Pertes dans les systèmes de condensation de vapeur. V. L. Gudzyuk, P. Shomov, P.A. Perov, Réduire les pertes de vapeur lors de la vidange d'une canalisation de vapeur à travers une rondelle de retenue
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Selon la méthodologie de calcul actuelle, comme mentionné ci-dessus, les montants pour non-retour des condensats sont exclus du coût de l'énergie dans les centrales thermiques, ce qui entraîne une diminution artificielle du niveau de coût de l'énergie.
La quantité d'eau transférée vers d'autres entreprises comprend l'eau et la vapeur (non-retour des condensats, réapprovisionnement du réseau de chaleur, etc.), ainsi que les eaux usées dirigées vers les stations d'épuration des eaux usées d'autres entreprises.
Cependant, il est nécessaire de modifier la procédure actuelle d'exclusion du coût de l'énergie des quantités reçues des consommateurs pour non-restitution des condensats, car cela conduit à une sous-estimation déraisonnable du coût de l'énergie. Cette question est abordée plus en détail ci-dessous au Chap.
Les principales pertes peuvent être : a) la consommation de vapeur pour propres besoins(si le condensat de cette vapeur n'est pas restitué) ; b) fuites de vapeur et de condensats dues à des fuites dans les canalisations ; c) perte de condensat des canalisations de vapeur lorsque fonctionnement normal et lors de l'échauffement des sections nouvellement allumées ; d) perte de vapeur due à la purge des surchauffeurs lors de l'allumage des chaudières ; f) perte d'eau de purge de la chaudière.
Selon les consommateurs connectés à la centrale de cogénération et leurs besoins relatifs en vapeur, le non-retour des condensats des consommateurs de production des différentes centrales de cogénération est différent. Elle varie de 40 à 100 %, si elle est calculée par rapport à la quantité de vapeur dégagée, et de 10 à 40 %, si elle est calculée par rapport à la quantité de vapeur entrant dans la turbine. Pour les centrales thermiques, le non-retour des condensats des consommateurs de vapeur externes constitue une perte externe. Celles-ci, ainsi que les pertes intra-station, doivent être reconstituées avec de l'eau supplémentaire. Les ajouts totaux au cycle principal d'une centrale thermique sont déterminés par la somme des pertes externes et intra-station.
Pour les chaudières non blindées de capacité relativement faible (avec une pression ne dépassant pas 15 heures et une tension de vapeur allant jusqu'à 30 kg/m2 heure) et avec un non-retour de condensats important, il est plus simple d'utiliser des méthodes simplifiées - intra-chaudière et traitement thermique eau et cationisation partielle.
Le bilan hydrique comprend la production centralisée, la consommation dans les sous-systèmes technologiques, y compris l'alimentation électrique des unités de récupération de chaleur génératrices de vapeur, la production et la consommation dans les sous-systèmes énergétiques, les pertes dues à la fourniture de vapeur aux consommateurs externes lorsque les condensats ne sont pas restitués. Le bilan de l'eau de refroidissement reflète le fonctionnement des systèmes d'alimentation en eau à flux direct et en circulation.
Les tarifs de chauffage sont fixés dans l'hypothèse d'un retour des condensats à 100 %. Les consommateurs paient le non-retour des condensats au prix de l'eau chimiquement purifiée ou déminéralisée, la moyenne du système énergétique, augmentée de pas plus de 20 % pour assurer le niveau de rentabilité standard. Le montant du paiement au consommateur pour les condensats restitués est déterminé par la composante combustible du coût de 4 186 GJ (10 Gcal) de chaleur provenant de l'organisme d'approvisionnement en énergie.
| Système de chauffage à vapeur monotube avec compression du jet central et retour des condensats. |
Les installations de cogénération sont très coûteuses et leur capacité est donc généralement limitée. Le non-retour des condensats nécessite une augmentation de la capacité des stations d'épuration et une consommation supplémentaire de réactifs chimiques, et entraîne également des pertes de chaleur supplémentaires.
Des pertes de chaleur très importantes se produisent en raison d'un dysfonctionnement des pièges à condensation et de fuites. connexions à bride dispositifs d'arrêt et soupapes de sécurité et contre les pertes de condensats chauds. Le non-retour des condensats détériore la qualité de l'eau d'alimentation, ce qui contribue à la contamination de la surface chauffante et à la détérioration des transferts thermiques.
Dans les centrales de production combinée de chaleur et d'électricité (CHP), les pertes par condensats comprennent les pertes intra-station et celles des consommateurs. Généralement, le non-retour des condensats des consommateurs est nettement supérieur aux pertes intra-station, et supplément nécessaire l'eau peut atteindre jusqu'à 30 à 40 % ou plus de la production de vapeur. Certains consommateurs peuvent également subir une contamination du condensat, le rendant impropre à l'alimentation des chaudières à vapeur. Dans ce cas, dans les centrales thermiques avec chaudières haute pression ou à flux direct, il est conseillé d'installer des convertisseurs de vapeur. La vapeur principale des convertisseurs de vapeur est la vapeur provenant de l’une des sorties de la turbine.
Dans les centrales thermiques qui génèrent non seulement de l'énergie électrique, mais dégagent également de la chaleur sous forme de vapeur et eau chaude(CHP), des turbines sont installées qui fonctionnent avec la sélection de la vapeur partiellement épuisée des étages intermédiaires. En raison du non-retour des condensats dégagés consommateur thermique vapeur, les pertes du cycle augmentent considérablement et peuvent atteindre 40 à 60 % de la production de vapeur des chaudières.
Le non-retour des condensats, outre les pertes de chaleur directes, nécessite un apport supplémentaire d'eau chimiquement purifiée pour alimenter les chaudières à vapeur, ce qui entraîne généralement une augmentation de la purge et, par conséquent, des pertes de chaleur supplémentaires. De plus, le non-retour des condensats vers les sources d'approvisionnement en vapeur nécessite d'augmenter leur productivité et, dans certains cas, de compliquer les schémas de traitement chimique des eaux et les dispositifs de séparation intra-chaudières, ce qui est associé à une augmentation des coûts d'investissement, et souvent des coûts d'exploitation.
Réalimentation des pertes en vapeur et en eau dans les centrales thermiques
Dans les centrales thermiques avec Po ≥ 8,8 MPa (90 Atm), les pertes sont comblées avec de l'eau supplémentaire complètement déminéralisée.
