р (1067700), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Во всех случаях следует стремиться к режиму с Л1',)„~0. При повышении давления в испарителе работа опускных труб остается без изменения. Изменения полезного напора связаны с увеличением высоты точки закипания, т. е. повышением энтальпии насыщения. С ростом давления полезный напор снижается. Допустимые пределы повышения давления по условиям надежности циркуляции определяются также нз анализа конкретного уравнения циркуляции по получаемой при этом кратности циркуляции. ГЛАВА Э ЗАКОНОМЕРНОСТИ ПЕРЕХОДА ПРИМЕСЕЙ ВОДЫ В ПАР й 9.1. ТРЕБОВАНИЯ К ЧИСТОТЕ ПАРА Вода, из которой в испарителе ПГ в процессе кипения производится рабочий пар, содержит в виде примесей летучие (газообразные) и нелетучие вещества, растворенные в ней.
Если количество какого-либо нелетучего вещества превышает соответствующее пределу растворимости в воде при давлении и температуре насыщения в испарителе, то соответствующая масса выпадет в виде твердой фазы — накипи нли шлама. Пар, выходящий из нспарителя, уносит все летучие и в определенном количестве растворенные в воде нелетучие вещества. Шлам оседает в различных местах нижних частей экономайзера или нспарителя и не выносится в пароотводящие элементы. Получить пар, полностью свободный от примесей, невозможно. Но при этом следует иметь в виду, что по требованиям, предъявляемым к чистоте, рабочий пар относится к классу особо чистых веществ.
Снижение количества уносимых паром из испарителя веществ до уровня, при котором обеспечивается надежная работа пароперегревателя, а также надежная и экономичная работа турбины в настоящее время особых трудностей не вызывает. Однако чем выше требования к чистоте пара, тем выше капитальные и эксплуатационные затраты па системы подготовки добавочной волы и очистки пара. В зависимости от параметров и мощности единичных агрегатов паротурбинной электростанции следует оценивать предельно допустимые размеры уноса с паром примесей воды.
паром (избирательный вынос) объясняется тем, что как перегретый, так и насыщенный пар при высоких параметрах проявляет себя как достаточно хороший растворитель. При этих условиях в поверхностях нагрева прямоточных ПГ остается только такое количество той или иной примеси питательной воды, которое не растворилось в паре. Количественные соотношения, характеризующие растворимость примесей в паре, определяются его параметрами и физико-химическими свойствами веществ. В испарнтелях ПГ с многократной циркуляцией образующийсв в поверхностях нагрева пар контактирует, как правило, с весьма сильно разбавленными растворами.
На выходе из парового объема сепарацнонной части испарнтеля (из сепарацнопного барабана) насыщенный пар всегда имеет, хотя и в незначительном количестве„водяную фазу (десятые или даже сотые доли массы пара) Поэтому в насыщенном паре таких ПГ помимо веществ, избирательно растворенных в нем, содержатся в соответствующих количествах и все примеси, растворенные в воде, из которой он вырабатывается. Чем выше давление пара, тем больше индивидуальная растворимость в нем веществ. Поэтому в насыщенном паре повышенного давления (не менее 7 МПа) содержание оксидов железа и кремниевой кислоты существенно превысит содержание любых других веществ, уносимых паром только с капельной влагой.
Если ПГ вырабатывает насыщенный пар, то примеси, унесенные нз испарителя, непосредственно поступят в турбину. В ПГ, вырабатывающих перегретый пар, унесенная насыщенным паром влага испаряется во входных участках пароперегревателя, а содержащиеся в ней примеси переходят в соответствующих количествах в паровые растворы н в твердые отложения на стенках пароперегревателя. Вещества, растворенные непосредственно в насыщенном паре, сохраняются в нем и вместе с веществами, уносимыми дополнительно из перегревателя, поступак~г в турбину. Однако следует иметь в виду возможность отложения в пароперегревателе оксидов железа. Следовательно, в ПГ с многократной циркуляцией имеют место два пути перехода примесей нз воды в пар: непосредственное растворение веществ в насыщенном паре н механический унос частнчек парогенераторной воды. Источником поступления примесей в пар является парогенераторная вода, поэтому очевидно соотношение с„; = й,сап (9.1Р где сьч — массовая доля любой индивидуальной примеси в паре, мг/кг; й; — коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом выноса; с; — массовая доля любой индивидуальной примеси в парогенераторной воде, мг/кг.
На основе изложенного можно считать, что коэффициенты выноса каждого вещества при прочих равных условиях зависят от интенсивности уноса влаги и растворимости веществ в паре !зз й 9.3. РАСТВОРИМОСТЬ ВЕЩЕСТВ В ПАРЕ (9.2) 189 с„= йрс,. р Пар как растворитель проявляет себя по-разному по отношению к различным веществам, содержащимся в парогенераторной воде.
Некоторые из них начинают растворяться в паре при низких давлениях, растворимость других ничтожна даже при сверхвысоких давлениях. В диапазоне давлений вплоть до 6 МПа растворимость в насыщенном паре иелетучих веществ мала, за исключением оксидов железа. Как правило, ПГ АЭС питаются конденсатом с добавкой обессоленной воды. В этих условиях продукты коррозии и кремниевая кислота являются основными примесями воды, унос которых вследствие растворимости в паре имеет практическое значение. При давлениях выше 6 МПа йжо, резко увеличивается и существенно отличается от коэффициентов выноса других естественных примесей. Например, при давлении 11 МПа коэффициент выноса паром веществ йрр,ч имеет значение примерно 0,027р, а йгпо, =1 'то, при давлении 18,5 МПа й,ащ практически тот же, а йжо, =7 %.
