WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

_____________________________________________________________

На правах рукописи

КИЕТ Станислав Викторович

РАЗРАБОТКА МЕТОДИК И УСТРОЙСТВ ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ВОДНОГО ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ НА ТЭС

Специальность: 05.14.14 – «Тепловые электрические

станции, их энергетические системы и агрегаты»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва

2009

Работа выполнена на кафедре Технологии воды и топлива ГОУВПО «Московский энергетический институт (Технический университет)»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

Воронов Виктор Николаевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

Андрюшин Александр Васильевич

кандидат технических наук, доцент

Коротков Александр Николаевич

Ведущая организация: ОАО фирма «ОРГРЭС»

Защита состоится «13» мая 2009 года в 14 часов в МАЗ на заседании диссертационного совета Д 212.157.07 при Московском энергетическом институте (Техническом университете) по адресу: г. Москва, Краснознаменная ул., д. 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим присылать по адресу: 111250, г. Москва, Краснознаменная ул., д. 17. Ученый совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан « ___ » апреля 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

к.т.н., проф. Лавыгин В.М.

Общая характеристика работы

Актуальность темы.

Нарушения норм водно-химического режима энергоблоков с котлами СВД и СКД связаны, прежде всего, с присосами охлаждающей воды в конденсаторах турбин, с нарушением качества добавочной воды или режима дозирования реагентов. В этих условиях химконтроль должен обеспечивать надежное и своевременное получение информации о нормируемых параметрах ВХР путем прямого измерения или косвенного (расчетного) определения соответствующих показателей. Опыт подтверждает, что надежность работы энергетического оборудования, в том числе поверхностей нагрева, находится на высоком уровне именно на тех ТЭС, где больше внимания уделяется внедрению СХТМ и поддержанию ВХР на должном уровне.

В настоящее время, несмотря на обилие автоматических анализаторов на приборном рынке России, доступными по цене и надежными в промышленной эксплуатации остаются кондуктометры и рН-метры, что заставляет строить системы химического мониторинга, прежде всего, на их основе. Диагностические алгоритмы нарушений ВХР требуют надежной измерительной базы и в настоящее время часто не дают достоверной информации о состоянии ВХР, особенно на ранней стадии развития нарушения.

Целью диссертации является разработка на базе измерений удельной электрической проводимости исходной и Н-катионированной пробы, а так же рН исходной пробы - измерительной системы нового поколения, удовлетворяющей повышенному уровню надежности и экономичности работы теплоэнергетического оборудования, и использование ее для диагностики состояния водно-химического режима конденсатно-питательного тракта.

Задачи диссертационной работы:

  1. Разработка простых и надежных систем АХК повышенной информативности, базирующихся на измерительной подсистеме, включающей, в основном, кондуктометры и рН-метры;
  2. Разработка метода решения математической модели (ММ) ионных равновесий и основных задач диагностики состояния ВХР на базе нового расчетного метода;
  3. Промышленная проверка новой измерительной системы;
  4. Решение прикладных задач химического контроля и ВХР на базе расчетного метода.

Научная новизна работы:

  1. Разработана методика косвенного определения концентраций ионных примесей водного теплоносителя на основе измерений электропроводности и рН и решения общей математической модели ионных равновесий.
  2. Получены результаты лабораторных и промышленных исследований качества конденсата и питательной воды с использованием разработанной методики, отличающиеся высокой точностью получения измеряемых величин и достоверностью расчетного определения концентраций аммиака и ионных примесей в расчете на натрий, хлориды и щелочность.
  3. Выполнен анализ водного режима энергоблоков с прямоточными и барабанными котлами и предложена схема диагностики состояния ВХР с использованием разработанного анализатора АПК-051.

Степень достоверности результатов и выводов, изложенных в диссертации обеспечивается использованием апробированных расчетных и аналитических методов исследования, последующими испытаниями образцов или технологий в условиях промышленной эксплуатации энергоблоков ТЭС, совпадением результатов лабораторных и промышленных испытаний, а также согласованностью полученных данных в диссертации с данными других авторов.

