Отраслевая конференция 
«Теплоснабжение-2019»
РосТепло.ru - Информационная система по теплоснабжению
РосТепло.ру - всё о теплоснабжении в России
ГК НЭК

Разработка и создание современных отечественных деаэраторов атмосферного давления для систем теплоснабжения и промышленных энергоустановок

К.т.н. П.В. Егоров, А.С. Гиммельберг, М.В. Чупраков,
В.Г. Михайлов, А.Н. Баева, А.Д. Эрнандес,
ОАО «НПО ЦКТИ», Санкт-Петербург

Деаэраторы атмосферного давления широко применяются в схемах приготовления воды для систем теплоснабжения и промышленных энергоустановок. Они предназначены для удаления из воды коррозионно-агрессивных газов - кислорода и свободной углекислоты - в соответствии с требованиями ГОСТ 16860-88 [1].

В ЦКТИ работы по созданию деаэраторов атмосферного давления начались еще в 30-е годы прошлого столетия. На основе накопленного опыта, в 70-80-е годы были разработаны и внедрены в производство на ряде энергомашиностроительных предприятий модернизированные деаэраторы атмосферного давления производительностью от 5 до 300 т/ч [2].

Положительные результаты создания и освоения деаэраторов повышенного давления с малогабаритной деаэрационной колонкой [3] позволили применить в конструкциях деаэраторов атмосферного давления новые технические решения. В первую очередь, речь идет об использовании в верхней части деаэрационной колонки низконапорного водораспределительного устройства - гидравлической струйной форсунки, а в деаэраторном баке - эффективного «затопленного» барботажного устройства.

Использование струйной форсунки позволяет создать в колонке дополнительную развитую поверхность контакта водяной и паровой фаз для улучшения тепло- и массообмена и, тем самым, повысить эффективность работы деаэрационной колонки практически без увеличения ее габаритов. Применение струйных ступеней в колонке и развитого «затопленного» барботажного устройства в баке позволяет надежно гарантировать необходимые нагрев и деаэрацию воды в заданных режимах работы деаэратора. С учетом изложенного, в конце прошлого века были разработаны и освоены в производстве усовершенствованные деаэраторы с малогабаритной колонкой производительностью от 5 до 300 т/ч. Усовершенствованные деаэраторы удовлетворяют требованиям ГОСТ 16860-88 [1], работают надежно и эффективно.

В последние годы в отечественной теплоэнергетике также наметился интерес к деаэраторам атмосферного давления малой (менее 5 т/ч) и, особенно, большой (более 300 т/ч) производительности. В крупных системах теплоснабжения ТЭЦ и отопительных котельных при приготовлении больших количеств подпиточной воды приходится использовать несколько деаэраторов ДА-300/75 (иногда до шести и даже более), что затруднительно по условиям компоновки, регулирования, схемы трубопроводов и других факторов. В связи с этим, в середине 90-х годов была создана конструкция деаэраторов атмосферного давления производительностью 400 и 800 т/ч для крупных систем теплоснабжения [4]. Деаэраторы состоят соответственно из одной или двух укрупненных деаэрационных колонок КДА-400 единичной производительностью 400 т/ч, установленных на баке емкостью 75 или 100 м3. В устройстве колонок помимо струйных тарелок было применено низконапорное водораспределительное устройство (гидравлическая форсунка), в баке - «затопленное» барботажное устройство. В качестве теплоносителя в деаэраторах используется пар. Принципиальная схема деаэратора производительностью 800 т/ч представлена на рис. 1.

Опытный деаэратор такой конструкции производительностью 800 т/ч был изготовлен, смонтирован и включен в эксплуатацию в схеме приготовления подпиточной воды системы теплоснабжения ТЭЦ-17 г. Санкт-Петербурга. Были проведены пусконаладочные испытания, в ходе которых определялись дегазационные и теплогидравлические показатели деаэратора при изменении производительности и нагрева воды в нем. Испытания показали, что укрупненный деаэратор с колонками новой конструкции производительностью 400 т/ч работает устойчиво, надежно и эффективно в проектном диапазоне гидравлических и тепловых нагрузок [4].

В дальнейшем, с учетом положительных результатов испытаний и эксплуатации опытного деаэратора, на ТЭЦ-17 установлены еще три таких деаэратора. Два деаэратора аналогичной конструкции производительностью 800 т/ч были изготовлены для котельной «Парнас-4» в г. Санкт-Петербурге.

Традиционно в деаэраторах атмосферного давления в качестве теплоносителя использовался пар соответствующих параметров. При создании новых деаэраторов для систем теплоснабжения в зависимости от схемы и оборудования энергоустановок было предложено также использовать в деаэраторах атмосферного давления в качестве теплоносителя «перегретую» относительно температуры насыщения при давлении в деаэраторе воду соответствующих параметров. Такое решение позволяет применять деаэраторы атмосферного давления в схемах теплоснабжения при отсутствии пара на энергетических объектах и в других обоснованных случаях. При этом также учитывается, что в соответствии с новыми требованиями СанПин [5] деаэрация воды в открытых системах теплоснабжения должна проводиться при температуре более 100 ОС, что препятствует использованию в таких системах вакуумных деаэраторов.

