раздела пара и воды. Пенообразование приводит к повышенному износу. Соли могут откладываться в трубах ПП, паропроводах и на лопатках турбины. Для уменьшения износа нужно повысить степень сухости на выходе БС (больше 0,995). Для снижения концентрации солей в котловой воде в БС организуется продувка, т.е. отбор котловой воды в небольшом количестве, которая фильтруется и затем подводится к питательной воде.

Помимо непрерывной продувки, приблизительно раз в месяц осуществляется периодическая продувка. Расход непрерывной продувки выбирается, таким образом, чтоб концентрации катионов и анионов (солей жесткости) не превышали произведения растворимостей

Шлам - это коллоидный раствор, возникающий при достижении ПР.

Шлам опускается вниз и откладывается на стенках БС, особенно в застойных зонах и возникает подшламовая коррозия.

Уравнение материального баланса БС с учетом продувки

обычно доля продувочной воды задается

Уравнение теплового баланса ПГ с ЕЦ по рабочему телу

Примечание: в прямоточных ПГ продувку организовать невозможно, поэтому образование накипи неизбежно, но с ней борются следующим образом.

h Глубокое химическое обессоливание питательной воды для уменьшения скорости роста солеотложения

h Остановка ПГ для химической отмывки трубок от накипи, если толщина отложений превышает допустимую норму, что замечается по уменьшению паропроизводительности парогенератора Д_ПГ и начальных параметров пара P₀ и t₀. Отмывка производится щелочами и кислотами.

Процессы, протекающие в ПГ

1. Тепловые

2. Гидравлические

2.1. потери давления по контуру теплоносителя и рабочего тела

2.2. пульсации расхода

2.3. неодинаковость расхода по трубкам

3. Химико-физические

3.1. осушка пара

3.2. коррозия ПТО и других элементов ПГ

3.3. отложение накипи

Общая схема курса ПГ АЭС

Уравнение баланса солесодержания

- скорость поступления солей с питательной водой

Бесплатная лекция: "6 Структурное моделирование" также доступна.

- скорость выхода солей с паром

- скорость выноса солей продувкой

- ничтожно мала.

- норма качества питательной воды

- норма качества котловой воды []