Dans les centrales thermiques à Po ≤ 8,8 MPa, une purification chimique de l'eau d'appoint est utilisée - éliminant les cations de dureté et les remplaçant par des cations sodium, tout en préservant les acides résiduels (anions).
La préparation de l'eau déminéralisée s'effectue de trois manières :
2. Méthode thermique
3. Combiné méthodes physico-chimiques(utilisation d'éléments nettoyage chimique, dialyse, membrane)
Méthode chimique pour préparer de l'eau supplémentaire
DANS eaux de surface Il existe des impuretés grossières, colloïdales et véritablement dissoutes.
L'ensemble du système de traitement chimique de l'eau est divisé en deux étapes :
1) Prétraitement de l'eau
2) Purification des impuretés véritablement dissoutes
1. Le prétraitement est effectué dans des clarificateurs d'eau. Cela élimine les impuretés colloïdales grossièrement dispersées. La dureté du magnésium est remplacée par la dureté du calcium et une désiliconisation du magnésium de l'eau se produit.
Al 2 (SO 4) 3 ou Fe (SO 4) - coagulants
MgO+H 2 SiO 3 → MgSiO 3 ↓ + H 2 O
Après pré-purification, l'eau ne contient que des impuretés véritablement dissoutes
2. La purification des impuretés véritablement dissoutes est effectuée à l'aide de filtres échangeurs d'ions.
1) N – filtre échangeur de cations
L'eau passe par deux étages de filtres échangeurs de cations H, puis un étage d'un filtre échangeur d'anions.
Décarbonateur – Captage du CO 2. Après échange de cations H et échange d'anions OH dans l'eau, les acides faibles H 2 CO 3, H 3 PO 4, H 2 SiO 3, tandis que le CO 2 passe sous forme libre puis l'eau va au décarboniseur, dans lequel le CO 2 est retiré physiquement.
Loi Henry-Dalton
La quantité d'un gaz donné dissoute dans l'eau est directement proportionnelle à la pression partielle de ce gaz au-dessus de l'eau.
Dans le décarbonateur, du fait que la concentration de CO 2 dans l'air est approximativement nulle, du CO 2 est libéré de l'eau dans le décarbonateur.
Les résidus d'acides faibles (PO 4, CO 2, SiO 3) sont captés sur un filtre échangeur d'anions fort.
Méthode thermique de dessalage de l'eau supplémentaire
Basé sur le phénomène selon lequel la solubilité des sels dans la vapeur à basse pression est très faible.
La préparation thermique de l'eau supplémentaire est réalisée dans des évaporateurs.
La quantité de vapeur circulant dans un circuit à un étage est approximativement égale à celle purifiée.
Fondamental circuits thermiques approvisionnement en vapeur et en chaleur des centrales thermiques.
Alimentation en chaleur par cogénération.
Tous les consommateurs de chaleur peuvent être divisés en 2 catégories :
1. la consommation de chaleur (consommation) dépend de conditions climatiques(chauffage et ventilation) ;
2. la consommation de chaleur ne dépend pas des conditions climatiques (eau chaude).
La chaleur peut être dégagée sous forme de vapeur ou sous forme d’eau chaude. L'eau comme liquide de refroidissement pour le chauffage présente des avantages par rapport à la vapeur (un diamètre de tuyau plus petit est nécessaire + moins de pertes). L'eau est préparée dans les réchauffeurs du réseau (principal et de pointe). Steam est publié uniquement pour des besoins technologiques. Il peut être rejeté directement à la sortie de la turbine ou via un convertisseur de vapeur.
Lors du calcul de la consommation de chaleur pour le chauffage, les éléments suivants sont pris en compte :
– quartier appartement
– différence de température à l’extérieur et à l’intérieur de la maison
– caractéristique de chauffage bâtiment
Q = V æ (t à l'intérieur – t à l'extérieur)
[kcal/h] = [m 3 ]*[kcal/m 3 h·ºС]*[ºС]
où Q est la consommation de chaleur par unité de temps Gcal/h ou kcal/h
æ (kappa) - combien de chaleur est perdue par 1 m 3 d'un bâtiment par unité de temps lorsque la chaleur change de 1 degré. Varie de 0,45 à 0,75
Chauffage
Ventilation
18 +8-10 -26 t de vapeur, o C
Graphique 55.
Apport annuel de chaleur pour le chauffage .
Partie de pointe
Chauffage
Partie principale
Eau chaude
0 550 5500 8760
nombre d'heures où la charge de pointe est
Figure 56.
Pour calculer la chaleur de la station pour le chauffage, les coefficients de chauffage sont utilisés :
α CHPP = Q sélection /Q réseau
où Q extraction est la quantité de chaleur que nous éliminons de l'extraction par turbine
Q réseau est la quantité de chaleur que l'on doit communiquer à l'eau du réseau à la station
Schéma d'approvisionnement en chaleur de la cogénération
Systèmes de préparation de chaleur (HPS) :
Unité de chauffage (TU)
Installation d'installation commune (UO)
Il existe 2 types de TPS :
1) pour les centrales thermiques équipées de turbines d'une capacité inférieure ou égale à 25 MW, ainsi que les centrales électriques de district de l'État haute puissance. Pour ce type de TPS centrale thermique la turbine se compose d'un réchauffeur principal et d'un réchauffeur de pointe, et installations générales de gare comprennent : les pompes de réseau, les adoucisseurs d'eau d'appoint, les pompes à eau d'appoint et les dégazeurs
2) pour les centrales thermiques équipées de turbines dont la puissance est supérieure à 50 MW. Pour ce genre installations de chauffage Les turbines sont constituées de 2 réchauffeurs principaux connectés en série (supérieur et inférieur) et de pompes à eau réseau avec pompage à 2 étages : 1 pompe est située avant le réchauffeur principal inférieur, et la pompe de 2ème étage est située après le réchauffeur principal supérieur. Installations générales des gares se composent d'une chaudière à eau chaude de pointe (PHB), d'unités d'adoucissement de l'eau d'appoint, de dégazeurs et de pompes à eau d'appoint.
Schéma d'une centrale de chauffage du premier type.
Graphique 57.
