Тепловые и атомные электрические станции - часть 20

 

155

второй  ступени; 7– шламоуплотнительная  станция;  остальные  обозначения  те 
же, что на рис. 5.4 

 
Обессоливание воды по комбинированной схеме представлено на 

рис. 7.5. Технологическая  схема  установки  предусматривает  предвари-
тельную обработку исходной воды в осветлителях известью, коагулян-
том и флокулянтом, сбор осветленной воды в баках, фильтрацию освет-
ленной  воды  через  механические  фильтры,  подкисление  воды  серной 
кислотой и дозирование антискалянтов перед установкой обратного ос-
моса  (УОО),  подачу  воды  через  фильтры  тонкой  очистки  в  УОО,  до-
обессоливание ее после УОО в Н- и ОН-фильтрах второй ступени. 

В  настоящее  время  в  Российской  Федерации  действует  ряд  отно-

сительно крупных установок обратного осмоса, входящих в состав ком-
бинированных  технологий  получения  глубоко  обессоленной  воды.  Та-
кие  установки  имеются  на  ТЭЦ-23  ОАО  «Мосэнерго»,  Нижнекамской 
ТЭЦ-1. На ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго» установка обратного осмоса про-
изводительностью 50 т/ч эксплуатируется с 1997 г. 

На  рис. 7.6 представлена  принципиальная  технологическая  схема 

термического обессоливания воды с применением испарителей типа И. 
В  схеме  предусмотрены  коагуляция  и  известкование  исходной  воды, 
механическая  фильтрация, Na-катионирование,  термическая  деаэрация. 
После этого умягченная вода подается в качестве питательной в испари-
тельную установку. 

 

 
Рис. 7.6. Принципиальная  технологическая  схема  термического  обессоливания  во-
ды: 
4 – Nа-фильтр; 5 – деаэратор; 6 – испарительная установка; остальные обозначе-
ния те же, что на рис. 7.5 

 

Возможны и другие схемы обессоливания воды. 

 

156

Суть термического обессоливания воды заключается в ее испаре-

нии за счет теплоты пара из отбора турбины с последующей конденса-
цией вторичного пара. Несмотря на то что в процессе испарения с вто-
ричным  паром  уносится  часть  воды  в  виде  капель  с  содержащимися  в 
ней примесями, чистота дистиллята испарителей получается достаточно 
высокой,  поскольку  основная  часть  веществ,  поступивших  с  питатель-
ной водой в испаритель, остается в его концентрате как продукте выпа-
ривания воды в нем и выводится из испарителя непрерывно с его про-
дувкой. 

В  нашей  стране  энергомашиностроительными  заводами  выпуска-

ются  следующие  испарители:  горизонтально-трубные  пленочные; 
«мгновенного» вскипания; с выносной зоной кипения и типа И. 

Обобщение  опыта  применения  термического  метода  обессолива-

ния добавочной воды на ТЭС России показывает, что наибольшее рас-
пространение получили испарители типа И и ряд схем их включения: 

• 

блочные испарительные установки (БИУ), включенные в систему 
подогрева основного конденсата турбин на КЭС; 

• 

БИУ, включенные в систему подогрева сетевой воды на ТЭЦ; 

• 

многоступенчатые  испарительные  установки  (МИУ)  на  промыш-
ленно-отопительных ТЭЦ; 

• 

паропреобразовательные установки на промышленных ТЭЦ. 

Анализ тепловых схем конденсационных турбоустановок показы-

вает,  что  во  всех  случаях  необходимое  количество  добавочной  воды 
может  быть  получено  от  испарительных  установок  (одной  или  двух), 
включенных в регенеративную систему низкого давления. 

На  рис. 7.7 показана  схема  включения  БИУ  в  систему  подогрева 

основного конденсата турбины К-300-240. 

Испарительная  установка  по  греющему  пару  включается  в  отбор 

VI  турбины,  а  конденсатор  испарителя – в  рассечку  между  ПНД-3  и 
ПНД-2.  Для  снижения  тепловых  потерь  при  производстве  дистиллята 
последний перед подачей в конденсатор турбины охлаждается химиче-
ски очищенной водой. 

Эксплуатация  таких  БИУ  практически  не  приводит  к  изменению 

режима работы системы регенерации турбин и тепловой экономичности 
КЭС, поскольку вся теплота, отобранная паром из нерегулируемого от-
бора турбины на осуществление процесса дистилляции, возвращается в 
термодинамический цикл. Ниже приводится методика поверочного рас-
чета одноступенчатой блочной испарительной установки. 