При давлениях выше 14 МПа проявляется растворяющая способность пара по отношению к хлористому натрию и едкому натру, в то время как сульфат натрия начинает растворяться в паре только при давлении выше 18 МПа. Растворимость веществ в паре приобрела практическое значение при внедрении в энергетику пара высоких н особенно сверхвысоких параметров. Наиболее значительные успехи в получении практически важных данных и в построении теории процесса достигнуты в Советском Союзе научными коллективами, возглавлявшимися академиком М.
А. Стыриковичем. Этн работы выявили физико-химическую сущность процесса перехода веществ в пар, полностью идентичного процессу растворимости в любых других средах. При этом истинные паровые растворы образуются как при контакте пара с твердыми веществами, так н при прохождении его через водные растворы.
В зоне подогрева парогенераторной воды до 1,, (экономайзерный участок) все примеси (кроме выпавших в виде шлама) находятся в виде водного раствора той нли иной концентрации. С началом парообразования при нарастании паросодержания пароводяной смеси примеси в зависимости от их физико-химических свойств начинают распределяться между водяной и паровой фазамн. Имеющий при этом место переход отдельных веществ из воды в пар количественно будет характеризоваться коэффициентом распределения (коэффициентом выноса вследствие растворимости) йр — — (ср ~с ) =сопз1.
Таким образом, содержание индивидуального вещества, растворенного насыщенным паром н унесенного им, пропорционально содержанию вещества в парогенераторной воде: Соединение ерина !состав тверпой фазы) Состав простейшей тидрвтвоа фермы хреОуне,О А1вО хре(ОН),уРеООН А1ООН НВО 0,85 0,77 8,88 1в 8!Ов Н1О Нтз!О 1,5 1,9 1.сс! 1савО МаС1 СаС1, 1Ча,56, 3,7 4,1 5.5 8,4 8,4 1т'аОН [! Шз Та блица 9.1. Значении и, хараатернзуинаие вависиность йр —— (р'7р')и Хли различных соединения средних давлениях.
Зависимость йр — — !'(р) для этой группы более крутая — повышение давления, особенно в области высоких параметров, вызывает довольно резкий рост йр. К 111 группе относятся сильные солй н основания, которые в водных реакторах полностью диссоциированы на сильно гидратированные ноны, связи которых с водной фазой наиболее прочные (особенно для сульфатов). Применительно к ве!цествам этой группы) закономерность (9.4) характеризуется наибольшим значением и.
Абсолютные значения коэффициентов распределения веществ этой группы невелики даже в области высоких давлений, но их возрастание при повышении давления наиболее значительно (п>3). Вещества третьей группы прн любой реакции водного раствора (кислой, нейтральной нли щелочной) растворяются в паре и ионной форме. Поэтому для них йр =йпр — — йр — — йр. Вещества же первой и второй групп растворяются в паре в основном в виде молекул. Но использование для практических целей соотношения," йрив Фр — — йыр — — й„правомерно только в опреде.ленном диапазоне изменения рй.
Точное совпадение этих коэффициентов распределения для веществ 1 н П групп имеет место только при нейтральной реакции (рН=7). Графики, представленные на рис. 9.1, получены именно для этого случая. Оксиды железа при рН=6 —:1! водного раствора находятся в основном в молекулярной форме. Прн расчете уноса оксидов железа с паром во всех практических случаях можно пользоваться соотношением йр ивйыр — йр, йр Наиболее полно изучено влияние рН на распределение кремниевой кислоты между паром и водой. Установлено, что при давлениях до 14 МПа и при рН(10 переход ионов из воды в пар 192 пренебрежимо мал по сравнению с переходом молекул. Для этих условий при расчете уноса кремниевой кислоты с паром можно пользоваться рнс. 9.1 и соотношением й,',=йрсв — — тс"р — — йр, При рН>10 йр~ йр~, определенного по рис.
9.1, например при рН= 11,5 йр = 0.5йр" (по лучу). При давлении больше 14 МПа растворимость ионов кремниевой кислоты в паре начинает сказываться весьма заметно, и ее необходимо учитывать уже по суммарному коэффициенту распределения. Для определения уноса кремниевой кислоты при давлениях, больших 14 МПа, если при этом рН>10, с достаточной для практики точностью можно использовать зависимости йр=!'(рН), приведенные в [1]. Другие режимные факторы, за исключением давления и рН, не оказывают влияния на коэффициенты распределения веществ.
Унос какого-либо вещества в виде парового раствора происходит независимо от присутствия как в водном, так и в паровом растворах других веществ. Растворимость примесей обнаруживается и в перегретом паре, который практически всегда контактирует в начальных участках пароперегревателей с концентрированной влагой, унесенной из испарителя, а затем, после упаривання этой влаги,— с твердой фазой. Это облегчает переход в паровой раствор любого вещества, что подтверждается и практикой эксплуатации. Растворимость веществ в паре растет с увеличением его плотности, а следовательно, и давления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