ROU – unité de réduction-refroidissement
La température de l'eau du réseau dépend de la température de l'air extérieur. Si la température de l'air extérieur = 26 degrés, alors à la sortie du chauffage de pointe, la température de l'eau du réseau doit être d'environ 135-150 ºС
La température de l'eau du réseau à l'entrée du chauffage principal est ≈ 70 ºС
Le condensat de vapeur réduit provenant du réchauffeur de pointe est évacué vers le réchauffeur principal et se déplace ensuite avec le condensat de vapeur de chauffage.
14. Coefficient de chauffage α du CHPP. Méthodes pour couvrir la charge thermique de pointe dans les centrales thermiques.
Les pertes de vapeur et de condensats dans les centrales thermiques sont divisées en DBT internes, pertes de production
ballons de chaudière à eau, externe £>externe et technologique DTexH. Vers l'interne
Ces pertes incluent les fuites d'éléments d'équipement, de vapeur et d'eau.
lignes de centrales électriques.
La reconstitution des pertes dans les centrales thermiques s'effectue avec de l'eau déminéralisée, tandis que
même une capacité de dessalement ou usine d'évaporation Pour
les centrales électriques à condensation et les centrales de cogénération de chauffage doivent être considérées égales à
2% de la production de vapeur des chaudières installées. Performance
usine d'évaporation à l'échelle de l'usine ou fabricant supplémentaire
La capacité de l'usine de dessalement (supérieure à 2%) est acceptée :
pour centrales électriques avec chaudières à passage unique- 25 t/h avec blocs de capacité
200, 250, 300 MW, 50 t/h pour les blocs de 500 MW, 75 t/h pour les blocs de puissance
total 800 MW ;
pour les centrales électriques avec chaudières à tambour - 25 t/h.
Dans les centrales thermiques au gaz et au fioul (lorsque l'on utilise de la vapeur pour chauffer le fioul sans restituer les condensats), la productivité de l'usine de dessalage chimique augmente
de 0,15 t pour 1 tonne de fioul brûlée.
Les fuites provoquent des pertes de vapeur et d’eau et réduisent l’efficacité thermique
centrales électriques. Ils existent sur toutes les conduites du trajet vapeur-eau, mais lorsque
les calculs supposent qu'ils sont concentrés dans la canalisation de vapeur fraîche (avant le
binoy). Cela simplifie les calculs et conduit au fait que ceux ainsi trouvés
les indicateurs d'efficacité thermique sont quelque peu sous-estimés, bien que très
insignifiant.
Des pertes notables dans les centrales thermiques sont associées au soufflage continu des fûts
chaudières Pour réduire ces pertes, installer sur les conduites d'eau de purge
purger les expanseurs. Des schémas à une et deux étapes sont utilisés
La consommation d'eau lors du soufflage continu de la chaudière doit être mesurée avec un débitmètre
et pour un état stable lors de la reconstitution des pertes avec de l'eau déminéralisée ou
le distillat des évaporateurs ne doit pas dépasser 1 et pas moins de 0,5 % de la production
durée de vie de la chaudière et lors de la reconstitution des pertes avec de l'eau chimiquement purifiée - pas
plus de 3 et pas moins de 0,5 % de la productivité ; lors du démarrage de la chaudière après l'installation, re
installation ou à partir de la réserve, une augmentation est autorisée soufflage continu jusqu'à 2-5%
performances de la chaudière.
Prévention des pertes externes de vapeur et de condensats lors de l'utilisation de pré-vapeurs.
l'installation pédagogique (PPU) est associée à une sous-production d'énergie par la turbine
en raison de la nécessité de fournir de la vapeur au PPU à un potentiel plus élevé que nécessaire
est utilisé à des fins technologiques. Cette sous-production de puissance doit être prise en compte
lors du calcul du schéma thermique de base d'une centrale thermique. Pertes et pertes internes,
associés au soufflage des fûts de la chaudière, sont réapprovisionnés en eau supplémentaire, après
introduit dans le condenseur de la turbine, où il subit une désaération préliminaire.
Les pertes externes sont reconstituées avec de l'eau supplémentaire envoyée au dégazeur
condensat de la turbine principale.
Dans les centrales thermiques présentant des pertes externes du fluide de travail, de l'eau supplémentaire est reconstituée
eux, avant de l'introduire dans le dégazeur, le condensat principal de la turbine doit être chauffé
évaporer et pré-déaérer dans un dégazeur atmosphérique. Circuit de préchauffage
rugissement et désaération préliminaire de l'eau supplémentaire utilisée pour le réapprovisionnement
Les pertes externes sont indiquées sur la Fig. 5.3.
Aux pertes de vapeur et de condensats ci-dessus dans les centrales thermiques s'ajoutent :
appelées pertes technologiques (ou pertes pour besoins propres). Ils sont connectés
sont impliqués dans le fonctionnement des buses, le soufflage et le lavage des surfaces chauffantes, l'entretien
installation d'unités de traitement des condensats, désaération des eaux d'appoint du réseau de chaleur,
déchargement de fioul, échantillonnage du liquide de refroidissement pour analyses chimiques et etc.
Les normes sur les pertes technologiques de vapeur et de condensat sont élaborées électriquement
station pour chaque opération technologique, en tenant compte des éventuelles répétitions
utilisation des pertes. Les pertes technologiques ne sont pas prises en compte dans le calcul du coût
conception thermique de base de la station, mais doit être prise en compte lors
sélection de la capacité installée de la station d’épuration.
Drainage permanent des équipements et des conduites de vapeur (par exemple, à partir d'un joint
pompes) et périodiques (la plupart sont typiques pour le démarrage
modes) sont collectés dans un réservoir de drainage et remis périodiquement dans le cycle.
Dans les centrales thermiques modernes, les condensats contaminés sont généralement collectés dans un réservoir
condensat et après l'avoir nettoyé sur filtres échangeurs d'ions et désaération
tourne selon un cycle. Si la centrale thermique est équipée d'évaporateurs, de condensats contaminés,
L'eau soufflée des chaudières à tambour peut également être dirigée vers ces appareils. À
Dans de tels projets, les pertes totales d'eau dans les centrales thermiques sont considérablement réduites.
Les pertes de vapeur et de condensat sont divisées en internes et externes.
Les pertes intrastations comprennent :
Consommation de vapeur pour les appareils auxiliaires de la station sans retour de condensats - soufflage de vapeur des générateurs de vapeur, pour buses avec atomisation vapeur du fioul, pour appareils de chauffage du fioul ;
Pertes de vapeur et d'eau lors des démarrages et arrêts des générateurs de vapeur ;
Perte de vapeur et d'eau due à des fuites dans les canalisations, les raccords et les équipements ;
Pertes d'eau de purge ;
Le volume des pertes dépend des caractéristiques des équipements, de la qualité de fabrication et d'installation, du niveau de maintenance et d'exploitation.
Les pertes internes sont (en parts de consommation d’eau alimentaire) :
au RPC – 0,8-1 %, au CHP – 1,5-1,8 %.
La majeure partie des pertes est due au soufflage de l'eau. Ceci est nécessaire opération technologique maintenir la concentration de sels, d'alcalis et d'acide silicique dans l'eau des générateurs de vapeur, dans les limites garantissant fonctionnement fiable ce dernier et la pureté de la vapeur requise. Pour restituer une partie de l'eau et de la chaleur lors du soufflage continu dans le cycle, des dispositifs constitués de détendeurs et de refroidisseurs d'eau par purge sont utilisés. La quantité de vapeur libérée dans le détendeur peut atteindre 30 % du débit d'eau de purge. Le reste est rejeté à l’égout.
Des pertes externes se produisent lorsque la vapeur est rejetée directement des turbines et des générateurs de vapeur, si une partie des condensats de cette vapeur n'est pas renvoyée vers la station.
Vapeur utilisée dans processus technologiques, est pollué par divers composants chimiques. L'ampleur de ses pertes peut atteindre 70 %. En moyenne, pour les centrales thermiques industrielles, le rapport entre les pertes externes et la production de vapeur des générateurs de vapeur est de 20 à 30 %.
Les pertes de vapeur et d'eau au cours du cycle de la centrale électrique doivent être compensées par de l'eau d'alimentation supplémentaire pour les générateurs de vapeur.
Consommation d'eau supplémentaire : Dd.in = Din + Dpr + Dv.p., où
Din – pertes intra-station de vapeur et d'eau à la centrale (sans pertes avec soufflage) ;
Dpr – perte d'eau dans le drainage des détendeurs de purge ;
Dv.p. – perte de condensat des consommateurs externes.
Dpr = βDp.pg, où
Dp.pg – débit de l'eau de purge des générateurs de vapeur ;
β est la proportion d’eau de purge rejetée dans le drainage.
Enthalpie de vapeur saturée sèche dans le détendeur ;
Enthalpies de l'eau bouillante sous pression dans le générateur de vapeur et le détendeur.
Consommation supplémentaire de chaleur du combustible dans la centrale électrique causée par les pertes de vapeur et de condensat :
, (9.2)
où , , , sont les enthalpies de vapeur après le générateur de vapeur, l'eau de purge, les condensats de vapeur renvoyés à la centrale thermique par les consommateurs externes, l'eau supplémentaire, - le rendement. filet du générateur de vapeur.
Les pertes de vapeur et d'eau dans les centrales thermiques augmentent la consommation énergie électrique pour alimenter les pompes. Appelé par ceci dépense supplémentaire la chaleur du combustible est déterminée par la formule :
, W (9.3)
où est la quantité d'eau supplémentaire, en kg/s ; - pression de l'eau d'alimentation derrière la pompe, Pa ; ρ - densité de l'eau, kg/m³ ; - efficacité pompe d'alimentation ~ 0,7 – 0,8 ; - efficacité centrales électriques nettes.
Diminution de l'efficacité Les stations d'épuration, causées par les pertes de vapeur et de condensats et les coûts importants de préparation d'eau d'alimentation supplémentaire, nécessitent les mesures suivantes :
L'utilisation de méthodes plus avancées pour préparer des aliments supplémentaires. eau;
L'utilisation d'une évaporation étagée dans des chaudières à tambour, ce qui réduit la quantité d'eau de purge ;
Organisation de la collecte des condensats propres de tous les consommateurs de la station ;
Application maximale possible joints soudés dans les pipelines et les équipements ;
Collecte et retour des condensats propres des consommateurs externes.
Peut-être que je réécrirai cette section importante au fil du temps. En attendant, je vais essayer de refléter au moins certains des points principaux.
Une situation courante pour nous, techniciens de service, est que lorsque nous commençons la tâche suivante, nous n'avons aucune idée de ce qui sera ou devrait être à la fin. Mais il faut toujours au moins un premier indice pour ne pas tomber dans la confusion, mais, en clarifiant et en acquérant des détails, pour organiser le progrès.
Par où devrions-nous commencer ? Apparemment, d'après une compréhension de ce qui se cache sous le terme perte de vapeur et d'eau. Dans les centrales thermiques, il existe des groupes comptables qui tiennent des registres de ces pertes, et vous devez connaître la terminologie pour avoir un contact productif avec eux.
Imaginons qu'une centrale thermique fournisse 100 tonnes de vapeur à des consommateurs tiers (par exemple, une certaine centrale à béton et/ou une centrale fibre chimique), et reçoit d'eux un retour de cette vapeur sous forme de condensat dit de production d'un montant de 60 tonnes. La différence de 100-60 = 40 tonnes est appelée non-retour. Ce non-retour est couvert par l'ajout d'eau d'appoint, qui est introduite dans le cycle TPP par une coupure entre le PEHD (réchauffeurs basse pression), moins souvent - via des dégazeurs ou, encore moins souvent, d'une autre manière.
S'il y a des pertes de vapeur et d'eau dans le cycle TPP - et elles existent toujours et, en règle générale, sont considérables - alors la taille de l'ajout d'eau d'appoint est égale au non-retour plus les pertes de liquide de refroidissement dans le TPP faire du vélo. Disons que la taille de l'ajout est de 70 tonnes, le non-retour - 40 tonnes. Ensuite, les pertes, définies comme la différence entre l'ajout et le non-retour, seront de 70 à 40 = 30 tonnes.
Si vous maîtrisez cette simple arithmétique, et je n’en doute pas, alors nous continuerons notre progression. Il existe des pertes intra-station et d’autres types de pertes. Il peut ne pas y avoir de séparation claire de ces concepts dans le groupe comptable en raison de la dissimulation de la véritable cause de ces pertes dans le reporting. Mais je vais essayer d'expliquer la logique de la division.
