В ПОМОЩЬ ПРОИЗВОДСТВЕННИКУ
СУТОЦКИЙ Г. П., канд. техн. наук, ВЕРИЧ В. Ф„ инж., НПО ЦКТИ им. И. И. Ползунова
Из различных способов контроля одно-химического режима энергоблоков СКД на ТЭС по качеству первоначального конденсата (ПК) наиболее надежным является использование устройства (рис. 1), подключенного к регенеративному отбору перегретого пара перед ПВД. Важное достоинство данного устройства — возможность быстрого, в течение минуты, получения пробы ПК с концентрированием нелетучих загрязнителей рабочей среды турбины в 100 раз и больше. Для сравнения отметим, что наиболее совершенный из известных концентраторов — концентратор солемера ЦКТИ имеет запаздывание примерно 10 мин и увеличивает концентрацию нелетучих загрязнителей только в 15 раз. Недостатком устройства является, однако, то обстоятельство, что некоторая часть нелетучих соединений не переходит из паровой фазы в жидкую и «пролетает» в конденсаторе-сепараторе устройства охлаждения первичного конденсата (УОПК) с капельным уносам.
Рис. 1. Устройство для отбора представительной пробы ПК ПВД:
1 — пробоотборный элемент; 2 — конденсатор-сепаратор УОПК; 3 — трубчатый элемент; 4 — поток охлаждающей среды; 5 — проба ПК; 6, 7 — отвод пара и охлаждающей среды; 8 — водоуказательное стекло
Рис. 2. Схема отбора проб ПК пара ПВД6 — ПВД8:
1, 2, 3 — пар I, II и III отборов ПВД8 — ПВД6; 4 — УОПК; 5, 6 — подвод и отвод пара ПВД от УОПК; 7, 8 — подвод и отвод охлаждающей среды ПВД из УОПК; 5 — отбор ПК
Ранее для определения солесодержания ПК было предложено выражение:
(1)
где Sn — солесодержание рабочей среды, мкг/кг; т| — условный КПД УОПК, учитывающий степень улавливания нелетучих химических соединений; wn — влажность (степень конденсации) рабочей среды в УОПК, %.
В выражении (1) значения солесодержании с известной степенью приближения можно заменить более точно и быстро определяемыми значениями электропроводимости
пробы греющей среды
и ее ПК
после их Н-катионирования. Введем поправку на электропроводимость химически чистой воды, равную при 25°С 0,05 мкСм/ /см, при этом получим: 
(2)
Исходя из общих закономерностей для УОПК, осуществляющих разделение жидкой и паровой фазы, можно предположить, что для данной его конструкции значение п будет зависеть от давления р (или температуры) рабочей среды в точке отбора и времени нахождения ее в устройстве:
(3)
Для экспериментальной оценки этой зависимости УОПК ПВД8, ПВД7, ПВД6 нитки Б турбины К-300-240 ЛМЗ были оснащены представленными устройствами (рис. 2). Во всех случаях трубчатый элемент, на котором осуществлялась частичная конденсация греющего пара, охлаждался собственным дренажом ПВД. За счет этого в УОПК создавались давление и соответствующая ему температура насыщения, близкие к параметрам регенеративных отборов пара.
В процессе опытов расход греющего пара через УОПК изменялся, соответственно время междуфазного контакта за счет этого менялось в пределах 2,6 — 4,2 с; определялась влажность (степень конденсации) греющего пара wa, которая находилась в пределах 0,8 — 3,3 %; введением в рабочую среду (во всасывающий патрубок КН-2) аммиака изменялось значение pH свежего пара в пределах 6,2 — 8,1.
Средние результаты опытов представлены в таблице, а также на графиках.
График (рис. 3), построенный по данным таблицы, характеризует зависимость электропроводимости ПК от времени его контакта с греющими паром в УОПК при wa = =0,8-3,3%. При довольно значительном разбросе экспериментальных точек прослеживается четкая Н~Ь" Н"Ь зависимость (*пк—хн„о) от временя пребывания пара в УОПК для диапазона т = 2,6-^4,2 с. Графики соответствуют математической зависимости типа
(4)
где для исследованных значений диапазонов т и wa коэффициент А находится в пределах 0,2 —0,6, а показатель п — в диапазоне значений 0,9 — 0,5.
Все графики имеют тенденцию асимптотически приближаться с ростом значений т к горизонтальной оси. Это показывает, что для выбранной конструкции УОПК диапазон т=4ч-5 с является достаточным для сведения к минимуму проскока капель влаги.
Во время всех серий опытов электропроводимость пара перед турбиной находилась на уровне 0,08 мкСм/см, т. е. с учетом электропроводимости химически чистой воды доля, обусловленная ионными примесями, составила 0,03 мкСм/см.