Практическая значимость работы:

  1. Разработана технологическая схема измерений и конструкция автоматического анализатора примесей питательной воды и конденсата паровых турбин АПК-051.
  2. Проведены промышленные испытания автоматического анализатора АПК-051 на энергоблоках с прямоточными и барабанными котлами; Показано преимущество данного анализатора по сравнению с импортным аналогом «FAM Deltocon pH».
  3. Предложено использование автоматического анализатора АПК-051 для контроля качества питательной воды по органическим примесям – для прямоточных котлов и для контроля качества котловой воды по минеральным примесям – для барабанных котлов.

Апробация работы. XIII и XIV Международные научно-технические конференцияи студентов и аспирантов (Москва, МЭИ (ТУ), 2007, 2008), Международной научно-технической конференции «Бенардосовские чтения» (Иваново, ИГЭУ, 2003-2005), НТС кафедры ТВТ МЭИ (февраль 2009). Материалы были представлены и отмечены дипломом победителя на конкурсе «Новая генерация - XXI» (Москва, 2008).

Личное участие автора в получении результатов заключается в разработке методики и алгоритмов расчетного определения концентраций нормируемых примесей водного теплоносителя по измерению электропроводности и рН. Автор принимал активное участие в проведении лабораторных исследований и промышленных испытаний технологии и прибора АХК анализатора АПК-051 на ряде энергоблоков ТЭС, в т.ч. ОАО «Конаковская ГРЭС», ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго», ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго».

Основные положения, выносимые на защиту:

  1. Методика и алгоритмы расчетного определения концентраций нормируемых примесей водного теплоносителя по измерению электропроводности и рН.
  2. Методика и технология автоматического химконтроля, реализованная в устройстве анализатора АПК-051.
  3. Результаты лабораторных исследований и промышленных испытаний по контролю качества водного теплоносителя энергоблоков ТЭС с использованием АПК-051.
  4. Методики и результаты использования АПК-051 для оперативного контроля органических примесей питательной воды прямоточных котлов и минеральных примесей барабанных котлов.

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 13 печатных работ. Получен один патент на изобретение.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы из 110 наименований и приложений. Количество страниц- 155, в том числе рисунков – 46, таблиц в тексте – 31.

Краткое содержание работы

Во введении дано обоснование актуальности темы исследования, методов автоматического химконтроля ВХР ТЭС, дана общая характеристика работы.

Глава первая посвящена анализу литературных данных в отношении основных задач диагностики состояния ВХР КПТ и существующих СХТМ.

Развитие и совершенствование систем химико-технологического мониторинга на ТЭС идет одновременно с развитием приборной базы и информационных технологий. Накопленный за последние 1015 лет опыт позволил сформулировать общие технологические требования к СХТМ.

Показано, что информационная часть СХТМ разработана достаточно глубоко и используется на многих энергоблоках ТЭС. Однако, объем надежных и достоверных приборов автоматического химконтроля ограничен и для оперативного контроля качества водного теплоносителя используются, в первую очередь, кондуктометры и рН-метры.

На кафедрах Технологии воды и топлива МЭИ и ИГЭУ разрабатываются математические модели химических равновесий и поведения примесей водного теплоносителя. Они позволяют на надежной измерительной базе получать достоверную информацию по состоянию водно-химического режима и скорости отдельных видов нарушения ВХР.

На основании литературного обзора сформулированы основные задачи исследования.

Во второй главе приводится общая математическая модель ионных равновесий минеральных примесей водного теплоносителя, методы ее решения и результаты использования расчетных методик для косвенного определения концентраций примесей в условиях модельных растворов и промышленных вод.

Для модели ионных равновесий в питательной воде, после преобразований систему уравнений можно записать в окончательном виде:

(1)

где H+ и H+ -значения придельных подвижностей ионов H+ и Cl-, параметр 1 определяет вклад в электропроводность Н-фильтрата за счёт НCl, а (1–1) за счёт NaCl,

Лабораторные опыты показали, что при высоте слоя катионита в Н-колонке в пределах 20-30 см параметр 1 изменяется в пределах 0,90-0,99.

(2)

(3)

Уравнения (1)-(3) составляют конечную систему трёх уравнений, содержащих с учётом измерения, Н и рН четыре неизвестные величины: [Na+], [NH4+], [Cl-], [HCO3-].

