WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

_____________________________________________________________

На правах рукописи

БУШУЕВ Евгений Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОДООБРАБОТКИ НА ТЭС

Специальность: 05.14.14 – Тепловые электрические станции,
их энергетические системы и агрегаты

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Иваново

2010

Работа выполнена на кафедре «Химия и химические технологии
в энергетике» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Ивановский государственный
энергетический университет имени В.И. Ленина»

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор        Ларин Борис Михайлович

Официальные оппоненты:        

доктор технических наук, профессор        Очков Валерий Федорович

доктор технических наук, профессор        Шувалов Сергей Ильич

доктор технических наук, профессор Шищенко Валерий Витальевич

Ведущая организация:

ОАО «Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт», г. Москва

Защита состоится «  »  2010 года в 1100 часов на заседании диссертационного совета Д 212.064.01 при Ивановском государственном энергетическом университете по адресу: 153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34, корпус «Б», аудитория 237.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим присылать по адресу: 153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34, Ученый совет ИГЭУ. Тел.: (4932) 38-57-12, факс: (4932) 38-57-01. Е-mail: uch_sovet@ispu.ru.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного энергетического университета.

Автореферат разослан « ___ » ___________ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.064.01

доктор технических наук, профессор        А.В. Мошкарин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Надёжность, экономичность и безопасность работы энергоблоков ТЭС в значительной степени зависят от состояния водно-химического режима (ВХР), регулируемого Правилами технической эксплуатации и другими нормативными документами. Повышенные присосы охлаждающей воды в конденсаторах паровых турбин или сетевой воды в сетевых подогревателях, ухудшение качества добавочной воды или нарушение режима дозирования реагентов (например, аммиака или фосфатов) способны привести к нарушениям ВХР, что должно непрерывно отслеживаться приборами автоматического химического контроля (АХК) по всему водопаровому тракту энергоблока.

Уверенно реагировать на эти нарушения на ранней стадии их развития способны кондуктометры и отчасти рН-метры. При этом различные нарушения ВХР могут вызывать одинаковую реакцию этих приборов, например увеличение удельной электропроводности питательной воды. Различить отдельные виды нарушений ВХР по показателям основных приборов АХК: кондуктометров и рН-метров, – можно, используя алгоритм расчета концентраций ионных компонентов в питательной, котловой водах и составляющих их потоках. Такой алгоритм основан на анализе математических моделей ионных равновесий в обессоленной, питательной и котловой водах энергетических котлов и представлен в данной работе.

Математические модели (ММ) ионных равновесий в разных технологических потоках водного теплоносителя, изменения этих равновесий в процессах обработки природных вод и коррекционных дозировок реагентов, например аммиака и фосфатов натрия, позволяют контролировать качество теплоносителя, проектировать установки водоподготовки, управлять водно-химическим режимом. Построение математических моделей такого рода требует знания химико-технологических и теплотехнических процессов, особенностей конструкции аппаратов, возможностей приборных методов химического контроля. При этом надежных методов АХК, характеризующихся высокой точностью и достоверностью измерений в условиях пароводяного цикла ТЭС, очень немного.

Во второй половине прошлого века большое внимание уделялось разработке расчетных методов косвенного определения химического состава примесей водного теплоносителя на ТЭС. Это нашло свое отражение в работах МЭИ, ИГЭУ, ВТИ, ВНИИ «ВОДГЕО» и др. Однако ограниченность приборного парка и вычислительных систем отодвинула решение задачи разработки математических моделей и систем химико-технологического мониторинга высокого уровня на начало XXI века.

Обоснование соответствия диссертации паспорту специальности. В соответствии с формулой специальности 05.14.14 – «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты», охватывающей вопросы физико-химических процессов, водоиспользования и водных режимов, проблемы обеспечения надежности, безопасности и требуемого рабочего ресурса оборудования ТЭС и т.д., в диссертационном исследовании разработаны математические модели ионных равновесий водного теплоносителя энергоблока и методы их решения, позволяющие по минимальному количеству надежных измерений определять содержание нормируемых примесей (аммиака, ионов натрия, хлоридов, форм диссоциации угольной кислоты) в питательной воде, фосфатов в котловой воде. Такие модели могут быть частью математического обеспечения систем химико-технологического мониторинга энергоблоков ТЭС и позволяют диагностировать нарушения ВХР на ранней стадии их развития.

Целью работы является совершенствование методов и разработка новых средств и систем химико-технологического мониторинга на базе математических моделей водного теплоносителя для обеспечения эксплуатационной надежности водно-химического режима и экологической безопасности теплоэнергетического оборудования ТЭС.

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы следующие задачи:

1. Разработать ММ электропроводности водных растворов электролитов, используемых на ТЭС.

2. Разработать обобщенную математическую модель ионных равновесий водных потоков, составляющих питательную воду энергетических котлов.

3. Разработать и исследовать частные математические модели поведения минеральных и органических примесей водного теплоносителя, адаптированные к условиям автоматического химического контроля с измерением удельной электропроводности и рН для природной, обессоленной, питательной, котловой вод и турбинного конденсата, обеспечивающие количественное определение основных (нормируемых) показателей качества потоков теплоносителя на ТЭС.

4. Составить инженерные методики и алгоритмы косвенного определения хлорида и гидрокарбоната натрия в обессоленной воде, конденсате и паре, аммиака – в питательной воде, фосфата натрия – в котловой воде.

5. Создать опытно-промышленный образец измерительной системы нового поколения с использованием разработанных математических моделей.

6. Разработать методики и алгоритмы расчета технологических показателей ионитных фильтров в условиях проектирования и эксплуатации водоподготовительных установок ТЭС.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Разработана и исследована математическая модель электропроводности, структурированная по типам технологических водных потоков на ТЭС.

2. Создана не имеющая аналогов обобщенная математическая модель ионных равновесий водных потоков, составляющих питательную воду энергетических котлов.

3. Разработаны и исследованы частные математические модели поведения минеральных и органических примесей водного теплоносителя, адаптированные к условиям автоматического химического контроля с измерением удельной электропроводности и рН для природной, обессоленной, питательной, котловой вод и турбинного конденсата, обеспечивающие количественное определение основных (нормируемых) показателей качества потоков теплоносителя на ТЭС.

4. Составлены расчетные методики и алгоритмы косвенного определения хлорида и гидрокарбоната натрия в обессоленной воде, конденсате и паре, аммиака – в питательной воде, фосфата натрия – в котловой воде на основе измерений удельной электропроводности и рН.

5. Разработана методика и алгоритмы расчета технологических показателей ионитных фильтров в условиях эксплуатации и проектирования с использованием математических моделей.

6. Составлены и использованы математические модели ионных равновесий для косвенных измерений концентраций нормируемых примесей по измерениям удельной электропроводности и рН, в рамках анализатора примесей конденсата, а также для калибровки кондуктометра и рН-метра, подтвержденные патентами на изобретение.

7. Разработана и проверена методика оперативного определения содержания в питательной воде прямоточных котлов потенциально кислых веществ по измерениям удельной электропроводности
Н-катионированной пробы.

Практическая значимость работы. Разработанные автором математические модели и алгоритмы могут широко использоваться для автоматического химического контроля качества водного теплоносителя на ТЭС и АЭС в целях определения химического состава ионогенных примесей (в том числе органических потенциально кислых веществ) по измерению удельной электропроводности и рН. Так, с участием автора разработан автоматический прибор химического контроля нового поколения – анализатор примесей конденсата АПК-051, отмеченный золотыми медалями Всемирных инновационных салонов в Брюсселе (Бельгия) в 2007 г. и Женеве (Швейцария) в 2009 г., Румынской академии наук в 2007 г.

Основные теоретические положения и практические результаты работы легли в основу книги «Основы математического моделирования химико-технологических процессов обработки теплоносителя на ТЭС и АЭС» – победителя Общероссийского конкурса рукописей учебной, научно-технической и справочной литературы по энергетике 2007 г., организованного РАО «ЕЭС России» и Московским энергетическим институтом (техническим университетом). В 2009 году книга была издана в издательстве «Издательский дом МЭИ».

Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечивается комплексным, системным подходом к описанию ионных равновесий водного теплоносителя разных технологических потоков, использованием классической теории электропроводности, большим объемом опытных лабораторных данных и промышленных испытаний, сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, совпадением отдельных результатов с данными других авторов.

Автор защищает:

1. Математическую модель электропроводности и результаты ее измерений в различных технологических потоках водного теплоносителя на ТЭС.

2. Обобщенную математическую модель, алгоритм и методику количественного определения концентраций ионогенных примесей водного теплоносителя энергоблоков по измерению удельной электропроводности и рН.

3. Частные математические модели, методики и результаты косвенного определения концентраций минеральных, включая аммиак и фосфаты, и органических примесей в питательной, котловой водах и паре энергетических котлов.

4. Методику и результаты расчетов технологических показателей ионитных фильтров для условий их эксплуатации и проектирования.

5. Расчетный алгоритм и результаты использования опытно-промышленного автоматического анализатора примесей конденсата.

6. Динамические модели оценки состояния водно-химического режима, положенные в основу автоматизированных обучающих систем.

Личный вклад автора заключается:

  • в разработке структурной математической модели электропроводности водных потоков на ТЭС и алгоритма поиска решения уравнения электропроводности для растворов смеси электролитов от вод типа конденсата до регенерационных растворов ионитных фильтров;
  • разработке обобщенной математической модели ионных равновесий водного теплоносителя энергоблоков и частных математических моделей отдельных технологических потоков на базе измерений удельной электропроводности и рН;
  • разработке математических моделей и технологических алгоритмов ионитных фильтров и схем химического обессоливания воды, позволяющих производить также экологическую оценку эффективности решений;
  • участии в проведении лабораторных исследований и промышленных испытаний по проверке адекватности математических моделей;
  • разработке вычислительного алгоритма автоматического прибора нового поколения АПК-051;
  • разработке ряда алгоритмов и расчетных программ с использованием математических моделей химико-технологических процессов на ТЭС;
  • внедрении в учебный процесс новых разработок и математических моделей в дисциплинах «Оптимизация и математическое моделирование химико-технологических процессов на ТЭС и АЭС» и «АСУ и САПР энергоустановок».

Апробация работы. Основные положения и результаты работы представлялись на следующих конференциях: VIII, IХ, X, XI, XII, XIV, XV международных научно-технических конференциях «Состояние и перспективы развития электротехнологии» («Бенардосовские чтения») (г. Иваново, 1997, 1999, 2001, 2003, 2005, 2007, 2009 гг.), II, III Всероссийской научно-практической конференции «Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования» (г. Иваново, 2000, 2002 гг.), международной конференции «Instrumentation for power plant chemistry» (г. Цюрих, Швейцария, 2006 г.), международной конференции «Properties of Water and Steam» (г. Берлин, Германия, 2008 г.), международной научно-технической конференции «Экология энергетики 2000» (г. Москва, 2000 г.), IV российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (г. Ульяновск, 2003 г.), международном совещании «Водно-химический режим АЭС» (г. Десногорск, Смоленская АЭС, 2003 г.), 7-м международном научно-техническом совещании «Водно-химический режим АЭС» (г. Москва, ВНИИАЭС, 2006 г.), международной научно-технической конференции «Энергетика-2008: инновация, решения, перспективы» (г. Казань, 2008 г.), Всемирных инновационных салонах в Брюсселе (Бельгия) в 2007 г. и Женеве (Швейцария) в 2009 г.

Публикации. Основное содержание работы отражено в 73 публикациях, в том числе в 3 монографиях (в соавторстве), 30 научных статьях, 4 патентах на изобретение, 3 свидетельствах на интеллектуальный продукт, 2 свидетельствах на программные продукты для ЭВМ, 31 тезисе докладов.

Содержание и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав, выводов и списка литературы, включающего 236 наименований и приложений. Работа изложена на 334 страницах, содержит 82 рисунка и 67 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, определены ее цель и задачи, указана научная новизна и практическая значимость.

В первой главе дан анализ состояния проблемы разработки и использования математических моделей химических равновесий и их физических представлений в форме удельной электропроводности и рН для различных технологических потоков водного теплоносителя на ТЭС, начиная от природной и обессоленной вод и заканчивая котловой водой и регенерационными растворами ионитных растворов.

Показатель «удельная электропроводность» широко применяется для контроля качества теплоносителя, однако в основном он используется как косвенный показатель, характеризующий солесодержание технологических вод. В литературе (работы Н.И. Воробьева, А.А. Мостофина и др.) просматривается стремление, получить количественную информацию о содержании ионогенных примесей по результатам измерений электропроводности и рН.

Большой вклад в развитие приборных методов химического контроля внесли сотрудники ВТИ (Л.М. Живилова, В.А. Коровин и др.). На базе этих методов разработан ряд способов контроля истощения ионитных фильтров, внедрен ряд технологических схем автоматизированных ХВО. В одной из работ А.А. Мостофиным предлагаются номограммы, определяющие взаимосвязь удельной электропроводности и рН конденсата с содержанием углекислоты и аммиака. Имея данные о концентрации аммиака и рН в питательной воде или конденсате, по этим номограммам можно оценивать концентрацию углекислоты и удельную электропроводность раствора.

Дан анализ состояния технологических процессов и схем обработки воды, рассмотрены предпосылки создания математических моделей и проблемы их реализации.

Значительный вклад в развитие математического моделирования химико-технологических процессов на ТЭС внес профессор кафедры «Технология воды и топлива» (ТВТ) МЭИ (ТУ) В.Ф. Очков. В его работах представлено значительное количество ММ поведения теплоносителя энергоблоков в основной и вспомогательных теплоэнергетических системах, приводится также описание созданных на их основе компьютерных тренажеров и имитационных моделей, направленных на обучение студентов и эксплуатационного персонала ТЭС.

Изложены структура и содержание современных систем химико-технологического мониторинга (СХТМ) водно-химического режима на ТЭС. Большой вклад в разработку концепции СХТМ внесли ученые кафедры ТВТ МЭИ (ТУ) (В.Н. Воронов, Т.И. Петрова, П.Н. Назаренко, Д.С. Сметанин).

В отдельный раздел вынесены разработки расчетных методов ионных равновесий водных растворов электролитов и электропроводности представителей научной школы ИГЭУ, взятые за основу в данной работы.

Особенностью расчетных методов, разработанных профессором Б.М. Лариным и его сотрудниками (Н.А. Голубкова, А.Н. Коротков, М.Ю. Опарин), была ориентация на использование измерений удельной электропроводности и рН для количественных определений концентраций ионных примесей технологических вод ТЭС. Было предложено использовать уравнение электропроводности в его простом виде, для водных растворов отдельных электролитов и их смесей в широком диапазоне концентраций (вплоть до 1 моль/л) и температур (от 10 до 50 °С) для всех основных ионов, присутствующих в природных водах

,                                (1)

где χ – удельная электропроводность раствора, См/см; λi – эквивалентная электропроводность i-го иона, См⋅см2/г-экв; Сэк,i – эквивалентная концентрация i-го иона, г-экв/л; n – общее число видов ионов, присутствующих в растворе.

Ранее уравнение (1) применялось, как правило, для сильно разбавленных монорастворов электролитов и имело характер расчетного выражения.

Заслугой Б.М. Ларина является то, что, следуя по пути классической теории растворов электролитов (Р. Фуосс, Л. Онзагер, Р. Стокс, Р. Робинсон, Г. Харнед, Б. Оуэн и др.) и учитывая не только электростатическое влияние ионов, но и такие свойства водных растворов электролитов, как вязкость и способность к образованию ионных пар, ему удалось получить аналитическое выражение для расчета эквивалентной электропроводности отдельного иона (λi) в растворе смеси электролитов во всем диапазоне концентраций, применимых в энергетической химии (вплоть до 1 моль/л).

Разработанный вычислительный метод позволял рассчитывать концентрации ионов по измеренным значениям рН и удельной электропроводности в исходной и Н-катионированной пробах. Этот метод был применен для определения качества исходной, осветленной, обессоленной воды, а также вод по стадиям химического и термического обессоливания.