Рис. 3. Зависимость электропроводимости ПК ПВД от продолжительности междуфазового контакта при различной влажности пара шп:
1 — 0,8%; 2 — 1,5%; 3 — 3,3%
Рис. 5. Зависимость электропроводимости ПК ПВД8 — ПВД6 от значения pH рабочей среды:
1 — ПК ПВД6; 2 — ПК ПВД7; 3 — ПК ПВД8
Рис. 4. Зависимость электропроводимости ПК ПВД8 — ПВД6 от влажности пара:
1 — полное улавливание солей в ПК: 2, 3, 4 — фактические показатели для
ПВД8 — ПВД6
На рис. 4 прямая 1 характеризует примерное значение электропроводимости ПК при различной влажности рабочей среды. На этом же рисунке на прямых 2, 3 и 4 отмечены экспериментальные значения электропроводимости проб ПК, полученных соответственно из греющего пара ПВД8 (р=5 МПа), ПВД7 (р=2,6 МПа) и ПВД6 (р= = 0,8 МПа).
Несмотря на значительный разброс экспериментальных точек выявляется несомненная зависимость электропроводимости ПК от давления рабочей среды. Чем ниже давление, при котором осуществляется частичная конденсация пара для данной степени концентрирования К или влажности, тем выше электропроводимость ПК данного ПВД ипк- Отношение ее к максимальной электропроводимости ПК *пк п0 прямой 1 можно принимать в качестве условного КПД УОПК 11 р в данной точке тракта. Выраженное в процентах значение ть имеет вид:
(5)
Из данных рис. 4 видно, что в исследованных условиях наивысший КПД по фактору давления, равный 60 %, имеет УОПК, установленное на регенеративном отборе пара перед ПВД6. Аналогичное УОПК, установленное перед ПВД8, в рассматриваемой серии опытов имеет т|р, равный только 30%. Очевидно, процесс междуфазового перехода нелетучих ионодисперсных соединений из паровой в жидкую фазу происходит тем полнее, чем выше разность плотностей обеих фаз (ниже давление рабочей среды).
На процесс междуфазового массообмена, исходя из общих принципов химической термодинамики, оказывает влияние также разность концентраций и «солевой букет» нелетучих или слаболетучих химических соединений. Последнее обстоятельство в серии опытов, представленных в таблице, подверглось исследованию лишь в самой общей
форме по показателю pH Конденсата свежего пара, который в диапазоне значений 6 — 8 изменялся за счет ввода в рабочую среду энергоблока при нейтрально-кислородном водном режиме (НКВР) соответствующих количеств аммиака.
Результаты опытов представлены на рис. 5. Его рассмотрение позволяет отметить следующий неожиданный факт. С повышением дозы аммиака и значений pH рабочей среды при прочих равных условиях (кратность концентрирования, давление конденсирующегося пара и время пребывания пара в УОПК) электропроводимость Н-катионированной пробы ПК довольно сильно снижается. Особенно наглядно это видно из опытов, проводившихся на паре из отбора для ПВД6 (р=0,8 МПа; Шп = 3,3%).
На основе ранее полученных данных о существенном различии динамического коэффициента между-
фазового распределения (ДКМФР) для нелетучих кислот и их аммонийных солей можно предположить следующее объяснение данного результата. При НКВР без ввода аммиака в тракт энергоблока в потоке свежего пара содержатся молекулы нелетучих кислот, которые обладают весьма низким ДКМФР и за очень короткое время практически полностью переходят в ПК. Эго явление обусловливает повышенное значение
. При НКВР с подщелачиванием рабочей среды аммиаком в потоке пара движутся не молекулы кислот, а их аммонийные соли. Последние имеют более высокий ДКМФР и полностью в ПК не переходят, что вызывает более низкое значение
Изложенный механизм объясняет высокую эффективность ввода незначительных количеств аммиака в рабочую среду энергоблока СКД при НКВР. Гидрооксид аммония не только нейтрализует водородные ионы, но и противодействует процессу их перехода в составе молекул кислоты в жидкую фазу в зонах начала конденсации пара.
Выводы
- Для получения представительной пробы ПК рекомендуется использовать УОПК, представленное на рис. 1.
- Максимальное улавливание нелетучих химических соединений в указанном устройстве обеспечивается при длительности междуфазового контакта более 4 с и при минимальном давлении перегретого пара в точке подключения УОПК к регенеративной схеме турбоустановки.
- Условный КПД УОПК Т1 является функцией продолжительности пребывания в нем греющего пара т, его давления р и «солевого букета», характеризуемого при НКВР на энергоблоках СКД в первом приближении значением pH рабочей среды.
