Пластинчатый теплообменник в системах деаэрации крупных котельных (ТЭЦ, АЭС)

Для нормальной работы атмосферной (да и любой другой) деаэрационной установки требуется, чтобы подпиточная вода на входе в нее имела достаточно высокую температуру. Для атмосферного деаэратора — порядка 95—99 °С, чтобы обеспечить нормальное вскипание воды и удаление из нее растворенных газов. Подпиточная вода обычно перед входом в систему деаэрации имеет температуру 20—60 °С в зависимости от типа и схемы всей системы водоподготовки. Затем она догревается до требуемой температуры обычно в паровом теплообменнике и подается в деаэратор. Для ее нагрева используется пар из котла или отборный пар с нижних ступеней турбин. Далее очищенная вода с температурой 101—102 °С используется в технологическом цикле котельной в том числе и для подпитки теплосетевого контура.

Достаточно большое количество котельных и ТЭЦ работает с открытой системой водоразбора теплофикационной воды, в основном эта вода используется при работе систем горячего водоснабжения. Расходы таких водоразборов для крупных энергетических объектов могут достигать 4000—6000 т/ч. Это означает, что система водоподготовки должна пропустить через себя весь этот расход и как минимум произвести газоудаление из подпиточной воды. Т. е. вся подпиточная вода с этим расходом должна быть подогрета в системе деаэрации до температуры кипения и как следствие затраты пара и топлива на этот подогрев велики. Но температура подпиточной теплосетевой воды не должна превышать температуру «обратки» для существующей системы теплоснабжения, обычно это 60—80 °С.

Поэтому разумный способ, позволяющий сэкономить расходы тепла на подогрев воды в системе деаэрации и охладить подпиточную воду, — установить дополнительный пластинчатый теплообменник. Теплообменник устанавливается в качестве экономайзера и позволяет подогревать исходную воду из системы химводоочистки (если она имеется) дегазированной водой, которая подается насосом из нижней части деаэратора (см. рис. 2). Эти два расхода обычно близки по значению, и поэтому величина подогрева исходной воды равна той величине, на которую происходит охлаждение дегазированной воды. Т. е. если требуется охладить дегазированную воду со 102 °С до 60 °С, то величина охлаждения составит 42 градуса и соответственно исходная вода может быть нагрета, например с 40 °С до 82 °С.

Далее потребуется только догрев в паровом теплообменнике на величину 15—20 °С. Видно, что происходит экономия тепла в системе нагрева исходной воды более 60 %. Для расхода подпиточной воды в 5000 т/ч сэкономленная мощность составит (укрупненно): 5000 т/ч х 42°С х 0,001 = 210 Гкал/ч

При пересчете на топливо мазут М100 экономия составит 21,8 т/ч. Годовая экономия в зависимости от режима теплопотребления может колебаться от 35 до 80 тыс. т/год. 

В качестве таких экономайзерных подогревателей лучше всего подходят пластинчатые теплообменники. При прочих равных условиях теплообменник позволяет решать следующие проблемы, встающие при использовании такой схемы подогрева исходной воды:

•  пластинчатый теплообменник имеет относительно малые габариты и вес, что зачастую позволяют вести монтаж на существующей площадке, практически не возводя каких либо дополнительных конструкций для их размещения;
•  возможность подобрать пластинчатый теплообменник с небольшим гидравлическим сопротивлением (2—4 м. в. с.) позволяет оставить без изменения насосное оборудование;
•  ввиду того, что у пластинчатого теплообменника оба контура имеют одинаковое проходное сечение и одинаковое рифление каналов, то для одинаковых расходов жидкостей участвующих в теплообмене гидравлическое сопротивление будет одинаково, это облегчает привязку его в общую систему.