При всех достоинствах расчетных методов, разработанных Б.М. Лариным и его сотрудниками в 80–90-х годах, следует отметить ограниченность их использования для отдельных технологических установок химического обессоливания воды.

Во второй главе обоснован выбор измерительной базы и метода математического моделирования химико-технологических процессов на ТЭС, а также дана методика лабораторных исследований и промышленных испытаний.

Автором предложена классификационная характеристика технологических вод на ТЭС по показателю «ионная сила раствора электролитов» (I, моль/л), позволяющая выделить три группы водных потоков, близкие по составу и концентрации ионогенных примесей и обеспечивающие возможность использования единого в пределах группы подхода для составления математической модели по измеренной величине электропроводности.

К первой группе (I < 1⋅10–4 моль/л) относятся охлажденные пробы водного теплоносителя основного пароводяного тракта энергоблока, включая котловую воду. Воды этой группы относятся к предельно разбавленным водным растворам. Они содержат малое количество минеральных примесей и соизмеримое с ними количество органических примесей, в том числе потенциально кислых веществ (ПКВ), образующих при термолизе в котловой воде и паре слабые органические кислоты. Наибольшей сложностью состава характеризуется котловая вода барабанных котлов ввиду дополнительного дозирования туда растворов фосфата натрия. В расчетах термодинамических и ионных равновесий этих вод активности ионов могут быть заменены концентрациями.

Ко второй группе (I = 1⋅10–4 – 5⋅10–2 моль/л) относятся природные, осветленные и близкие к ним по качеству воды, используемые для приготовления добавочной воды паровых и водогрейных котлов, тепловых сетей, для охлаждения и конденсации пара в конденсаторах паровых турбин. Примеси этих вод соответствуют примесям природных вод. Эти воды представляют собой сильноразбавленные растворы смеси электролитов. В расчетах термодинамических и ионных равновесий в таких водах необходимо учитывать образование ионных пар, ионную силу раствора и коэффициенты активности ионов.

К третьей группе (I > 5⋅10–2 моль/л) относятся водные растворы реагентов, используемые для поддержания норм ВХР (растворы аммиака и фосфата натрия) и растворы реагентов, применяемые для регенерации ионитных фильтров ВПУ (растворы NaCl, H2SO4, NaOH). Это разбавленные водные растворы (обычно монорастворы отдельных электролитов с концентрацией от 0,1 до 1,0 моль/л).

В качестве основы для косвенного определения нормируемых и диагностических показателей в водах типа конденсата выбрана измерительная система наиболее надежных измерений: удельной электропроводности прямой и Н-катионированной проб, а также показателя рН, определяемых практически одновременно из одной пробы охлаждённого теплоносителя. Аналогичный подход принят за рубежом в производстве измерительных систем АХК нового поколения и реализован, в частности, в дифференциальном измерителе «FAM Deltocon pH» фирмы SWAN, Швейцария.

С учетом условий подготовки пробы водного теплоносителя на ТЭС может быть предложена измерительная система (рис. 1), в состав которой входят: устройство подготовки пробы (УПП) (1), клапаны переключения потоков проб (2, 3, 4), термометр (5), последовательно установленные датчики кондуктометров (6, 9), Н-катионитная колонка (7), и рН-метр (8), ротаметр (10), устанавливающий расход пробы. Ввод данных на ЭВМ может осуществляться непосредственно с приборов или в ручном режиме.

Следует отметить, что использование данной приборной системы в промышленных условиях не требует значительных затрат, т.к. все приборы, которые применяются для этих измерений, являются штатными приборами АХК и на всех ТЭС находятся в эксплуатации.

Названные условия определяют требования к математическим моделям ионных равновесий водного теплоносителя. Прежде всего, это малый объем входных данных при большом количестве выходных характеристик, параметров и связей между ними.

Для выявления взаимосвязей параметров ММ и проверки адекватности моделей в рамках данной работы использован лабораторный стенд «Обработка воды на ТЭС» кафедры ХХТЭ ИГЭУ, который представляет собой действующую модель термохимической обработки добавочной воды энергетических котлов. Водопроводная вода, имеющая качество осветленной воды, поступает на Na-катионитный фильтр. Фильтрат Na-катионитного фильтра является питательной водой испарительной установки, а получаемый дистиллят насосом подается на
Н-катионитный фильтр (HR), а затем на ОН-анионитный (ROH) (рис. 2). При этом первая ступень обессоливания воды – термическая дистилляция – позволяет получить воду с удельной электропроводностью 5–10 мкСм/см, а вторая – химическое обессоливание на Н-ОН-ионитных фильтрах – с удельной электропроводностью от 0,1 до 1,0 мкСм/см.

В лабораторных исследованиях в целях проверки расчетных методик применялся метод калиброванных добавок. Дозировка корректирующих растворов (аммиака, NaCl, фосфатов, уксусной кислоты) осуществлялась микронасосом непосредственно в пробу глубокообессоленной воды перед ее поступлением на датчики измерительной системы (рис.  2). Возможность дозировок растворов реагентов обеспечивается системой баков и насосов, входящей в состав стенда.

При использовании ММ электропроводности при решении обратной задачи – по данным приборных измерений находить концентрации ионогенных примесей – необходимо учитывать, что результаты измерения показателей качества теплоносителя приборами АХК характеризуются погрешностями измерения. При условии калибровки и поверки приборов согласно требованиям паспорта можно принять погрешность измерения равной погрешности средства измерения (табл. 1).

Таблица 1. Характеристика кондуктометров и рН-метров непрерывного
измерения, используемых в работе

Тип

Изготовитель

Диапазон измерения, мкСм/см

Погрешность
прибора

КАЦ-037

ООО «НПП Техноприбор»

0,05–20

±1,5 %

0,05–5000

±1,5 %

20–20000

±1,5 %

0,05–500

±1,5 %

КАЦ-021

ООО «НПП Техноприбор»

0–1000

±1,5 %

МАРК 602

ООО «Взор»

0–2000

±(0,004 + 0,02χ)

0–2000

±(0,03 + 0,02χ)

рН-011М

ООО «НПП Техноприбор»

0–14

±0,05

Результаты расчета должны представлять собой доверительный интервал (Сj ± Δj). Для нахождения этих интервалов был использован метод статистических испытаний (метод Монте-Карло).

В третьей главе представлена математическая модель электропроводности водных растворов электролитов.

Предложена структурная модель электропроводности на основе классификации технологических вод, представленной во второй главе.

Структуру обобщенной математической модели электропроводности раствора электролитов (ММ ЭП), построенной по принципу от простого к сложному, можно представить в виде отдельных блоков (рис. 3), позволяющих дополнять математическое описание новыми уравнениями, учитывающими с ростом концентрации электролитов влияние разных факторов: электрических полей других ионов, температуры, вязкости среды и т.д. При этом учёт новых факторов сопровождается оценкой верхней границы общей концентрации электролитов, до которой распространяется применимость ММ.

1. В основе ММ лежит уравнение электропроводности (1).

Для сильноразбавленных растворов можно пренебречь взаимным влиянием ионов и принять

λi = λ0,i,                                                (2)

где λ0,i – эквивалентная электропроводность i-го иона в бесконечно разбавленном растворе, См⋅см2/г-экв.

При ионной силе водных растворов, близкой к верхнему пределу значения первой группы (I≈1⋅10–4 моль/л), математическое описание процесса электропроводности (МО ЭП) водного раствора электролита включает выражение λi в виде уравнения Онзагера.

Рис. 3. Структура математической модели электропроводности водного раствора электролитов

2. Минерализация большинства природных водоисточников России, дающих исходную воду для ТЭС, не превышает 10 мгэкв/л. Однако такая минерализация выходит за границы действия предельного закона Онзагера. Положение может быть исправлено, и расчёт удельной электропроводности по известным концентрациям ионов может выполняться по уравнению (1), если в систему ввести учёт реальных размеров ионов, участвующих в переносе электрического тока в растворе, а также степени диссоциации и эффекта образования ионных пар. Такая процедура реализуется путём расчёта подвижностей (эквивалентной электропроводности) ионов по уравнению Робинсона–Стокса.

