Кратности охлаждения

На рис. 9.5 представлено изменение концентрации NH3 в дистилляте пара, генерированном из сточной воды, в зависимости от кратности и температуры упаривания. Основное количество NH3 переходит в пар в первых порциях дистиллята; по мере концентрирования выход NH3 из упариваемого объема сточной воды снижается и при кратности упаривания 40 практически стабилизируется. С ростом температуры выход NH3 в пар заметно возрастает. Общее количество выходящего в пар аммиака зависит от кратности концентрирования, т. е. в реальных условия» дистилляции концентрация NH3 в паре будет определяться не столько температурой, сколько кратностью упаривания. Она может быть рассчитана по данным рис. 9.5 усреднением концентраций аммиака в паре, получаемых за цикл упаривания до определенной, кратности.

Коэффициент дисперсности и степень агрегации частиц Fe2O3 заметно уменьшаются при увеличении концентрации органических веществ, т. е. кратности концентрирования сточной воды, от /Су—1 до /Су=20. При дальнейшем концентрировании до /Су=40 заметного уменьшения этих характеристик не происходит.

Сокращение значения продувки приводит к повышению кратности концентрирования и, следовательно, к значительному росту со-лесодержания циркуляционной воды. При Рпр = 0 значение кк определяется потерями воды в системе за счет капельного уноса.

Гидрофобные теплоносители позволяют устранить в основном элементе опреснительной установки — испарительном аппарате теплопередающую поверхность, добиться значительного повышения температуры испаряемой воды и кратности концентрирования, исключить накипеобразование. Будучи термически устойчивыми, эти вещества выдерживают нагрев до 230—530°С, что обеспечивает температуру опресняемой воды при поступлении на первые ступени установки до 120—170ЭС и более.

энергии на циркуляцию. Тепловая схема рассчитана на более высокие параметры греющего пара (давление до 2,5 кгс/см2) с возможным энергообеспечением как от атомного реактора, так и от отбора турбин ТЭЦ. Эксплуатационная производительность установки по дистилляту 640—650 м3/ч при температуре в первой ступени 102°С и расходе исходной воды на дистилляцию 1000 м3/ч при кратности концентрирования 3,7.

Установки обоих типов характеризуются высокими показателями использования греющего пара (10— 12 м3/т), но для тепловой схемы с испарительными пленочными аппаратами он несколько ниже и не превышает 10 м3/т. Некоторое снижение d0 в этом случае объясняется менее развитой схемой регенерации теплоты. Такая схема уступает и по допустимой кратности концентрирования исходной воды, которая находится в пределах 2,5—2,7, в то время как у лучших образцов установок мгновенного вскипания она доходит до 3 и более, так как с точки зрения накипеобразования они работают в более благоприятных условиях, поскольку кипение исходной воды происходит не на поверхности нагрева. Эти данные в еще большей степени подчеркивают высокую эффективность установок мгновенного вскипания, и поэтому там, где требуется создавать установку большой производительности, многоступенчатая схема мгновенного вскипания позволяет применять ее в широких пределах стоимости теплоты.

ния в пределах 2,5—3. Повышение кратности концентрирования способствует увеличению производительности установки, однако ее повышение возможно лишь при снижении накипеобразования на поверхностях нагрева установки.

Экспериментальные данные И. М. Миркиса, С. Н. Филиппова, Стандифорда, Эллиота, Ходгсона, Темперлея, Авени, Коурвазье указывают на необходимость ограничения верхнего значения температуры в первой ступени при обработке воды подкислением значением 110—125°С, при котором не достигается «сульфатный барьер» (начало отложения сульфата кальция на теплопередающих поверхностях); при этом кратность концентрирования не должна превышать 1,2—1,7. Нижний предел температур соответствует большей кратности концентрирования опресняемой воды [34, 53]. Стехиометрические добавки кислоты в опресняемую воду требуют разработки развитой системы декарбонизации и деаэрации, которые в совокупности способны обеспечить снижение накипеобразования и коррозионного износа оборудования.

Применение затравочных кристаллов (мел, алебастр, гипс), вводимых в исходную воду, позволяет доводить нагрев исходной воды до 80—100°С при скорости рассола не менее 0,5—2,5 м/с и кратности концентрирования 2,5—3,0. Эксплуатационный пробег установки между чистками при использовании затравки составляет 5000— 7000 ч.

Смещение границы «сульфатного барьера» достигается введением в опресняемую воду MgCb в соотношении от 1,5 до 3,0 от содержания иона магния в ней. Это позволяет поднять температуру в первой ступени установки до 170°С при кратности концентрирования солей в рассоле, равной 2.

ko в подобных аппаратах на выпадение накипи, наряду с другими известными факторами, влияет тепловой поток. Так, при тепловом потоке 2-Ю4 Вт/м2 и кратности концентрирования 1 накипь отсутствует при температуре нагрева воды 130°С. При увеличении теплового потока в 2,5 раза при прочих равных условиях накипь начинает выпадать на трубной поверхности желобчатых труб при 121°С [69].

