Лекция 23. Влияние качества пара на работу поверхностей нагрева парового котла и турбоустановок.

В процессе работы паротурбинной уста­новки любого типа (КЭС, ТЭЦ, АЭС) рабо­чее тело загрязняется примесями. Количество и состав этих примесей определяются типом установки, составом конструкционных мате­риалов и условиями ее эксплуатации. Основ­ные источники загрязнений водного теплоно­сителя и их состав для электростанций харак­теризуются данными табл. 14.-1.

Независимо от источника загрязнения примеси поступают в котловую воду или воду парогенератора и могут находиться в ней в растворенном и во взвешенном состояниях. При определенных условиях они могут вы­падать на поверхностях нагрева, образуя от­ложения, ухудшающие теплопередачу и по­вышающие температуру стенки труб. Отложе­ния наиболее опасны в зоне интенсивного обогрева топочных экранов и твэлов. В уста­новках АЭС радиоактивные отложения харак­теризуют радиационную обстановку вокруг оборудования.

Примеси из воды частично переходят в пар и загрязняют его. Примеси пара могут давать отложения в пароперегревателях и проточной части паровой турбины. Недопустимы отло­жения в пароперегревателях, в которых даже при нормальных условиях выходные по пару участки змеевиков имеют предельную по условиям работы металла температуру. Даже небольшой слой отложений вызывает недо­пустимо высокую температуру металла, спо­собствующую интенсификации ползучести и окалинообразования.

Крайне отрицательно влияет также образование отложений в проточной части турби­ны. Они увеличивают шероховатость лопаток, потери на трение и соответственно снижают экономичность. Значительные отложения в проточной части турбины могут вызвать до­полнительное осевое давление, вследствие че­го приходится ограничивать ее мощность. Особенно чувствительны к отложениям тур­бины высокого давления, у которых из-за меньшего удельного объема пара проточная часть высокого давления выполняется соот­ветственно меньших размеров.

Разработаны методы, ограничивающие по­ступление примесей с присосом в конденса­торах и с добавочной водой. Значительно труднее борьба с поступлением продуктов коррозии конструкционных материалов, осо­бенно при околокритическом и сверхкритиче­ском давлении. В зависимости от типа обору­дования и водного баланса электростанции в эксплуатации допускают определенный со­став и концентрацию примесей питательной воды: для прямоточных котлов сотые доли миллиграмма на килограмм, для барабан­ных— десятки миллиграммов на килограмм и более.

Основные источники загрязнений водного теплоносителя и их состав

В достаточно широком диапазоне высоких и сверхкритических параметров однородного водного теплоносителя (пара и воды) термо­динамическая растворимость малолетучих неорганических соединений как функция свойств растворителя определяется двумя параметрами — плотностью и температурой. Растворимость описывается предложенным О. И. Мартыновой уравнением

где — растворимость вещества в водном теплоносителе; — плотность при параметрах процесса; —тепловой эффект процесса растворения; — универсальная газовая постоянная; — температура; — энтропия растворения вещества; — коорди­национное число (гидратационная характери­стика).

Расчеты растворимости веществ в водном теплоносителе по возможны при нали­чии надежных данных по трем параметрам, характеризующим процесс растворения: , и . Эти данные известны только для отдельных примесей и ограниченного диапа­зона параметров.

Поэтому впредь до накопления необходи­мых данных закономерности растворимости веществ в воде и паре изучаются эксперимен­тально. Ниже рассматриваются общие законо­мерности растворимости примесей в водном теплоносителе.