Присутствующие в природной воде сильные электролиты диссоциируют на ионы, часть которых образует ионные пары: , , , , , , , . Концентрация ионных пар зависит от состава минеральных примесей и может быть значительной при большой концентрации сульфатов и карбонатов.

Балансовые уравнения по концентрациям отдельных ионов (на примере Са2+) записываются в следующем виде:

               (3)

где [Ca2+], [Ca2+]и, [SO42–], [SO42–]и, [CO32–], [CO32–]и, [HCO3–], [HCO3–]и, [OH–], [OH–]и – общая и истинно ионная концентрации соответствующих ионов, моль/л; , , , – концентрационная константа нестойкости (диссоциации) ионных пар.

3. Вязкость раствора электролита влияет на скорость движения иона. Это влияние начинает ощутимо сказываться при концентрации электролита в водном растворе (или суммарной концентрации электролитов) более 0,1 г-экв/л.

В этом случае в математическую модель электропроводности вводится корректирующее выражение 1/ (где – относительная динамическая вязкость водного раствора).

В классической теории растворов электролитов отмечается, что для растворов повышенной концентрации в ряде случаев удавалось расширить область действия предельного закона Онзагера путём перехода к зависимости λi = f(Г) по закону кубического корня. Исследования подтвердили наличие такой возможности и позволили распространить её на широкий круг водных растворов электролитов путём записи уравнения эквивалентной электропроводности с учетом относительной динамической вязкости водного раствора в следующем виде:

, где        (4)

где – суммарный фактор торможения движению иона в растворе; – фактор учёта размера взаимодействующих ионов, причём а – средний диаметр ионов или расстояние наибольшего сближения ионов в растворе, см (обычно (3–8)⋅10–8 см); х1 – величина, обратная среднему радиусу ионной атмосферы, см–1.

Представленная выше математическая модель была использована для разработки алгоритма и программного продукта по расчету удельной электропроводности водных растворов электролитов, применяемых на ТЭС.

Укрупненная блок-схема алгоритма представлена на рис. 4.

Данная функция реализована на языке программирования C++ в виде библиотеки в форматах dll и lib, что позволяет ее использовать для расчета удельной электропроводности по известному качеству воды, при создании программных продуктов на языках программирования C++, C#, Delphi и т.д., а также она может быть подсоединена в математических пакетах MathCad и MatLab.

Программа позволяет рассчитать удельную электропроводность водного раствора либо по заданным концентрациям основных ионов, либо по заданной смеси электролитов.

Программный продукт (ПП) позволяет рассчитывать и выводить значения ряда промежуточных параметров, являющихся важными характеристиками водных растворов, таких как концентрации ионных пар, эквивалентные электропроводности отдельных ионов, относительную вязкость раствора и т.д.

Адекватность представленной ММ проверялась путем сопоставления результатов расчета со справочными и опытными данными. Сравнивались данные по растворам отдельных электролитов, их смесям, а также по природным и осветленным водам.

Таким образом, расчет удельной электропроводности для растворов электролитов и их смесей, встречающихся в технологических водах ТЭС, дает значения с максимальной погрешностью 2 %, что не превышает реальной ошибки измерения.

В качестве примера использования ММ электропроводности можно привести результаты расчета показателей качества воды по стадиям химического обессоливания по противоточной технологии АПКОР (Up.co.re) для воды реки Волга, осветленной коагуляцией и известкованием. В табл. 2 представлены результаты расчета удельной электропроводности (χ) и рН при различных режимах работы установки.

Таблица 2. Расчетные показатели качества воды по стадиям обработки
при разных режимах работы блока фильтров по технологии АПКОР

Режим работы

ионитных
фильтров

HI (Нпрот)

AI

СNa+, мг/дм3

рН

χ,

мкСм/см

СCl–, мг/дм3

рН

χ,

мкСм/см

Традиционное химобессоливание

Рабочий режим

1,0

2,58

1031

0,5

6,11

5,1

Истощение в HI

8,0

2,64

947

1,0

9,43

39,0

Истощение в AI

1,0

2,58

1031

3,0

4,36

24,2

По технологии АПКОР

Рабочий режим

0,05

2,58

1043

0,5

4,89

6,0

Истощение в Hпрот

0,2

2,58

1043

0,5

5,10

4,7

Истощение в AI

0,05

2,58

1041

3,0

4,08

35,7

Надёжность обессоливания воды установкой, работающей по противоточной технологии, может быть обеспечена только за счёт применения АХК. В настоящее время для противоточных ионитных фильтров отключение на регенерацию в основном определяют по количеству пропущенной воды с некоторым запасом, не приводящим к срабатыванию ионита, а это ведет к недоиспользованию обменной емкости ионита.

Предложенную ММ можно использовать в модифицированном виде для решения обратной задачи: по измеренным значениям удельной электропроводности рассчитать концентрации ионов, содержащиеся в водном растворе. Решение такой задачи в этом случае становится возможным для организации АХК.

Наиболее просто задача решается для монорастворов. Для нахождения концентрации электролита по измеренному значению удельной электропроводности необходимо решить уравнение

χр(Сk, Cj, t) = χизм  (k∈Kt, j∈An).                                (5)

Уравнение (5) может быть решено стандартным численным методом. Функция χр(Сi, t) является монотонно возрастающей при увеличении концентрации электролита, поэтому в области допустимых значений (Сi>0) имеется только один корень этого уравнения. Искомый корень уравнения может быть найден с заданной точностью итерационным методом, например методом секущих. В качестве начальных приближений искомых величин принимаются:

C(0) = ;  C(1) = 0,95C(0).

Так как решение уравнения (5) производится с высокой точностью, следовательно, погрешность нахождения концентрации электролита определяется погрешностью функции χр(Сi, t).

В табл. 3 представлены результаты расчета концентрации электролита в водном монорастворе по удельной электропроводности с использованием представленной методики. Концентрация электролита определена как в виде наивероятнейшего значения, так и в виде доверительного интервала при приборных погрешностях измерения δχ=±1,5 % и δt=±0,5 °C (такие характеристики имеет, например, кондуктометр марки КАЦ-037 ОАО «НПП Техноприбор») при Р=0,95.

Таблица 3. Результаты расчета концентрации электролита по измеренной электропроводности для монорастворов

Электролит

Справочные данные

Расчетная С, моль(экв)/л

δ, %

χ, мСм/см

t, °С

С, г/л

С,
г-экв/л

NaCl

10,669

25

5,85

100,0

100,4 (99,7–101,1)

+0,36

46,81

25

29,25

500,0

512,0 (508,1–516,0)

+2,41

85,76

25

58,5

1000,0

996,3 (989,2–1003,3)

–0,37

NaOH

18,3

18

4,0

100,0

95,5 (94,7–96,3)

–4,51

52,8

18

16,0

300,0

294,5 (292,0–297,0)

–1,84

86,0

18

20,0

500,0

500,2 (496,1–504,4)

+0,05

H2SO4

25,12

25

4,9

100,0

98,0 (97,5–98,5)

–1,98

22,5

18

4,9

100,0

97,0 (96,3–97,7)

–2,99

102,5

18

24,5

500,0

522,2 (518,0–525,5)

+4,44

KCl

12,8246

25

7,45

100,0

99,9 (99,2–100,6)

–0,09

108,62

25

74,5

1000,0

960,0 (654,5–965,5)

–4,00

Са(ОН)2

4,28

25

0,74

20,0

20,1 (19,7–20,4)

+0,25

HCl

19,9445

25

1,83

50,0

49,9 (49,6–50,2)

–0,17

39,113

25

3,65

100,0

99,8 (99,3–100,3)

–0,20

Na2SO4

4,195

18

3,55

50,0

48,4 (47,6–49,2)

–3,25

7,840

18

7,1

100,0

99,9 (98,1–101,7)

–0,12

8,994

25

7,1

100,0

98,9 (97,3–100,5)

–1,09

CaCl2

10,241

25

5,55

100,0

101,6 (100,8–102,3)

+1,56

78,36

25

55,5

1000,0

1072,5 (1062,9–1082,0)

+7,25

MgCl2

9,705

25

4,75

100,0

102,0 (100,6–103,5)

+2,04

41,38

25

23,75

500,0

542,0 (537,6–546,4)

+8,40

72,64

25

47,5

1000,0

1056,0 (1047,3–1065,5)

+5,64

КОН

21,3

18

5,6

100,0

100,5 (99,7–101,4)

+0,52

98,5

18

28

500,0

504,0 (500,2–507,9)

+0,81

Примечание. Максимальное расхождение δmax=8,40 %; среднее – δср=2,26 %.