Для применения в системе подпитки теплосети Юго-Западной ТЭЦ в г. Санкт-Петербурге потребовалось создание нового укрупненного деаэратора атмосферного давления номинальной производительностью 500 т/ч. При этом, с учетом условий работы ТЭЦ, было принято решение в качестве греющей среды в деаэраторе использовать не пар, а «перегретую» относительно температуры насыщения при давлении в нем деаэрированную воду с температурой 130150 ОС от водогрейных котлов.

Применение в деаэраторе атмосферного давления в качестве теплоносителя вместо пара «перегретой» воды позволяет:

■ обеспечить работу деаэратора в условиях отсутствия пара при наличии греющей воды соответствующих параметров;

■ исключить потери конденсата греющего пара в схемах теплоснабжения и, тем самым, повысить экономическую эффективность установки.

На основании указанных предложений была разработана принципиальная тепловая схема деаэрационной установки системы подпитки теплосети Юго-Западной ТЭЦ. Схемой предусмотрено применение трех деаэраторов производительностью 500 т/ч новой конструкции [6].

В основу создания деаэратора были положены следующие технические решения:

■ в качестве теплоносителя в деаэраторе применяется деаэрированная вода, «перегретая» относительно температуры насыщения при давлении в нем (t=130-150 ОС);

■ деаэратор состоит из одной укрупненной вертикальной деаэрационной колонки производительностью 500 т/ч, установленной на деаэраторном баке геометрической емкостью около 100 м3;

■ в конструкции деаэрационной колонки используются низконапорное водораспределительное устройство (гидравлическая форсунка) и струйные тарелки;

■ в водяном объеме деаэраторного бака предусматривается «затопленное» барботажное устройство;

■ устройство деаэратора должно обеспечивать заданные гидравлические и тепловые нагрузки, возможность осмотра, очистки и ремонта внутренних устройств.

Принципиальная схема деаэратора атмосферного давления новой конструкции производительностью 500 т/ч представлена на рис. 2.

В деаэраторе применена двухступенчатая схема деаэрации: 1-я ступень - струйно-капельная (в колонке), 2-я ступень - барботажная (в баке).

В 2009-2010 гг. деаэратор новой конструкции ДА-500/100 производительностью 500 т/ч был изготовлен и смонтирован на Юго-Западной ТЭЦ в г. Санкт-Петербурге в рамках строительства первой очереди. При вводе второй очереди предусмотрена установка еще двух таких деаэраторов.

Головной деаэратор был включен в эксплуатацию в I квартале 2011 г в схеме приготовления подпиточной воды системы теплоснабжения ТЭЦ.

Результаты проведенных испытаний и данные эксплуатации деаэратора ДА-500/100 на Юго-Западной ТЭЦ г. Санкт-Петербурга показали следующее [6]:

■ новый деаэратор работает устойчиво без заметной вибрации и гидравлических ударов в широком диапазоне нагрузок (10-105%) и эксплуатационных режимов;

■ деаэратор удовлетворяет требованиям ГОСТ 16860-88 [1] и ПТЭ [7];

■ содержание кислорода в деаэрированной воде на выходе из деаэратора составляет меньше 10 мкг/кг во всех опытных и эксплуатационных режимах при заданной проектной величине 30 мкг/кг;

■ значения показателя рН деаэрированной воды на выходе из деаэратора (9,0-9,5) свидетельствуют о том, что во всех проверенных режимах работы обеспечивается полное удаление свободной углекислоты из деаэрируемой (подпиточной) воды.

В 2014 г. был разработан и принят к производству усовершенствованный деаэратор атмосферного давления производительностью 510 т/ч для строящейся ГТУ-ТЭЦ ЭС-1 Центральной ТЭЦ Санкт-Петербурга. В качестве теплоносителя схемой деаэрационной установки предусмотрено применение «перегретой» воды.

На основании имеющегося опыта создания и освоения укрупненных деаэраторов атмосферного давления в настоящее время выполняется конструктивная проработка новых деаэраторов производительностью 600-1200 т/ч для крупных систем теплоснабжения и горячего водоснабжения.