Il est courant qu'une station dégage de la chaleur non seulement avec de la vapeur, mais également via une chaudière avec de l'eau du réseau. Des pertes se produisent dans le réseau de chaleur, qui doivent être reconstituées en réapprovisionnant le réseau de chaleur. Disons que 100 tonnes d'eau à une température de 40 °C sont utilisées pour recharger le réseau de chaleur, qui est d'abord envoyée au dégazeur 1.2ata. Pour désaérer cette eau, il faut la chauffer jusqu'à la température de saturation à une pression de 1,2 kgf/cm2, ce qui nécessitera de la vapeur. L'enthalpie de l'eau chauffée sera de 40 kcal/kg. L'enthalpie de l'eau chauffée selon les tables de Vukalovich (propriétés thermodynamiques de l'eau et de la vapeur d'eau) sera de 104 kcal/kg à la ligne de saturation à une pression de 1,2 kgf/cm2. L'enthalpie de la vapeur allant au dégazeur est d'environ 640 kcal/kg (cette valeur peut être clarifiée dans le même groupe comptable). La vapeur, ayant cédé sa chaleur et s'étant condensée, aura également l'enthalpie de l'eau chauffée - 104 kcal/kg. En tant que maître des équilibres, il ne vous est pas du tout difficile d'écrire le rapport évident 100*40+X*640=(100+X)*104. D'où la consommation de vapeur pour réchauffer l'eau d'appoint dans le dégazeur 1,2ata s'élève à X=(104-40)/(640-104)=11,9 t ou 11,9/(100+11,9)=0,106 t de vapeur pour 1 tonne d'eau d'appoint après le dégazeur 1,2ata. Il s'agit, pour ainsi dire, de pertes légitimes et non du résultat d'un travail défectueux du personnel de service.
Mais comme nous nous laissons emporter par les calculs thermiques, nous allons dénouer un autre nœud similaire. Disons que nous disposons de 10 tonnes d'eau de purge pour les chaudières électriques. Ce sont aussi des pertes presque légitimes. Pour rendre ces pertes encore plus légitimes, la vapeur provenant des détendeurs à purge continue est souvent renvoyée dans le cycle TPP. Pour être plus précis, supposons que la pression dans les fûts de la chaudière est de 100 kgf/cm2 et que la pression dans les détendeurs est de 1 kgf/cm2. Le schéma ici est le suivant : l'eau de purge avec une enthalpie correspondant à la ligne de saturation à une pression de 100 kgf/cm2 entre dans les détendeurs, où elle bout et forme de la vapeur et de l'eau avec une enthalpie correspondant à la ligne de saturation à une pression de 1. kgf/cm2. Ce qui est rejeté après les détendeurs est une autre perte d’eau « légale ».
D'après les tableaux de Vukalovich nous trouvons : enthalpie de soufflage de l'eau - 334,2 kcal/kg ; enthalpie de l'eau après soufflage continu des expansions - 99,2 kcal/kg ; enthalpie de la vapeur des détendeurs - 638,8 kcal/kg. Et encore une fois, nous créons un équilibre d’une simplicité enfantine : 10*334,2=X*638,8+(10-X)*99,2. Où trouve-t-on la quantité de vapeur générée X = 10*(334,2-99,2)/(638,8-99,2) = 4,4 t La perte d'eau de soufflage sera de 10-4,4 = 5,6 t ou 0,56 t pour 1 tonne d'eau de soufflage. . Dans ce cas, 4,4*638,8*1000 kcal ou 4,4*638,8/(10*334,2)=0,84 kcal sont renvoyés au cycle pour chaque kcal d'eau de purge.
Abordons maintenant la chaudière, l'endroit où l'on doit le plus souvent s'approcher : les points de prélèvement. Les coûts à ces points sont-ils bien réglementés ? Il semble que le débit soit de 0,4 l/min, mais en réalité il ne sera probablement pas inférieur à 1 l/min soit 0,001*60=0,06 t/h. S'il y a, disons, 10 points d'échantillonnage de ce type sur une chaudière, nous aurons alors 0,6 t/h de perte de liquide de refroidissement pour une seule chaudière. Et si les points flottent, « crachent », etc. ? Et il existe également différentes lignes d'impulsion vers les appareils, où il peut également y avoir des pertes dues à la technologie ou à des fuites dans ces lignes. Des concentrateurs de salinité peuvent également être installés sur les chaudières. C'est juste un cauchemar combien d'eau ils peuvent prendre sur eux-mêmes. Et tout cela est « légal » ou peu importe comment vous voulez les appeler, les pertes de vapeur et d’eau.
Ensuite, vous serez dans le groupe comptabilité, ou au début. Le service de maintenance technique ou le chef mécanicien vous indiquera qu'il existe encore des pertes de vapeur pour vos propres besoins. Affaires comme d'habitude, couple sélection de production(il y en a un sur les turbines) va aux besoins de l'industrie du fioul. Il existe des normes assez strictes pour ces besoins, et les condensats de vapeur doivent être renvoyés dans le cycle. Ni l’une ni l’autre de ces exigences n’est généralement remplie. Et il peut également y avoir des pertes « légales » pour un bain public, une serre ou autre chose.
Réservoir point bas... C'est souvent l'un des principaux composants de l'eau alimentaire. Si l’eau du réservoir est contaminée au-delà de la limite, les pharmaciens n’autorisent pas son utilisation. Et ce sont aussi des pertes ou, comme l’a dit le respecté Boris Arkadievich, un non-retour interne. Pour une raison ou une autre, les condensats de production restitués par un consommateur externe ne peuvent pas être utilisés et ce fait ne peut pas être enregistré dans le groupe comptable.
Lorsque vous gérerez tout cela, si nécessaire, il restera encore 5 à 6 % de pertes incompréhensibles et inexplicables. Cela peut être inférieur ou supérieur, selon le niveau d'exploitation d'une centrale thermique particulière. Où chercher ces pertes ? Il faut, pour ainsi dire, suivre le chemin de la vapeur et de l'eau. Les fuites, la vapeur et autres « petites choses » similaires peuvent représenter un montant important, dépassant en taille les pertes que nous avons considérées aux points de prélèvement de vapeur et d'eau. Cependant, tout ce dont nous avons parlé jusqu’à présent peut être plus ou moins évident pour le personnel du TPP, même sans notre explication. Continuons donc notre chemin mental sur le chemin de la vapeur et de l’eau.
Où va l'eau? Dans les chaudières, dans les cuves, dans les dégazeurs. Les pertes dues aux fuites dans les chaudières ne sont probablement pas non plus un problème nouveau en matière d’exploitation. Mais ils peuvent oublier les débordements des réservoirs et des dégazeurs. Et ici, les pertes incontrôlées peuvent être plus qu'importantes.
Inspirés par le premier succès, poursuivons notre voyage à flots. Où va la vapeur du point de vue de l'objet qui nous intéresse ? Pour différentes vannes, joints, dans les dégazeurs 1.2 et 6 ata... Les vannes, comme toutes les nôtres, ne fonctionnent pas parfaitement. En d'autres termes, ils flottent où qu'ils soient, incl. et dans les dégazeurs. Ces vapeurs pénètrent dans les tuyaux d'échappement qui sont évacués sur le toit du bâtiment principal de la centrale thermique. Si tu montes sur ce toit en heure d'hiver, vous pourrez y trouver du brouillard industriel. Peut-être mesurez-vous le débit de vapeur des tuyaux à l'aide d'un tachymètre et constatez que cette vapeur est suffisante pour aménager une serre ou un jardin d'hiver sur le toit.
Cependant, des pertes incompréhensibles et inexpliquées subsistent. Et un jour, en discutant de cette question Ingénieur en chef, ou le chef de l'atelier des turbines, ou quelqu'un d'autre se souvient que nous (c'est-à-dire eux) utilisons de la vapeur pour l'éjecteur principal et que cette vapeur ne retourne pas dans le cycle. C'est ainsi que la situation peut évoluer en interaction avec le personnel du TPP.
Il serait bien d'ajouter à ces considérations générales quelques outils d'évaluation et de localisation des pertes. En général, il n’est pas difficile de créer de tels schémas de bilan. Il est difficile d'évaluer où les données correspondent au fait et où se situent les erreurs des débitmètres. Mais néanmoins, il est parfois possible de clarifier quelque chose si vous ne prenez pas de mesures ponctuelles, mais les résultats sur une période de temps suffisante. une longue période. De manière plus ou moins fiable, on connaît l'ampleur des pertes de vapeur et de condensats comme la différence entre le débit d'eau d'appoint et le non-retour des condensats de production. Le maquillage, comme déjà mentionné, s'effectue généralement via le circuit de la turbine. Si ce circuit n'a pas ses propres pertes, alors la consommation totale d'eau alimentaire après les HPH (réchauffeurs haute pression) des turbines dépassera la consommation de vapeur vive des turbines du montant des pertes dans le cycle TPP (sinon, sans cet excédent, il n'y aura rien pour compenser les pertes dans le circuit chaudière). S'il y a des pertes dans le circuit de la turbine, alors la différence entre les deux différences, make-up_minus_non-return et flow_for_pression_pression_minus_flow_of_hot_steam, sera la perte dans le circuit de la turbine. Les pertes dans le circuit des turbines sont des pertes au niveau des joints, dans le système de régénération (dans la pompe haute pression et la pompe basse pression), dans l'extraction de vapeur des turbines entrant dans les dégazeurs et la chaudière (c'est-à-dire pas tellement dans le extractions elles-mêmes, comme dans les dégazeurs et les chaudières) et dans les condenseurs à turbine. Les dégazeurs ont des vannes avec leurs fuites ; des éjecteurs qui utilisent de la vapeur sont connectés aux condenseurs. Si nous pouvions diviser les pertes de vapeur et de condensats en pertes dans le circuit de la chaudière et dans le circuit de la turbine, la tâche consistant à préciser les pertes serait alors beaucoup plus facile, tant pour nous que pour le personnel d'exploitation.
À cet égard, il serait bien de diviser d'une manière ou d'une autre, ne serait-ce que grossièrement, les pertes de vapeur et de condensat en pertes de vapeur elle-même et de condensat ou d'eau elle-même. J'ai dû faire de telles évaluations et j'essaierai d'en refléter brièvement l'essence afin que vous puissiez, si vous le souhaitez, faire quelque chose de similaire en interaction avec les exploitants de turbines ou avec le même groupe comptable dans les centrales thermiques. L'idée est que si l'on connaît les pertes d'énergie, qui n'ont rien d'autre à attribuer que les pertes de chaleur avec la vapeur et l'eau, et si l'on connaît taille globale pertes de liquide de refroidissement (et il faut le savoir), puis après avoir divisé le premier par le second on impute les pertes à un kilogramme de liquide de refroidissement et selon la valeur de celles-ci pertes spécifiques nous pouvons estimer l'enthalpie du liquide de refroidissement perdu. Et à partir de cette enthalpie moyenne, nous pouvons juger du rapport entre les pertes de vapeur et d’eau.
Cependant, revenons à la question de la coupe du gâteau... Le combustible, par exemple le gaz, arrive aux centrales thermiques. Sa consommation est connue grâce aux débitmètres commerciaux, et grâce aux débitmètres commerciaux, la quantité de chaleur dégagée par la centrale thermique est connue. Consommation de gaz multipliée par sa Valeur calorifique en kcal/m3, moins l'apport de chaleur en kcal, moins la production d'électricité, multiplié par sa consommation spécifique en kcal/kWh, voilà, en première approximation, notre gâteau. Certes, la puissance calorifique se calcule bien entendu non pas en kilocalories, mais en gigacalories, mais ce sont des détails qui ne vous dérangent pas forcément ici. Maintenant, de cette valeur, nous devons soustraire ce qui, lors de la combustion du gaz, s'est envolé dans la cheminée et s'est échappé avec des pertes par isolation thermique chaudières En général, on multiplie le pouvoir calorifique du gaz par son débit, puis on multiplie tout cela par le rendement des chaudières, que le groupe comptable sait magistralement déterminer (et faux, mais on n'en parlera pas), et déterminez ainsi le soi-disant Qbrut des chaudières. De Qgross, nous soustrayons l'approvisionnement en chaleur et la production d'électricité, que nous avons déjà mentionnés, et nous obtenons ainsi le gâteau qui doit être coupé.