Наряду с лабораторными исследованиями математической модели электропроводности на модельных растворах были проведены и дали положительные результаты испытания с использованием ММ электропроводности по контролю процессов регенерации промышленных ионитных фильтров на химводоочистке ТЭЦ-26 ОАО «Мосэнерго».

В четвертой главе представлена разработка математической модели ионных равновесий примесей водного теплоносителя на основе измерения удельной электропроводности и рН.

В составе математической модели ионных равновесий водного теплоносителя лежат следующие уравнения:

  • уравнение электронейтральности для прямой пробы:

,                                (6)

где Ск, Сj – молярная концентрация к-го катиона и j-го аниона соответственно, моль/л; zк, zj – заряд к-го катиона и j-го аниона соответственно;

  • уравнения, описывающие соотношение между равновесными концентрациями форм диссоциации слабых электролитов. Число этих уравнений определяется количеством слабых электролитов, содержащихся в рассматриваемом растворе. В общем виде в состав ММ входят уравнения, описывающие диссоциацию воды, углекислоты, аммиака и фосфатов, выраженные по закону действующих масс в воде:

;        (7)

;        (8)

;        (11)

;        (9)

;        (10)

;        (12)

,         (13)

где , , , и т.д. – активные концентрации соответствующих ионов, моль/л; Кw – ионное произведение воды, численное значение которого зависит от температуры раствора (T, К), (моль/л)2; KNH3, KI, KII – термодинамические константы диссоциации аммиака и угольной кислоты по I и II ступеням; , , – термодинамические константы диссоциации фосфорной кислоты по I, II и III ступеням;

  • уравнения, учитывающие образование ионных пар:

,                                        (14)

где Ккj – термодинамическая константа диссоциации ионной пары:

Kкj = Kкj(T);                                        (15)

  • уравнение электропроводности для прямой пробы:

,                                (16)

где Сi – молярная концентрация i-го иона, моль/л; zi – заряд i-го иона;

  • уравнение, связывающее активность i-го иона с аналитической концентрацией иона, моль/л:

аi = fi ⋅ Ci;                                        (17)

  • зависимость по расчету коэффициента активности i-го иона:

fi = f(zi; I, T);                                        (18)

  • зависимость по расчету эквивалентной электропроводности i-го иона:

;                        (19)

  • уравнение водородного показателя:

.                                (20)

Зависимости (14) и (19) определяются простыми уравнениями для предельно разбавленных растворов и значительно усложняются с ростом концентрации электролитов. Но и в предельно разбавленных растворах, каким является питательная вода энергоблоков, точность расчетов часто зависит от достоверности определения температурной зависимости ряда констант ионных равновесий.

Автором проведен анализ температурных зависимостей ряда основных параметров, используемых в математических моделях. Так, например, из более чем десяти предложенных зависимостей по расчету Kw наиболее точной формулой в диапазоне температур от 10 до 50 °С является зависимость, приведенная в книге Г. Харнеда и Б. Оуэна:

.

Анализ системы уравнений (8)–(20) показывает, что её решение в общем случае является сложной задачей, и при небольшом количестве измеренных параметров она становится неразрешимой.

При использовании метода Н-катионирования пробы воды система уравнений (6)–(20) дополняется уравнениями для
Н-катионированной пробы:

  • уравнением электронейтральности

;                                (21)

  • уравнением электропроводности

,                                (22)

а также балансовым уравнением форм диссоциации угольной кислоты (до и после Н-катионитного фильтра)

(23)

  • уравнениями, описывающими изменение концентраций анионов сильных кислот при Н-катионировании

;                                (24)

.                                        (25)

Прямое решение вычислительной задачи осуществляется в системах имитации работы оборудования (в тренажерных системах), где требуется по заданному качеству воды определить интегральные показатели – χ, χН, рН, Що и т.д.

{χ, χН, рН, Що} = f(C1, C2, … Cn; T).                        (26)

Для систем АХК в теплоэнергетике, как правило, требуется проводить обратное решение вычислительной задачи в виде

{C1, C2, … Cn} = f(χ, χН, рН, Т).                                (27)

Выбор перечня выходных параметров определяется возможностями ММ ионных равновесий и перечнем нормируемых и диагностических показателей.

Ввиду невозможности разделения на компоненты в рамках принятой математической модели присутствующие в водном теплоносителе катионы, включая Na+, Ca2+, Mg2+, из которых преобладающим является содержание иона натрия, могут быть рассчитаны и выведены в форме «условного натрия» – [Na+]усл=[Na+]+Жо. Анионы сильных кислот, включая хлориды и сульфаты, из которых преобладают хлориды, могут быть найдены в форме «условных хлоридов», то есть [Cl–]усл =
= [Cl–]+[SO42–]. Гидрокарбонаты в водах теплоэнергетического хозяйства принято определять в форме интегрального показателя – общей щёлочности (Що), что целесообразно сделать и здесь. Концентрация аммиака может и должна рассчитываться и выводиться в виде суммарной концентрации молекулярной и ионной форм:

,

так, как определяется содержание аммиака методами лабораторного химического контроля.

В основе принятых расчетных методик лежат указанные выше теоретические зависимости, при этом вводится ряд эмпирических коэффициентов, задающих наиболее устойчивые соотношения между отдельными компонентами. Значения этих коэффициентов, а также показателя рН в прямой пробе, как результат наименее надежного измерения, могут быть итерационно уточнены. Уточнение происходит, пока концентрации ионов отрицательны. Предусматривается также проверка на корректность исходных данных.

Преимуществами данной математической модели являются:

  • использование минимального количества штатных измерений удельной электропроводности и рН в качестве измерительной системы (входных данных);
  • учет реальной температуры пробы теплоносителя;
  • единовременное определение нормируемых величин, в частности удельной электропроводности исходной и Н-катионированной проб, рН, концентрации натрия, аммиака, углекислоты, фосфатов;
  • сочетание с системой теплотехнического контроля в рамках АСУ ТП энергоблока;
  • возможность диагностики водно-химического режима энергоблока как в режиме химико-технологического мониторинга, так и в режиме работы компьютерного тренажера для проверки знаний оперативного персонала химцеха ТЭС.

Предложенная ММ может быть использована как при наличии, так и при отсутствии аммиака, в том числе при контроле качества добавочной воды, а также конденсата и питательной воды, не содержащей аммиака, т.е. для нейтрального ВХР.

В качестве примера в табл. 4 приведены результаты измерений удельных электропроводностей χ, χН и показателя рН в питательной и добавочной (обессоленной) водах энергоблока №8 Конаковской ГРЭС. Там же даны результаты расчета с использованием изложенной математической модели концентраций ионогенных примесей.

Из таблицы видно, что при близких значениях удельной электропроводности и рН концентрация ионов натрия почти в 3 раза, а концентрация свободной углекислоты – в 10 раз больше в обессоленной воде по сравнению с питательной водой энергоблока. Возможность оперативного получения такой информации является важной задачей контроля состояния водно-химического режима водного теплоносителя.

Таблица 4. Результаты измерений и расчета охлажденных проб теплоносителя

Номер

пробы

25,
мкСм/см

Н25, мкСм/см

рН

t, °С

, мкг/л

ССО2, мкг/л

, мкг/л

Питательная вода

1

0,142

0,189

6,51

22,9

5,9

0,30

16,2

2

0,140

0,186

6,55

22,7

5,8

0,28

15,9

Обессоленная вода (после ФСД ХВО)

3

0,250

0,360

6,42

27,4

10,5

7,44

30,8

4

0,250

0,345

6,44

26,9

9,3

3,55

29,5

На рис. 5 приведена зависимость изменения расчетных концентраций примесей от погрешности измерения удельной электропроводности.