 

157

 

Рис. 7.7. Схема включения БИУ в систему подогрева основного конденсата турбины 
К-300-240: 
V–IX– номера отборов; БОУ– блочная обессоливающая установка 

 
Количество теплоты, передаваемой от греющего пара в испарите-

ле, можно определить в виде 

и

вт

вт

п.в

пр

вт

п.в

(

)

(

)

Q

D h

h

D

h

h

′′

′

=

−

+

−

,                       (7.10) 

где  

вт

D  – количество вторичного пара испарителя, кг/с;  

пр

D  – количество продувочной воды испарителя, кг/с;  

вт

вт

п.в

,

,

h h h

′′ ′

 – энтальпии соответственно вторичного пара, его конденсата 

и питательной воды, поступающей в испаритель, кДж/кг.  

Теплота конденсации вторичного пара передается в конденсаторе 

испарителя  основному  конденсату,  изменяя  его  энтальпию  от 

к.и1

h

  до 

к.и2

h

, т.е. 

к.и

о.к

к.и2

к.и1

(

)

Q

G

h

h

=

−

,                                 (7.11) 

где  

о.к

G  – расход  основного  конденсата,  проходящего  через  конденсатор 

испарителя, кг/с. 

Количество  теплоты,  определяемое  по (7.10), может  быть  также 

найдено из уравнения теплопередачи для испарителя: 

 

158

и

и

и

и

Q

k

t F

=

⋅ Δ ⋅ ,                                       (7.12) 

где  

и

k  – коэффициент теплопередачи в испарителе, кВт/(м

2

К);  

и

t

Δ  – температурный напор в испарителе, °С;  

и

F  – площадь поверхности греющей секции испарителя, м

2

. 

Температурный  напор  в  испарителе  равен  разности  температур 

насыщения греющего и вторичного пара: 

и

гр

вт

t

t

t

′

′

Δ =

−

. 

Количество теплоты, определяемое по (7.11), может быть рассчи-

тано из уравнения теплопередачи для конденсатора испарителя (КИ): 

к.и

к.и

к.и

к.и

Q

k

t

F

=

⋅ Δ

⋅

,                                  (7.13) 

Значение температурного напора в КИ определяется как среднело-

гарифмическое.  Производительность  испарительной  установки  по  дис-
тилляту можно вычислить из соотношения 

к.и

и.у

к.и

Q

D

r

=

,                                  (7.14) 

где  

к.и

r  – удельная теплота парообразования, кДж/кг. 

Представленные  уравнения  позволяют  однозначно  определить 

производительность  испарительной  установки,  а  также  параметры  теп-
лоносителей  в  испарителе  и  его  конденсаторе.  Потери  давления  в  тру-
бопроводе вторичного пара можно принимать равными 5 %. 

На  рис. 7.8 приведена  тепловая  схема  включения  испарительной 

установки в систему подогрева основного конденсата блока мощностью 
200  МВт.  Для  блока  используются  две  испарительные  установки,  одна 
из них подключена к отбору IV, другая – к отбору V. Испарители имеют 
свои конденсаторы КИ-1 и КИ-2, включенные в систему регенеративно-
го подогрева питательной воды Умягченная питательная вода испарите-
лей предварительно деаэрируется в деаэраторе при давлении 0,12 МПа. 

Применяются  также  БИУ  с  двухступенчатой  схемой  включения 

испарителей. На рис. 7.9 представлена схема включения двухступенча-
той испарительной установки в систему подогрева основного конденса-
та блока мощностью 800 МВт. При работе такой установки пар первой 
ступени испарителя используется в качестве греющей среды во второй 
ступени, а вырабатываемый третичный пар отводится в конденсатор ис-
парителя,  где  конденсируется  при  охлаждении  основным  конденсатом 
турбины. Производительность испарительной установки по дистилляту 
возрастает при этом в 1,5–1,7 раза по сравнению с одноступенчатой ус-
тановкой. 

 

 

159

 

Рис. 7.8. Схема включения БИУ в систему подогрева основного конденсата турбины 
К-200-130 Сургутской ГРЭС-1: обозначения те же, что на рис. 7.7.  

 

Рис. 7.9. Схема включения БИУ в систему подогрева основного конденсата турбины 
К-800-240 Сургутской ГРЭС-2: обозначения те же, что на рис. 7.7. 
 

 

160

 

Рис. 7.10. Схема включения испарительной установки в систему подогрева сетевой 
воды теплофикационной турбины: 
СП-1 – верхний сетевой подогреватель; СП-2 – нижний сетевой подогреватель; 1 – 
подвод греющего пара; 2 – отвод вторичного пара; 3 – подвод питательной воды; 4 
– продувка; 5 – отвод конденсата греющего пара; 6,8 – подвод сетевой воды к КИ и 
отвод ее при работе испарителя на паре нижнего регулируемого отбора; 7,9 – под-
вод сетевой воды к КИ и отвод ее при работе испарителя на паре верхнего регули-
руемого отбора 

 

Включаемые  в  систему  подогрева  основного  конденсата  турбин 

БИУ  длительное  время  эксплуатируются  на  многих  электростанциях 
России (Сургутской, Ново-черкасской, Пермской ТЭС и др.). 