Il ne reste que trois éléments dans ce gâteau : les besoins propres des chaudières et des turbines, les pertes dues à l'apport de chaleur, les pertes flux de chaleur. Les pertes de flux de chaleur sont quelque chose qui n'a pas une signification tout à fait claire, quelque chose comme la légitimation de certaines des pertes qui ne sont pas entièrement justifiées. Mais heureusement, il existe une norme en la matière, que nous pouvons soustraire de notre gâteau. Désormais, le reste du gâteau ne contient que les besoins propres et les pertes dues à l’apport de chaleur. Les pertes avec dégagement de chaleur sont les pertes légales lors de la préparation de l'eau (pertes lors de l'évacuation des eaux chauffées de régénération et de lavage, pertes thermiques lors de la purge des clarificateurs, etc.) plus les pertes pour les canalisations de refroidissement, les boîtiers de dégazeur, etc., qui sont calculées spécialement selon normes développées en fonction de la température environnement. Nous soustrayons ces pertes, après quoi seuls les besoins propres des chaudières et des turbines devraient rester dans notre gâteau. Ensuite, le groupe comptable vous dira, s'il ne ment pas, combien de chaleur exactement a été dépensée pour ses propres besoins. Il s'agit des déperditions thermiques dues au soufflage continu de l'eau, de la consommation d'énergie thermique pour la production de fioul, le chauffage, etc. Vous soustrayez ces propres besoins du reste du gâteau et qu’obtenez-vous – zéro ? Cela se produit également avec nos mesures précises, y compris les mesures commerciales officielles. Cependant, après cette soustraction, il en reste généralement une bonne quantité, que les artisans dispersent pour leurs propres besoins et couts à l'unité pour la production d’électricité. Eh bien, oui, des équipements obsolètes, des économies sur les réparations, ainsi que l'exigence d'en haut d'augmenter chaque année l'efficacité du travail sont les raisons de ces conneries inévitables. Mais notre tâche est de déterminer la vraie raison le déséquilibre entre l’électricité et la chaleur qui constitue le reste de notre gâteau. Si nous, avec le groupe comptable, avons tout fait avec soin et si les instruments ont menti, alors pas trop, alors il ne reste qu'une seule raison majeure: la perte d'énergie avec des pertes de vapeur et d'eau.
Et les pertes d’énergie, y compris les pertes dues aux pertes de vapeur et d’eau, sont toujours un problème récurrent dans les centrales thermiques.
Naturellement, les pertes sont inévitables, il existe donc des normes PTE à cet égard. Et si quelque part dans un manuel universitaire vous lisez que vous pouvez vous passer de pertes, alors c'est un non-sens et rien de plus, surtout en ce qui concerne nos centrales thermiques.
Bien sûr, je n'ai pas tout reflété ici digne d'attention des moments. Si vous le souhaitez, vous pouvez trouver informations utiles dans des rapports techniques ou ailleurs. Par exemple, j'ai trouvé un fragment utile, à mon avis, sur ce sujet dans le livre de nos géants de la chimie à l'énergie M.S. Shkrob et F.G. Prokhorov "Traitement de l'eau et régime de l'eau centrales électriques à turbine à vapeur" pour 1961. Malheureusement, toutes les mouches et tous les éléphants sont alignés ici. Si nécessaire, vous pouvez consulter nos spécialistes ou le personnel des centrales thermiques sur les tailles des quantités indiquées dans le fragment, ainsi que l'opportunité d'utiliser toutes les recommandations données dans le fragment, je présente ce fragment sans autre commentaire.
« Pendant le fonctionnement, une partie des condensats ou de la vapeur, tant à l'intérieur qu'à l'extérieur de la centrale, est perdue et n'est pas renvoyée dans le cycle de la centrale. Les principales sources de pertes irrémédiables de vapeur et de condensats au sein de la centrale sont :
a) chaufferie, où la vapeur est perdue pour entraîner les mécanismes auxiliaires, pour souffler les cendres et les scories, pour granuler les scories dans le four, pour les pulvériser dans les buses carburant liquide, ainsi que la vapeur s'échappant dans l'atmosphère lors de l'ouverture périodique des soupapes de sécurité et lors de la purge des surchauffeurs à vapeur lors de l'allumage des chaudières ;
b) les unités de turbine où il y a des pertes continues de vapeur à travers les joints à labyrinthe et dans pompes à air aspirer la vapeur avec l'air ;
c) les réservoirs de condensats et d'alimentation, où la perte d'eau se produit par débordement, ainsi que par évaporation des condensats chauds ;
d) les pompes d'alimentation où les fuites d'eau se produisent à travers des fuites dans les joints du presse-étoupe ;
e) les canalisations où des fuites de vapeur et de condensats se produisent à travers des fuites dans les raccords à brides et les vannes d'arrêt.
Les pertes intra-station de vapeur et de condensats d'une centrale électrique à condensation (CPS) et d'une TPP de chauffage pur peuvent être réduites à 0,25-0,5 % de la consommation totale de vapeur, sous réserve de la mise en œuvre des mesures suivantes : a) remplacement, si possible , les entraînements à vapeur avec les entraînements électriques ; b) refus d'utiliser des buses à vapeur et des souffleurs ; c) l'utilisation de dispositifs de condensation et de collecte de la vapeur d'échappement ; d) élimination de tout type de flotteur de vanne ; e) création de connexions étanches de canalisations et d'échangeurs de chaleur ; f) lutter contre les fuites de condensats, le drainage excessif de l'eau des éléments d'équipement et la consommation de condensats pour les besoins hors production ; g) collecte minutieuse des eaux usées.
La compensation des pertes intra-station et externes par condensats peut être réalisée de plusieurs manières, notamment :
a) traitement chimique de l'eau de source afin que le mélange des condensats avec cette eau présente les indicateurs de qualité nécessaires à l'alimentation des chaudières ;
b) remplacement du condensat perdu par du condensat de même qualité obtenu dans une unité de conversion de vapeur (dans ce cas, la vapeur est fournie aux consommateurs de production non pas directement à partir de l'extraction, mais sous forme de vapeur secondaire provenant du convertisseur de vapeur) ;
c) installation d'évaporateurs conçus pour évaporer de l'eau supplémentaire avec condensation de vapeur secondaire et obtenir un distillat de haute qualité."