В случае дозирования аммиака в питательную воду энергетических котлов вводится раствор гидроксида аммония (NH4OH) для поддержания рН на уровне 9,1±0,1 для восстановительного ВХР или на уровне 7,8–8,2 для окислительного ВХР. При этом концентрация NH4OH в пересчете на концентрацию аммиака СNH3 находится в пределах от 10 до 1000 мкг/л в зависимости от концентрации углекислоты и типа ВХР.

а)        б)

       

Рис. 5. Зависимость отклонения расчетных концентраций ионных примесей (δС) от погрешности изменения удельной электропроводности в прямой (а)
и Н-катионированной (б) пробах:

1 – [Na+]усл; 2 – [Cl–]усл

В данной ММ учитывается неполнота сорбции аммиака на
Н-катионитной колонке, что обеспечивается введением эмпирического коэффициента m:

[NH3]сум, H = m⋅[NH3]сум,                                (28)

где [NH3]сум, [NH3]сум, H – суммарные концентрации форм диссоциации аммиака в прямой и Н-катионированной пробах соответственно, моль/л.

Проведенные исследования показали, что численное значение этого коэффициента можно определять по выражению

.                                        (29)

ММ ионных равновесий в питательной воде энергоблока усложнена по сравнению с моделью для обессоленной воды введением в систему аммиака и продуктов его диссоциации. В этом случае при тех же измерениях χ, χН и рН система уравнений остается разрешимой, если дополнительно к рассмотренным выше зависимостям жестко задать соотношение хлоридов и гидрокарбонатов в Н-катионированной пробе, т.е. принять . Такая характеристика впервые вводится в расчетную ММ. Ранее считалось, что . Такое допущение можно принять для случая больших концентраций аммиака (характерно для ТЭЦ). Однако это неверно для малых концентраций аммиака (характерно для ГРЭС) и во всех случаях не позволяет использовать расчетные данные в ММ ионных равновесий котловой воды. Опытные исследования показывают, что такое соотношение может меняться в широких пределах (0,01≤n≤5). В первом приближении может быть принято n=1. При необходимости значение n корректируется.

Тогда решение системы уравнений, относящихся только к
Н-катионированной пробе, для приведенного к t=25 °С измерения удельной электропроводности () позволяет получить несложные количественные выражения концентраций в пробе хлоридов и гидрокарбонатов, мкмоль/л:

;        (30)

,                        (31)

где удельная электропроводность Н-катионированной пробы измерена в мкСм/см.

Вычисление других параметров системы, включая уточнение измеренного значения рН, в рамках представленной математической модели не вызывает больших сложностей.

ММ ионных равновесий может быть распространена и на котловую воду барабанных котлов при фосфатном ВХР. Однако в этом случае по сравнению с питательной водой имеются следующие особенности: в котле происходит концентрирование солей, а также для предотвращения накипеобразования производится ввод раствора фосфата натрия.

Для условий котловой воды в систему (6)–(25) можно ввести следующие допущения:

1. Общая жесткость котловой воды при наличии избытка фосфатов принимается равной нулю, таким образом,

[Na+]усл = [Na+].

2. Ионные формы диссоциации кремниевой кислоты практически отсутствуют.

Математическая модель ионных примесей в котловой воде включает следующие уравнения:

  • уравнение электронейтральности (6) в виде

       (32)

  • уравнение электропроводности (18) в виде

(33)

  • уравнения, описывающие гидролиз солей фосфорной кислоты:

;                        (34)

;                        (35)

;                        (36)

  • уравнение электронейтральности для Н-фильтрата:

;                (37)

  • уравнение электропроводности для Н-фильтрата:

(38)

Представленная ММ еще более усложнена по сравнению с моделью для питательной воды введением в систему фосфатов. Решение системы уравнений, лежащих в основе этой математической модели, производится последовательным расчетом ионных равновесий сначала для питательной воды, затем котловой воды солевого отсека и далее – котловой воды чистого отсека.

В качестве уравнения перехода от питательной к котловой воде принимается соотношение концентраций хлоридов в этих водах:

,                                        (39)

где Кк – коэффициент концентрирования питательной воды до состояния котловой воды солевого отсека.

Опыты показывают, что в первом приближении можно принять Кк=10. Дальнейшее уточнение коэффициента концентрирования производится в автоматическом режиме работы программы для ПЭВМ.

В качестве примера в табл. 5 приведены результаты измерений удельных электропроводностей χ, χН, показателя рН и концентрации фосфатов в котловой воде котла №3 ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго» (солевой отсек). Там же даны результаты расчета концентрации фосфатов с использованием изложенной математической модели.

Еще одним вариантом применения представленной обобщенной математической модели ионных равновесий водного теплоносителя энергоблока является расчет на основе удельной электропроводности Н-катионированной пробы питательной воды и острого пара прямоточного энергетического котла, концентраций кислых продуктов термолиза органических примесей питательной воды в пересчете на концентрацию уксусной кислоты.

Автором предложен способ расчётного определения концентрации продуктов деструкции органических веществ в прямоточном котле в пересчёте на уксусную кислоту – наиболее вероятный продукт термолиза кислого характера.

Таблица 5. Результаты измерения и расчетов показателей качества
питательной и котловой вод

Номер пробы

Результаты измерений химического контроля

Результаты расчета

Питательная вода

Котловая вода

χ25,
мкСм/см

χН25,
мкСм/см

рН

χ25,
мкСм/см

χН25,
мкСм/см

рН

, мг/л

,
мг/л

1

4,53

0,34

9,2

53,0

39,0

10,0

8,2

2

4,20

0,31

9,2

53,2

41,1

10,1

9,0

9,2

3

4,10

0,27

9,1

11,4

9,2

9,3

1,6

2,0

4

4,35

0,38

9,0

49,7

36,3

9,9

7,9

8,3

5

4,36

0,31

9,2

58,2

42,9

10,0

9,9

9,7

Расчетное уравнение можно получить в следующем виде для концентрации условной уксусной кислоты, мкг/дм3:

.                        (40)

Результаты опытов представлены в виде графических зависимостей удельной электропроводности Н-катионированной пробы (рис. 6) от концентрации уксусной кислоты при разных концентрациях аммиака в пробах. Откуда видно, что электропроводность Н-катионированной пробы дает устойчивую линейную зависимость χН – ССН3СООН и мало зависит от концентрации аммиака в пробе (чего никак нельзя сказать о подобном соответствии в прямой пробе).

Расчетные значения Сук в среднем в пределах 15 % отклонения согласуются с измеренными значениями уксусной кислоты.

В табл. 6 представлены результаты измерений удельной электропроводности χН и расчета концентраций аммиака и уксусной кислоты на промышленном энергоблоке мощностью 300 МВт Конаковской ГРЭС.

Таблица 6. Результаты расчета концентрации уксусной кислоты на энергоблоках с прямоточными котлами


Измеренные значения

Расчетные значения

pHПВ

χH,ПВ, мкСм/cм

χПВ, мкСм/cм

pHОП

χH,ОП, мкСм/cм

CNH3, мкг/л

CCH3COO–, мкг/л

8,18

0,090

0,40

7,97

0,13

21,1

6,14

8,08

0,083

0,28

7,74

0,14

10,3

8,76

8,08

0,100

0,31

7,87

0,16

13,8

9,22

8,30

0,103

0,593

8,01

0,125

38,0

3,38

7,99

0,080

0,28

7,90

0,11

14,9

4,62

6,60

0,188

0,153

6,50

0,230

0

6,40

6,60

0,214

0,176

6,50

0,272

0

8,90

Представленные алгоритмы косвенного определения ионных примесей в различных потоках теплоносителя реализованы в виде ПП, который позволяет находить значения концентраций в виде доверительного интервала, рассчитывать относительные расхождения с данными лабораторного химического контроля (ЛХК).

В пятой главе даны результаты экспериментальной проверки и практической реализации математических моделей ионных равновесий в водном теплоносителе энергоблоков ТЭС.

В лабораторных условиях опытного стенда (глава 2) сравнивались расчетные концентрации аммиака, хлорида натрия и уксусной кислоты с фактическими, полученными при микродозировках стандартных растворов в обессоленную воду.

Для проверки методики расчета показателей качества питательной воды и пара прямоточного котла, предлагаемой автором, на базе лабораторного стенда проводилось исследование по моделированию проб питательной воды и пара прямоточных котлов. При этом имитируется водный теплоноситель, содержащий аммиак и образующуюся при термолизе органических примесей уксусную кислоту. В растворе происходит нейтрализация одного из этих компонентов, находящегося в меньшей эквивалентной концентрации. Однако в растворе остаются катионы NH4+ и анионы CH3COO–. При пропуске такого предельно разбавленного раствора через колонку с Н-катионитом катионы NH4+ замещаются катионами Н+ из катионита, что вновь возвращает ацетат-ионы в равновесие с уксусной кислотой.

Результаты измерений удельной электропроводности и рН в исходных пробах (глубоко обессоленная вода) и в этих же пробах после дозировки уксусной кислоты и аммиака приведены в табл. 7.

Таблица 7. Результаты измерения удельной электропроводности и рН и расчета
концентрации уксусной кислоты по лабораторным исследованиям
проб воды

Показание приборов

Измеренные концентрации

Расчетные концентрации

δСук,

%

Исходная вода

После дозировки

Н

рНt

Н

рНt

CNH3,

мкг/л

Cук,

мкг/л

Cук,

мкг/л

0,28

0,27

7,76

0,21

0,45

6,85

24,0

27,6

+15,0

0,19

0,15

7,30

0,28

0,57

6,53

60,0

64,5

+7,5

0,15

0,24

6,87

0,46

0,85

6,05

90,0

93,7

+4,1

0,12

0,22

6,75

0,25

0,27

6,95

19,2

7,7

7,7

0,0

0,13

0,23

6,68

0,27

0,41

6,76

19,2

23,0

27,3

+18,7

0,15

0,24

6,40

0,32

0,65

6,32

19,2

78,0

63,0

–19,2

0,15

0,32

6,95

0,53

0,52

7,89

45,0

27,2

30,7

+12,9

0,14

0,31

7,24

0,42

0,93

7,55

45,0

108,0

96,1

–11,3

Примечание. Единицы измерений и Н – мкСм/см.

Результаты обработки лабораторных опытов показывают, что зависимость Н – Сук носит практически линейный характер, это отвечает упрощенной формуле расчета концентрации уксусной кислоты. Зависимость рН – Сук имеет вид, сложный для аналитической обработки. В целом расчетные значения концентраций удовлетворительно соответствуют их фактическим значениям по аммиаку и уксусной кислоте.

Промышленные испытания по оценке адекватности математических моделей ионных равновесий в питательной и котловой водах проводились на Костромской ГРЭС, Печерской ГРЭС, ТЭЦ-26, ТЭЦ-23, ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго», Ивановской ТЭЦ-3.

В ходе промышленных испытаний на Костромской ГРЭС проводилась имитация присосов охлаждающей воды в конденсаторе турбины. Для этого в пробе создавались возмущающие воздействия микродозировками гидрокарбоната и хлорида натрия (ΔС). Ряд опытов проведен с дозировкой в пробу аммиака. Одновременно проводились приборные измерения штатными приборами АХК Костромской ГРЭС и ручной анализ. В табл. 8 приведены отдельные результаты измерений.

Представленные результаты, полученные на основе разработанной методики, хорошо согласуются с величиной дозировки в пробу растворов хлорида натрия и аммиака, это свидетельствует о достаточной точности косвенных измерений концентраций нормируемых параметров. При этом значения концентраций Na+ и NH3 нормального режима эксплуатации энергоблока могут быть установлены при наладке измерительной системы.

Таблица 8. Результаты расчета и измерений рН и удельной электропроводности в конденсате турбины К-300-240 в период с 7.02.2002 по 8.02.2002 г. (при имитации присосов охлаждающей воды в конденсаторе турбины и при дозировке аммиака в питательную воду)

Дозировка реагентов

в пробу

ΔСi, мкг/л

χ25

χН25

рН

Расчетные значения

δδ, %

, мкг/л

СNH3, мкг/л

, мкг/л

Що,

мкг-экв/л

0

0,440

0,254

7,09

14

24

22

1,3

Дозировка NaCl (Na)

20

0,504

0,400

7,20

32

25

43

1,3

–10,0

40

0,686

0,962

6,73

53

27

82

1,5

–2,5

0

0,440

0,175

6,83

10

26

15

1,4

Дозировка NH4OH

(NH3)

20

0,704

0,180

7,80

10

45

15

2,4

–5,0

50

0,909

0,162

8,11

10

67

15

3,2

–18,0

250

2,790

0,172

9,03

10

263

15

10,1

–9,9

Пример промышленной проверки разработанного метода на
ТЭЦ-26 ОАО «Мосэнерго» в период с 14 по 15 ноября 2005 года дан при работе блока в режиме ночного снижения нагрузки от 80 до 60 МВт электрической мощности турбины. Кроме того, было произведено прекращение дозирования аммиака в тракт энергоблока и фосфатов в барабан котла с последующим восстановлением всех характеристик в утренние часы. Таким образом, испытания проводились в динамическом эксплуатационном режиме работы барабанного котла.

С использованием разработанного алгоритма был произведен расчет ионного состава котловых вод чистого и солевого отсеков. Полученные результаты представлены на рис. 7. Анализ этих результатов показывает, что и в переменных режимах работы котла разработанная методика дает адекватные результаты по контролю избытка фосфатов и других ионов в котловой воде. Однако расхождения расчетных и измеренных значений концентраций фосфатов возрастают, что объяснимо изменением состава примесей котловой воды с достаточно высокой скоростью. Особенно это сказывается при практическом отсутствии фосфатов в воде (точки 4, 5).

Наиболее значимой реализацией математической модели ионных равновесий является разработка анализатора примесей конденсата и питательной воды АПК-051 (совместная разработка с ООО «НПП Техноприбор», г.Москва) (рис. 8).

Аналогом такого прибора является измерительная система нового поколения «FAM Deltocon pH» (фирма SWAN, Швейцария). Анализатор АПК-051 получил существенные преимущества перед западноевропейским аналогом.

Разработанный анализатор предназначается, прежде всего, для автоматического химического контроля ряда нормируемых и диагностических показателей качества водного теплоносителя на ТЭС и АЭС, включая конденсат паровых турбин, питательную (котловую) воду, пар, обессоленную добавочную воду энергоблоков в форме одновременных измерений в охлаждённой пробе , Н, рН и t и расчётного (косвенного) определения концентраций аммиака, натрия, хлоридов и щёлочности. Названные показатели определяют общий уровень минеральных и ионогенных органических примесей водного теплоносителя и контролируют такие быстротекущие нарушения ВХР, как присосы охлаждающей воды при разрыве трубы конденсатора паровой турбины, подачу в контур добавочной воды ухудшенного качества, заброс продуктов деструкции ионитов из фильтров БОУ, присосы сетевой воды в сетевых подогревателях, нарушение в дозировках аммиака.

Другим способом реализации разработанной математической модели стали методики калибровки промышленных анализаторов – кондуктометра и рН-метра – в рабочей среде водного теплоносителя энергоблоков ТЭС. По одному из них получен патент на изобретение.

Разработка математических моделей ионных равновесий водного теплоносителя и реализации их в форме способов и устройства АХК качества рабочей среды позволяют решать вопрос совершенствования системы химико-технологического мониторинга энергоблока ТЭС на их основе.

Различные нарушения ВХР теплоносителя часто вызывают сходную реакцию показаний приборов АХК, что затрудняет идентификацию нарушений, особенно на ранних стадиях развития ситуаций.

Разработанный алгоритм поиска нарушений ВХР основан на использовании созданных математических моделей, в частности моделей, реализованных в анализаторе АПК-051. Автоматическое измерение удельной электропроводности (χ, χН) и рН, предлагается строить, прежде всего, обращая внимание на контроль возможных нарушений в измерительной системе (проверка на приемлемость), и с учетом известных наработок и руководящих документов.

Использование автоматического анализатора АПК-051 позволяет упростить задачу поиска причины нарушения ВХР конденсатно-питательного тракта (КПТ) энергоблока. Программное обеспечение и конструкция АПК-051 позволяют выявить достоверность измеренных величин , Н, рН, включая оценку работоспособности Н-катионитной колонки, а затем и уточнить измеренную величину рН с приведением расчетного значения к стандартной температуре 25 °С.