Для  теплофикационных  турбоустановок  при  отпуске  теплоты  по-

требителям  поток  основного  конденсата  до  ввода  конденсата  сетевых 
подогревателей  весьма  невелик  и  не  может  обеспечить  получение  тре-
буемого количества вторичного пара испарителя. Для таких турбоуста-
новок рациональным местом включения испарительной установки явля-
ется система подогрева сетевой воды. Схема включения испарительной 
установки  в  систему  подогрева  сетевой  воды  приведена  на  рис. 7.10. 
При  включении  испарительной  установки  по  такой  схеме  можно  вос-
полнить не только внутренние, но и частично или полностью внешние 
потери пара и конденсата на ТЭЦ. 

Многоступенчатые  испарительные  установки  применяются  на 

промышленно-отопительных  ТЭЦ,  где  потери  пара  и  конденсата  из-за 
невозврата части конденсата с производства достигают больших значе-
ний.  В  качестве  исходной  воды  здесь  используются  природная  вода, 
сбросные воды энергетических объектов, продувочная вода котлов, сис-

 

161

тем оборотного охлаждения конденсаторов (СОО), замасленные и зама-
зученные сточные воды, промливневые воды с территории ТЭС и др. 

На рис. 7.11 представлена принципиальная схема шестиступенча-

той испарительной установки при параллельном питании водой испари-
телей.  Греющий  пар  на  МИУ  поступает  из  станционного  коллектора 
(0,8 – 1,3 МПа). Конденсат греющего пара и дистиллят из греющих сек-
ций МИУ сливаются в расширители дистиллята. Образующийся в кор-
пусе вторичный пар очередной ступени испарителя подается в греющую 
секцию следующей ступени. Вторичный пар последней ступени исполь-
зуется в деаэраторе МИУ и в подогревателе химически очищенной во-
ды.  При  наличии  избытка  вторичного  пара  он  подается  в  коллектор 
(0,12 – 0,25 МПа). 

Питательная вода после деаэратора МИУ поступает в каждый ис-

паритель параллельно. При этом перед первыми тремя ступенями МИУ 
она подогревается конденсатом греющего пара соответствующей ступе-
ни. 

 

 

Рис. 7.11. Принципиальная  схема  шестиступенчатой  испарительной  установки  при 
параллельном питании водой испарителей: 
1 – испаритель; 2 –деаэратор ИУ; 3 – подогреватель химически очищенной воды; 4 
–  подогреватели  питательной  воды  испарителей; 5 – подогреватели  дистиллята 
ИУ; 6 – расширитель продувочной воды; 7 – расширители дистиллята; 8 – охлади-
тель продувочной воды; 9 – химически очищенная вода 

 

162

 

Рис. 7.12. Схема паропреобразовательной установки: 
1 – подвод греющего пара; 2 – отвод вторичного пара; 5 – пароперегреватели; 4 – 
паропреобразователи; 5 – охладитель конденсата; 6 – охладитель продувочной во-
ды; 7 – подогреватель питательной воды; 8 – питательный насос; 9 – подвод пара 
к подогревателю и деаэратору; 10 – деаэратор; 11 – конденсат пара; 12 – химиче-
ски очищенная вода; 13 – продувочная вода 

 
Система подогрева дистиллята состоит из двух подогревателей, в 

которых в качестве греющей среды используется вторичный пар из пер-
вой и четвертой ступеней МИУ. Дистиллят после подогрева до 130–150 
°С подается в основной деаэратор турбоустановки. 

В настоящее время крупные МИУ эксплуатируются на Саранской 

ТЭЦ-2, Казанской ТЭЦ-3 и на некоторых других электростанциях Рос-
сии. 

При повышенных потерях пара и конденсата у внешних потреби-

телей теплоты на ТЭЦ используются паропреобразовательные установ-
ки. В качестве питательной воды для ППУ используются некондицион-
ный конденсат с производства и химически очищенная вода. Конденсат 
греющего  пара  ППУ  сохраняется  в  основном  энергетическом  цикле 
ТЭЦ и после ППУ возвращается в цикл ТЭЦ. 

Схема  паропреобразовательной  установки  представлена  на  рис. 

7.12. Пар из регулируемого отбора турбины направляется сначала в па-
роперегреватель вторичного пара, а затем в греющую секцию паропре-
образователя. Питательная вода поступает в паропреобразователь из де-
аэратора. Образующийся в паропреобразователе пар через пароперегре-
ватель  подается  потребителю.  Конденсат  греющего  пара  через  охлади-