В основу создания новых укрупненных деаэраторов атмосферного давления закладывались следующие основные требования:

■ увеличение единичной производительности деаэраторов с целью возможного сокращения их количества в схемах приготовления подпи- точной воды крупных систем теплоснабжения;

■ снижение массо-габаритных характеристик деаэраторов за счет возможного уменьшения объема деаэраторных баков и высоты деаэраторов, увеличения единичной производительности деаэрационых колонок и др.;

■ возможность использования в качестве теплоносителя в деаэраторах вместо пара «перегретой» деаэрированной воды соответствующих параметров;

■ обеспечение высокой степени удаления из исходной воды кислорода и свободной углекислоты в соответствии с нормами, установленными в ГОСТ 16860-88 [1] для деаэраторов атмосферного давления;

■ использование в конструкции деаэрационных колонок низконапорных струйно-капельных ступеней ∆Р<1,5 кгс/см2) и эффективного «затопленного» барботажного устройства в деаэраторном баке, позволяющих существенно повысить эффективность протекания процессов тепло- и массообмена в аппарате.

Выводы

1. На основе проверенных технических решений разработаны и освоены в производстве современные деаэраторы атмосферного давления производительностью от 0,4 до 300 т/ч с малогабаритной деаэрационной колонкой.

2. Разработаны, изготовлены и сданы в эксплуатацию современные укрупненные деаэраторы атмосферного давления производительностью 800 т/ч (с двумя колонками КДА-400) и 500 т/ч. В качестве теплоносителя в деаэраторах используются соответственно пар и «перегретая» вода.

3. Применение таких деаэраторов позволяет сократить их количество в схемах приготовления подпиточной воды крупных систем теплоснабжения и горячего водоснабжения на ТЭЦ и в котельных. Проведенные в условиях ТЭЦ пусконаладочные испытания головных образцов деаэраторов производительностью 800 и 500 т/ч показали, что деаэраторы работают устойчиво, надежно и эффективно в проектном диапазоне гидравлических и тепловых нагрузок [4, 6]. Содержание растворенного кислорода и свободной углекислоты в подпиточной воде после деаэраторов удовлетворяет требованиям ГОСТ 16860-88 [1] и ПТЭ [7].

4. Применение нового деаэратора атмосферного давления ДА-500/100 в схемах крупных систем теплоснабжения с использованием в качестве теплоносителя греющей («перегретой») воды вместо пара позволяет:

■ обеспечить работу деаэрационной установки в условиях отсутствия греющего пара при наличии греющей воды необходимых параметров;

■ исключить потери конденсата греющего пара в деаэрационной установке;

■ повысить экономичность и надежность установки;

■ в соответствии с действующими требованиями СанПин [5] обеспечить деаэрацию воды при температуре более 100 ОС в открытых системах теплоснабжения и горячего водоснабжения.

5. На основании полученных результатов разработаны предложения по составу и конструктивному исполнению деаэраторов производительностью 600, 800 и 1200 т/ч с использованием разных типов теплоносителя («перегретой» воды или пара) для применения в схемах крупных систем теплоснабжения и приготовления питательной воды на ТЭЦ, в отопительных и промышленно-отопительных котельных.

Литература

1. ГОСТ 16860-88. Деаэраторы термические. М.: Стандартинформ, 2007. 7 с.

2. Теплообменное оборудование для промышленных установок и систем теплоснабжения. Промышленный каталог 04-04. М.: ВНИИАМ, НПО ЦКТИ, 2004. 115 с.

3. Гиммельберг А.С. Деаэратор с малогабаритной деаэрационной колонкой для энергоблоков мощностью 300 МВт / А.С. Гиммельберг, В.Г. Михайлов, Г.В. Григорьев, Л.А.Хоменок, П.В. Егоров, Н.Е. Шилова, Б.М. Соколов // Электрические станции. 2006. № 4. с.17.

4. Гиммельберг А.С., Михайлов В.Г. и др. Деаэраторы атмосферного давления новой конструкции для крупных систем теплоснабжения. // Тяжелое машиностроение. 2002 г. № 10. С. 40-41.

5. СанПиН 2.1.4.2496-09.2009 Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы.

6. Гиммельберг А.С., Михайлов В.Г. и др. Деаэраторы атмосферного давления для системы теплоснабжения ЮгоЗападной ТЭЦ (г. Санкт-Петербург). // Электрические станции. 2013 г. № 12. С. 36-40.

7. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. М.: Омега-Л, 2003. 155 с.

П.В. Егоров, А.С. Гиммельберг, М.В. Чупраков, Вг.. Михайлов, А.Н. Баева, А.Д. Эрнандес , Разработка и создание современных отечественных деаэраторов атмосферного давления для систем теплоснабжения и промышленных энергоустановок

Источник: Журнал "Новости теплоснабжения" №03 (174), 2015 г. , www.rosteplo.ru/nt/175

Оставить комментарий

Тематические закладки (теги)

Тематические закладки - служат для сортировки и поиска материалов сайта по темам, которые задают пользователи сайта.

Похожие статьи:

Подбор теплообменника!

Теплообменник ТТАИ для ГВС, отопления, промпроизводств. Эффективней пластинчатого!

+7(495)741-20-28, info@ntsn.ru

Программы Auditor

Отраслевая конференция «Теплоснабжение-2019»

Москва, 22-24 октября 2019 г.
Примите участие!

Подробнее