Возможны три варианта решения ММ ионных равновесий:

Вариант 1 (Упрощенный).

Принимается, что >>;

; и 1=1

Это отвечает значительной дозировке в питательную воду аммиака (рН>8,0) при небольших добавках в пароводяной контур обессоленной воды.

В этом случае система уравнений (1)-(3) решается при измерении лишь и Н с получением значений рН, [Cl-]и общей концентрации аммиака [NH3] в следующем виде:

(4)

(5)

(6)

Пример. Энергоблок ТЭЦ с барабанным котлом (рб=13,8МПа). Измеренные значения:
t = 3,526 мкСм/см; =0,213 мкСм/см; t=27°С; (рН25=9,10).

Решение. 1. Приведение измеренных значений и Н к 25°С даёт:

= 25 = =3,39 мкСм/см;

мкСм/см;

2. Расчётное значение параметров:

рН = 9,09 ед.рН; = 17,24 мкг/дм3; [NH3] = 353,8 мкг/дм3.

Вариант 2. Метод расчёта с использованием уравнения баланса
гидроксильных ионов.

Дополнительно к уравнениям (1)–(3) можно записать уравнение материального баланса гидроксильных ионов, имея в виду следующее:

а) гидроксильные ионы поступают в питательную воду при диссоциации молекул гидроксида аммония:

NH4OH D,

в количестве, равном количеству ионов.

б) часть ионов ОН– расходуется на нейтрализацию углекислоты с образованием бикарбонат–ионов

,

тогда можно записать:, где– концентрация свободной углекислоты, нейтрализованной аммиаком.

С учётом вышеизложенного, дополнительно к уравнениям (1)-(3) можно дописать балансовое уравнение в виде

, (7)

где =[NH4HCO3]+[NaHCO3],.

Эмпирический коэффициент а3 зависит в основном от величины присосов в конденсаторе паровой турбины охлаждающей воды – [NaHCO3] и воздуха –[H2CO3]своб, а также от количества аммиака, присутствующего в конденсате (или питательной воде). В обобщённом виде такую зависимость можно оценить величиной рН. При рН от 7,5 до 9,5, небольших присосах и добавках ХОВ =0,800,99. Такие условия характерны для энергоблоков ГРЭС. Система уравнений (1)(3) и (7) становится определённой и имеет одно решение по концентрациям ионов, [Na+],, при условиях предварительного задания параметров а1 и а3, в режиме настройки при измеренной концентрации аммиака.

Вариант 3. Метод расчёта, отвечающий безаммиачному водному режиму, в том числе в обессоленной воде

В этом случае имеет место условие: =0. Тогда система уравнений (1)(3) упрощается и имеет единственное решение.

Для проверки методики расчета показателей качества питательной воды и пара энергетического котла, предлагаемой автором, на базе лабораторного стенда НПП «Техноприбор» (рисунок 1) проводилось исследование по моделированию проб питательной воды и пара.

Рисунок 1 – Схема дозировки аммиака и уксусной кислоты на лабораторном стенде

Отдельные результаты опытов при сравнении расчетных и измеренных концентраций аммиака приведены в табл. 1, откуда видно, что отклонение расчетных значений от измеренных находится в среднем в пределах 5%.

Наряду с лабораторными опытами проводились исследования в промышленных условиях. Так результатами измерений в пробе питательной воды барабанного котла явились следующие данные:

а) удельная электрическая проводимость () = 4,141 мкСм/см;

  • удельная электрическая проводимость Н-катионированной пробы (Н)=0,230 мкСм/см;
  • величина рН = 9,1
  • температура пробы t= 27 °С

б) при дозировании в эту пробу раствора аммиака, увеличивая концентрацию NH3 на 150 мкг/дм3, получили следующие данные:

= 4,96 мкСм/см; Н = 0,252 мкСм/см; рН = 9,2; t = 27°С.

Таблица 1 – Результаты измерения электропроводности и рН и расчета концентрации аммиака по лабораторным исследованиям проб воды

Показание приборов

Измеренные концентрации

Расчетные

концентрации

,

%

Исходная вода

После дозировки

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»