В зависимости от давления пара в котлах, их производительности и необходимых расчетных размеров продувки в продувочной воде содержится большее или меньшее количество тепла, которое подлежит использованию. Схемы использования этого тепла показаны на рис. 67 и 68.
Рис. 67. Схема использования тепла непрерывной продувки (без сепаратора).
На схеме рис. 67 продувочная вода из котла 1 через игольчатый вентиль 2 идет в водоводяной теплообменник 3, после чего может быть направлена или на подпитку 4 тепловой сети или же выбрасывается в канализацию 5.
Если давление в теплосети равно или выше давления после теплообменников, то на линии подпитки 4 устанавливается подпиточный насос. В противном случае здесь достаточно только обратного клапана.
Теплообменник имеет обводы как на линии питательной воды, так и на линии продувочной воды для выключения теплообменника из работы.
Рис. 68. Схема использования тепла непрерывной продувки (с сепаратором).
В этой схеме теплообменник работает с наибольшей разностью температур и поэтому наиболее компактен, установка дешева, но в этой схеме из воды продувки не получается конденсата для возврата в систему. Схема рис. 67 применяется для использования тепла непрерывной продувки на небольших электростанциях в условиях, когда возврат конденсата пара из продувочной воды особого значения не имеет.
Схема рис. 68 применяется широко. Продувка из котла 1 через игольчатый регулировочный вентиль 2 направляется в сепаратор 3, где, вследствие падения давления от величины его в котле до давления около 1,5—2 ата из перегретой продувочной воды выделяется пар, который направляется в деаэратор 4 на подогрев питательной воды, где его конденсат смешивается с этой водой и направляется в котельную.
Вода из сепаратора имеет еще достаточно высокую температуру (около 120—140°С), поэтому ее тепло перед поступлением в тепловую сеть 5 используется в поверхностном теплообменнике 6 на подогрев питательной воды 7. Могут быть применены и другие схемы использования тепла.
Рис. 69. Регулировка количества продувки несколькими вентилями.
Для понижения давления и пропуска строго расчетного количества непрерывной продувки устанавливается игольчатый вентиль. Точную регулировку продувки из котла можно осуществлять, установив по схеме рис. 69, помимо запорного вентиля 1 и вентиля 2 для отбора проб котловой воды, еще четыре регулировочных вентиля 3, 4, 5, 6 с дроссельными шайбами, рассчитанными по размеру продувки: у вентиля 4 — на 1%, у вентиля 5— на 2% и у вентиля 6 — на 4%. Это позволяет иметь любой размер продувки от 1 до 7%. Если размер продувки на котлах электростанции превосходит 3%, то применяется ступенчатое испарение. Если величина продувки больше 10%, то применяются декремнизация, обессоливание или устанавливаются паропреобразователи.
Перерасход топлива во втором случае вдвое больше.
Рис. 71. Схема ступенчатого испарения в котлах.
Для снижения размеров продувки проф. Э. И. Ромм (ВТИ) в 1937 г. предложил организовать в котлах ступенчатое испарение. При ступенчатом испарении водяной объем котла плотно разделяется на две неравные части. Основная масса пара уходит из «чистого отсека». Отсюда же продувочная вода непрерывно выбрасывается не в линию продувки наружу, а в «соленый» отсек водяного объема котла, где котловая вода имеет большее солесодержание, чем в чистом отсеке.
Поэтому относительный процент продувки из соленого отсека по отношению ко всему выработанному котлом пару уменьшается, что и приводит к экономии топлива.
На схеме (рис. 71) и далее приведены следующие расчетные обозначения:
п — количество пара, вырабатываемого соленым отсеком котла, в долях общей выработки пара (обычно 0,15—0,3);
г1 — загрязняющий переброс из соленого отсека в чистый в долях общей выработки пара, принимаемый равным 0^1—0,3.;
а — продувка из котла (из соленого отсека) в долях; с" и с' — концентрация соответственно в соленом и в чистом отсеках, мг/л.
Концентрация котловой воды в чистом отсеке:
(100)
и солевая кратность:
(101)
В свою очередь:
(102)
При определении допустимого качества котловой воды с"ко и размера продувки а необходимо решить совместно уравнение для k (101) и следующее:
(104)
По величине делается и расчет необходимого количества продувочной воды из котла.
Величина неуловленного переброса котловой воды г' составляет при хорошем выполнении конструкции ступенчатого испарения 0,2—0,3 от п или 3—10% общей производительности котла.
В соленый отсек выделяют один или два боковых экрана. Барабан котла плотно разделяется с оставлением вверху в перегородках отверстия для прохода пара с расчетной скоростью около 1 м/сек. Водяные пространства отсеков соединяются трубой свободного перетекания из чистого отсека в соленый. Уровень воды в чистом отсеке во время работы устанавливается на 50—100 мм выше, чем в соленом отсеке при расчетной скорости в соединительной трубе 0,2—0,4 м/сек по количеству протекающей воды п + а + г
Достоинство схемы ступенчатого испарения видно из следующего примера.
Котел давлением 31 ατа питается водой с добавкой химически очищенной воды с солесодержанием 1100 мг/л. Доля возврата конденсата из сепаратора непрерывной продувки составляет 0,20, количество возвращаемого конденсата 0,9, допустимый сухой остаток в паре 4 мг/кг, сухой остаток в конденсате 5 мг/л. Допустимая норма сухого остатка в котловой воде при механической сепарации пара 1500 мг/л.
При отсутствии ступенчатого испарения величина а по формуле (77) составляет 19,3%. При организации ступенчатого испарения и увеличения сухого остатка в соленом отсеке только до 7500 мг/л величина продувки снизится, несмотря на очень высокое солесодержание очищенной воды (до 1,8%).
Снижение размера продувки с 19,3 до 1,8% приведет к экономии топлива на 3,5%, что вполне оправдывает в котлах устройство ступенчатого испарения.