J'ai trouvé un fragment plus court dans le livre des A.A. Gromoglasova, A.S. Kopylova, A.P. Pilshchikov "Traitement de l'eau : procédés et dispositifs" pour 1990. Ici je me permettrai de me répéter et de constater que si les pertes habituelles de vapeur et de condensats dans nos centrales thermiques n'excédaient pas, comme le prétendent les auteurs, 2-3%, je n'aurais pas jugé nécessaire de composer cette section :
« Lors du fonctionnement des centrales thermiques et des centrales nucléaires, des pertes intra-station de vapeur et de condensats se produisent : a) dans les chaudières en fonctionnement continu et purge périodique, lors de l'ouverture des soupapes de sécurité, lors du soufflage d'eau ou de vapeur sur des surfaces chauffantes externes à partir de cendres et de scories, lors de la pulvérisation de carburant liquide dans les buses, lors de l'entraînement de mécanismes auxiliaires ; b) dans les turbogénérateurs à travers des joints labyrinthes et des éjecteurs vapeur-air ; b) aux points de prélèvement ; d) dans les réservoirs, pompes, canalisations lors de débordements, d'évaporation d'eau chaude, de fuites à travers les joints, les brides, etc. Les pertes intra-station habituelles de vapeur et de condensats, reconstituées par de l'eau d'alimentation supplémentaire, ne dépassent pas 2 à 3 % dans les centrales thermiques et 0,5 à 1 % dans les centrales nucléaires pendant diverses périodes d'exploitation de leur production totale de vapeur.
De plus, j'ai trouvé sur Internet :
"Pertes internes :
Perte de vapeur, de condensat et d'eau d'alimentation due à des fuites dans les raccords et raccords à bride ;
Perte de vapeur à travers les soupapes de sécurité ;
Fuite des conduites de vapeur et des turbines ;
Consommation de vapeur pour souffler les surfaces chauffantes, chauffer le fioul et les buses ;
Les pertes internes de liquide de refroidissement dans les centrales électriques équipées de chaudières à paramètres sous-critiques incluent également les pertes dues au soufflage continu des tambours de chaudière.
D'après ma correspondance avec un ingénieur du Koursk CHPP-1. Aux pertes d'eau, de vapeur et de condensat :
Bonjour, Gennady Mikhaïlovitch ! 30-31.05.00
Nous avons de nouveau discuté avec Privalov (directeur adjoint de l'atelier chimique DonORGRES) du problème des pertes de liquide de refroidissement. La plupart pertes importantes disponible sur les dégazeurs (1.2, 1.4 et surtout 6 ata), dans le BZK (réservoir de réserve de condensats), sur soupapes de sécurité et dans les drainages (y compris dans les drainages PVD à haute teneur calorifique de l'eau). Les experts en sinistres entreprennent parfois un travail similaire consistant à identifier les pertes, mais pas de manière désintéressée.
J'ai parlé du même sujet avec le chaudronnier. Il a ajouté qu'il existe également des fuites importantes au niveau des joints des turbines. En hiver, les fuites de vapeur peuvent être détectées en survolant le toit. Quelque part dans les rapports, j'avais des données sur le problème soulevé et je me souviens avoir constaté des pertes importantes sur les drainages PVD. Pour les centrales thermiques avec charge de production, le maximum taille autorisée les pertes de fluide caloporteur intra-station, hors consommation de vapeur pour les installations fioul, les dégazeurs des réseaux de chaleur, etc., d'après le PTE 1989, page 156 (je n'ai pas d'autres PTE sous la main) sont de 1,6 * 1,5 = 2,4% du total consommation d'eau potable. Les normes de ces pertes, selon le PTE, doivent être approuvées chaque année par l'association de l'énergie, guidée par les valeurs données et " Instructions méthodiques selon le calcul des pertes de vapeur et de condensats."
À titre indicatif, je dirai que mon rapport sur la centrale thermique de l'usine chimique Chostkinski montre le coût moyen de l'électricité de BNT à hauteur de 10 à 15 % de la consommation d'eau potable. Et lors du lancement de la première unité de puissance de l'Astrakhan CHPP-2 (les unités sont là), nous n'avons pas pu fournir l'unité le bon montant eau déminéralisée jusqu'à ce que le réservoir du point bas soit activé et que les condensats soient envoyés à l'UPC. Avec une consommation « légale » de 12 % d'eau d'alimentation, je peux estimer de manière semi-intuitive votre niveau attendu de pertes de liquide de refroidissement à 4 % de pertes de vapeur (sur les vannes, les dégazeurs, les fumées de BNT non utilisées, etc.), 5 % de pertes d'eau d'alimentation et de condensat LDPE. , 3% autres pertes de vapeur et d'eau. La première partie comprend un énorme (jusqu'à 5,5% de efficacité brute chaudières), la seconde - une partie impressionnante (environ 2%) et la dernière - tolérable (moins de 0,5%) de la perte de chaleur. Il est probable que vous (CHP) calculiez toujours correctement les pertes totales de vapeur et de condensat. Mais, probablement, vous calculez mal les pertes de chaleur et encore moins agissez correctement en termes de réduction de toutes ces pertes.
P.S. Eh bien, il semble que nous ayons déjà abordé avec vous tous les principaux sujets liés d'une manière ou d'une autre au VCRB. Peut-être que certaines questions vous sembleront trop difficiles. Mais ce n’est pas parce qu’ils sont vraiment difficiles, mais parce qu’ils restent inhabituels pour vous. Lisez sans forcer. Certaines choses deviendront claires la première fois, d’autres deviendront claires la deuxième fois que vous les lirez et d’autres encore la troisième fois. À la troisième lecture, certaines longueurs que j’ai autorisées pourraient commencer à vous irriter. C’est normal et avec notre technologie informatique ce n’est pas effrayant. Faites des copies des fichiers pour vous-même et supprimez les fragments inutiles ou remplacez-les par moins de mots que vous comprenez. La compression des informations au fur et à mesure de leur absorption est un processus essentiel et utile.
Lorsque tout ou partie de ce qui précède vous devient clair et familier, vous n’êtes plus un débutant. Bien sûr, vous ne savez peut-être toujours pas certaines choses de base. Mais je vous assure que vous n'êtes pas seul dans ce cas. Souvent, le personnel d'exploitation ne connaît pas non plus certaines choses les plus élémentaires. Personne ne sait tout. Mais si vous disposez déjà d'un ensemble de connaissances utiles et si l'exploitation le remarque d'une manière ou d'une autre, alors, naturellement, vous serez pardonné de ne pas connaître certains points de base. Construisez sur ce que vous avez accompli et avancez !