Проект опреснительной установки на 100000 м3/сут предусматривает создание камер из армированного бетона (рис. 5-8). Показанный на рис. 5-8 модуль установки содержит пять ступеней, высота которых 4,3 м, ширина 4,5 м при общей длине 15 м. Трубки конденсатора располагаются в корпусе продольно. В верхней части его расположен поддон. Ступени образованы бетонными стенками, в нижней части которых выполнены перепускные сопла. При испытании бетонного корпуса установлено, что он устойчиво работает при температурах до 120°С при кратности концентрирования 1,4 — 1,72 и обеспечивает достаточную герметичность. Трудно ре^ шаемыми вопросами при этом являются: крепление труб конденсатора и уплотнение отверстий для измерительной аппаратуры и смотровых люков.

Таким образом, температура и давление в конденсаторе зависят от температуры охлаждающей воды, кратности охлаждения и влажности пара перед конденсатором, определяющей разность J'K — i'K> дополнительного перепада температур 5t, принимаемого обычно равным 3 — 5 К (иногда до 10 К). Для оценки значения Тк можно принять теплоту парообразования при давлении 3 — 5 кПа равной 2430 кДж/кг, а влажность пара перед конденсатором 9%. Тогда i'K — — I'K = 2210 кДж/кг, и с учетом теплоемкости охлаждающей воды сох = = 4,178 кДжДкг • К)

По известной зависимости между температурой конденсации и давлением конденсации (рис. 9.4) можно получить зависимость давления рк в конденсаторе от кратности охлаждения (рис. 9.5). Увеличение кратности охлаждения ш приблизительно более 80 нецелесообразно, так как при этом теоретически возможный вакуум в конденсаторе уменьшается очень мало. Поэтому обычно кратность охлаждения ограничивается значением 50-60.

Рис. 4.12. Влияние кратности охлаждения на стоимость конденсатора

На рис. 4.12 и 4.13 показано изменение стоимости конденсатора и системы водоснабжения для различных вариантов проектных разработок АЭС БРГД-1000 в зависимости от кратности охлаждения т и температуры воды на входе в конденсатор Тв. Отметим, что стоимости конденсатора и системы водоснабжения соизмеримы между собой. Увеличение m и уменьшение 7'в приводят к снижению стоимости конденсатора и, наоборот, к возрастанию Фсв. Во всех случаях наблюдается ярко выраженный

Для атомных электростанций вследствие более низкого к. п. д. термодинамического цикла требуются увеличенные расходы охлаждающей воды и более мощные охладительные устройства по сравнению с ТЭС. Как следует из анализа, проведенного в предыдущей главе, с увеличением начальной температуры воды и уменьшением кратности охлаждения стоимость конденсатора увеличивается, в то время как стоимость системы водоснабжения, наоборот, уменьшается. В обоих случаях наблюдаются ярко выраженные минимумы в суммарных затратах на изготовление конденсатора и сооружение системы водоснабжения.

Рис. 5.5. Влияние кратности охлаждения на величину ~УК и мощность

2. Минимизация массы или объема аппарата дает один и тот же тривиальный результат: максимальные скорости и кратности охлаждения и минимальные диаметры и начальные температуры охлаждающей воды. Стоимость конденсатора при этом почти в 1,4 раза превосходит минимально возможную стоимость, а стоимость системы водоснабжения — в 3,4 раза.

Рабочие лопатки рассчитываются для работы на одном режиме — номинальном. Между тем, им приходится работать при различных режимах, связанных с условиями эксплуатации. Турбины работают при частичных нагрузках, различных расходах пара и тешюпадениях в ступенях. В эксплуатации возможны временные перегрузки турбины и отдельных ступеней, могут измениться начальные параметры и давление отработавшего пара. Последнее зависит, при прочих равных условиях, от температуры охлаждающей воды и от кратности охлаждения. Все это влияет на экономичность турбинной установки и на надежность работы различных деталей турбин (лопаток, дисков, валопроводов, упорных подшипников и др.). Работе турбин при переменном режиме посвящено много советских и зарубежных трудов [72, 93]. В задачу автора не входит разбор влияния указанных отклонений на экономичность турбины. В настоящей книге будут рассмотрены вопросы надежности работы лопаток при наличии указанных факторов.

равенство теплосодержаний и температур fK=tl возможно лишь при превращении Оцв бесконечность. Относя расход охлаждающей воды к 1 кг конденсируемого пара, определяем величину кратности охлаждения:

Величина кратности охлаждения m определяется технико-экономическими условиями: большой расход охлаждающей воды требует больших размеров и дорогих устройств системы водоснабжения, а также большого расхода энергии на перекачку охлаждающей воды. На союзных электростанциях экономическая кратность охлаждения равна обычно 50 — 60. Тепло, выделяемое при конденсации пара в конденсаторе турбины, составляет нормально iK — Г — 520 -=- 530, в среднем 525 ккал\кг.

Подогрев охлаждающей воды изменяется обратно пропорционально кратности охлаждения, а именно: