9.1. Общие положения

В основе термической подготовки воды положен принцип концентрации примесей имеющихся в воде в процессе парообразовании. Добавочной водой при этом является конденсат получаемого пара. Аппараты, в которых происходит процесс парообразования с концентрацией примесей, называются испарителями (рис. 9.1). Парообразование с концентрацией примесей может происходить в трубной системе (греющей секции) или в объеме при вскипании воды за счет снижения (мгновенного) ее давления. В первом случае испарители называют поверхностного типа, во втором – испарители мгновенного вскипания. Испарители поверхностного типа достаточно широко распространены на тепловых электростанциях и используются для получения добавочной воды цикла и отпуска пара промышленным потребителям. Питательная вода таких испарителей является химически обработанная (умягченная) и деаэрированная вода, чтобы предотвратить образование отложений на поверхностях нагрева. Умягчение воды перед поступлением ее в испаритель поверхностного типа обычно методом двухступенчатого Nа-катионирования с предварительным известкованием и коагуляцией или H-Na-катионирования. Для нагрева воды и получения пара из питательной воды в испаритель подводится пар одного из отборов турбины (первичный пар). Получаемый в испарителе пар называют вторичным. При использовании испарителя для получения добавочной воды цикла вторичный пар отводится в теплообменник (конденсатор испарителя), где он конденсируется и затем поступает в цикл. При работе испарителя на ТЭЦ для отпуска промышленным потребителям вторичный пар отводится потребителю. Поддержание заданной концентрации примесей в упариваемой питательной воде осуществляется за счет продувки.

Рис. 9.1. Схема простейшей испарительной установки:
1 – подвод первичного пара; 2 – греющая секция; 3 – корпус испарителя; 4 – отвод вторичного пара; 5 – конденсатор; 6 – отвод конденсата; 7 – подвод питательной воды; 8 – продувка; 9 – опорожнение; 10 – отвод дистиллята

Питательной водой испарителей мгновенного вскипания может быть вода с добавлением мелкодисперсных примесей природного мела или строительного гипса. Последние играют роль затравки для осаждения примесей из воды при кипении ее в объеме. Образование вторичного пара в такого типа испарителях происходит при поступлении в объем воды, температура которой выше температуры насыщения, соответствующей давлению в этом объеме. Вторичный пар из объема, в котором происходит расширение воды с его образованием, конденсируется в конденсаторе (конденсаторе испарителя). Опытно-промышленная установка такого типа долгое время работала на Марыйской ГРЭС (Туркмения) и показала высокую эффективность. В США испарительная установка мгновенного вскипания работает для подготовки добавочной воды в схеме блока мощностью 1125 МВт.

Испарители поверхностного типа могут быть одно– или многоступенчатыми. В многоступенчатых испарителях поверхностного типа конденсация вторичного пара предыдущего испарителя происходит в поверхности (в греющей секции) последующего испарителя, т.е. вторичный пар предыдущего испарителя является греющим для последующего. За счет этого увеличивается количество получаемого вторичного пара на единицу расхода греющего пара.

В многоступенчатых испарителях мгновенного вскипания неиспарившаяся в объеме первой ступени вода поступает в объем второй ступени и т.д. При этом давление в объемах расширения последовательно снижается.

Многоступенчатые испарительные установки с испарителями поверхностного типа нашли применение на ТЭЦ для отпуска пара промышленным потребителям. При этом в цикле ТЭЦ полностью сохраняется рабочее тело, и восполняются внутренние потери пара и конденсата.

Многоступенчатые испарительные установки с испарителями мгновенного вскипания нашли применение для опреснения морской воды. Первая 43-х ступенчатая установка такого типа была установлена в г. Шевченко (Казахстан) для получения пресной воды из воды Каспийского моря.

На АЭС испарительные установки могут применяться не только для подготовки добавочной воды, но и в системе спецводоочистки для очистки продувочной воды первого контура, радиоактивных вод бассейнов выдержки твэлов, сбросных вод, а также вод санпропускника. Во всех этих случаях в испарительных установках вода освобождается от растворенных в ней радиоактивных твердых веществ. На одноконтурных АЭС испарители используются для генерации пара, который используется для уплотнения турбины и как рабочее тело эжекторных установок.

Для очистки радиоактивных промывочных вод, вод бассейнов выдержки и прочих активных сбросных вод применяют одноступенчатые испарительные установки. Для очистки продувочных вод первого контура применяют обычно многоступенчатые испарительные установки.

В последние годы испарители начинают получать применение для очистки сточных вод тепловых электростанций, концентрируя имеющиеся в них примеси до состояния, при котором они могут быть использованы в народном хозяйстве.