Выходные значения АПК-051 дают не только единовременно измеренные в одной пробе теплоносителя показатели , Н, рН, но и расчетные концентрации аммиака, натрия, хлоридов и щелочности, что позволяет диагностировать нарушения ВХР КПТ на ранней стадии развития (рис. 9).

Рис. 9. Структурная схема оценки нарушения ВХР КПТ с использованием АПК-051

В шестой главе представлена разработка и исследование математических моделей технологических схем водоподготовки на ТЭС.

В основе ММ любого элемента схемы i-й ступени водообработки лежит уравнение материального баланса по расходу воды:

.                                (41)

Для фильтрующей ступени добавляется уравнение фильтрации

.                                        (42)

Для ионитной ступени добавляется уравнение материального баланса количества сорбированных ионов на фильтрах i-й ступени

                       (43)

и уравнение материального баланса при регенерации ионитного фильтра i-й ступени

.                (44)

В перечисленных компонентных уравнениях использованы следующие обозначения: Qi – расход воды, поступающей на i-ю ступень обработки, м3/ч; Qiвых – расход воды, поступающей на последующую
i-ю ступень обработки, м3/ч; Qiс.н – среднечасовой расход воды на собственные нужды элемента, м3/ч; di – диаметр фильтра i-й ступени, м; wi – скорость фильтрования воды, м/ч; Ni – число работающих фильтров i-й ступени, шт.; Ксорб, i – концентрация сорбируемых из воды ионов, мг-экв/л; Тi – время работы фильтров до отключения на регенерацию, ч; Ераб,i – рабочая обменная ёмкость ионита в условиях данного процесса, г-экв/м3; Vi – объём ионита в одном фильтре, м3; Vрег.рр,i – необходимый объём регенерационного раствора, м3/рег.; – концентрация регенерирующего иона в регенерационном растворе, мг-экв/л; – удельный расход реагента на регенерацию, г-экв/г-экв.

Среди записанных параметров в уравнениях только два параметра – Qiвых на выходе из схемы (Qiвых = Qобес) и Сi на входе схемы (Сiвх = = Сисх,i) – задаются с исходными данными. Остальные рассчитываются с использованием справочных данных и граничных условий из нормативных материалов.

В качестве части ММ элемента схемы обработки выступает ММ изменения показателей качества воды по стадиям обработки, которая позволяет при известном качестве поступающей воды () рассчитать концентрации примесей в выходящем из аппарата водном потоке ().

Автором предложена методика расчета концентраций контролируемых ионогенных примесей по стадиям химического обессоливания, реализованная в математическом пакете Mathcad.

Показатели работы схемы обработки воды являются выходными данными ММ схемы обработки воды.

Выбор наилучшей схемы ВПУ для конкретных условий является оптимизационной задачей. Решение оптимизационной задачи сводится к выбору наиболее оптимального из нескольких возможных технологических решений. Для схем ВПУ не существует одного критерия оптимальности. Технологии обработки воды можно охарактеризовать следующими группами показателей: экологическими, технологическими и технико-экономическими.

Автором разработана и постоянно пополняется комплексная программа расчета технологических схем водоподготовки на ТЭС. Основой разработки является ПП «ПРОЕКТ ВПУ». Он создан на основе разработанных математических моделей расчета основных схем обработки воды на ТЭС.

Укрупненная блок-схема ПП «ПРОЕКТ ВПУ» приведена на рис. 10.

Созданные ММ по расчету основных схем обессоливания воды легко описываются при использовании объектно-ориентированного и компонентно-ориентированного программирования, которое и было применено при реализации ПП «ПРОЕКТ ВПУ».

Известные ПП по расчету ВПУ предназначены для технологического расчета только одной схемы обессоливания. Разработанный ПП «ПРОЕКТ ВПУ» позволяет смоделировать большое количество схем ВПУ из ее отдельных элементов и представить их в привычном для технолога виде. Более того, вариант собранной схемы и данные по ее элементам можно сохранить на диске ПЭВМ в двоичном формате (визуальные данные элементов схемы плюс технологические данные), которые могут быть использованы в дальнейшем.

В седьмой главе представлена реализация разработанных автором моделей и схем в создании компьютерных тренажеров и автоматизированных обучающих систем по подготовке работников химцехов ТЭС и АЭС. Разработанные программные продукты реализованы на Костромской ГРЭС и Калининской АЭС.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Проведенный анализ технологических вод, используемых на ТЭС, позволил классифицировать их по показателю «ионная сила раствора» на три группы. Эти воды имеют весьма определенную физико-химическую характеристику, выражаемую удельной электропроводностью. В качестве измерительной базы для косвенного определения концентраций ионогенных примесей приняты штатные измерения удельной электропроводности прямой и Н-катионированной проб, а также измерение рН, как наиболее достоверные и нормируемые показатели качества водного теплоносителя энергоблоков ТЭС.

2. Разработана установка, обеспечивающая получение и АХК модельных растворов и имитирующая отдельные технологические потоки воды на ТЭС. Дана методика метрологической оценки прямых и косвенных измерений химико-технологических показателей, являющихся исходными данными и выходными характеристиками математических моделей ионных равновесий минеральных и органических примесей водного теплоносителя на ТЭС.

3. Разработана и исследована на модельных растворах математическая модель электропроводности водных растворов электролитов, структурированная по типам технологических водных потоков на ТЭС в диапазоне концентраций от 0 до 1 моль/л и температур от 10 до 50 °С. Для широкого спектра электролитов средние значения отклонения расчетной величины удельной электропроводности лежат в пределах 2 %, что отвечает ошибке приборного измерения.

4. Разработана ММ и алгоритм решения обратной задачи – определение концентраций примесей технологических вод ТЭС по измеренной удельной электропроводности и рН, выполнена адаптация этой модели для частных случаев технологии обработки воды на ТЭС. Расчетные исследования показали возможность использования ММ для автоматизации химического контроля и диагностики состояния ионитных фильтров. Разработано программное обеспечение для расчета удельной электропроводности водных растворов электролитов, используемых на ТЭС.

5. Впервые разработаны обобщенная и отдельные математические модели ионных равновесий водного теплоносителя энергоблока, методы их решения позволяют по минимальному количеству надежных измерений (удельной электропроводности исходной и Н-катиони-рованной проб, показателя рН и температуры пробы) количественно определять содержание нормируемых примесей (аммиака, ионов натрия, хлоридов, форм диссоциации угольной кислоты) в питательной воде, по которым ведется диагностика нарушений ВХР энергоблоков на ТЭС, в том числе потенциально-кислых веществ. Новизна решения подтверждена патентом на изобретение.

6. Разработана и апробирована ММ ионных равновесий котловой воды барабанных котлов (рб=13,8 МПа), основанная на модели электропроводности и позволяющая количественно определять концентрации фосфатов и хлорида натрия в котловой воде по измерению удельной электропроводности питательной и котловой воды, что подтверждено положительным решением на патент.

Разработанные математические модели могут быть частью математического обеспечения систем химико-технологического мониторинга энергоблоков ТЭС и позволят диагностировать нарушения ВХР на ранней стадии его развития.

7. Упрощенный вариант предложенной математической модели использован в программном обеспечении автоматического анализатора примесей конденсата энергоблоков АПК-051 (совместная разработка с НПП «Техноприбор», г. Москва), получившего признание специалистов Западной Европы.

8. Варианты обобщенной математической модели использовались в разработке электронных средств обучения: компьютерного тренажера для Костромской ГРЭС и автоматизированной обучающей системы для Калининской АЭС. Отражены в монографии «Автоматический химический контроль на ТЭС и АЭС с использованием измерений электропроводности и рН» и учебном пособии «Основы математического моделирования химико-технологических процессов обработки теплоносителя на ТЭС и АЭС».

9. Разработанные ММ проверялись в условиях работы промышленных энергоблоков Костромской ГРЭС, Конаковской ГРЭС; прямоточных и барабанных котлов ТЭЦ-26, ТЭЦ-23, ТЭЦ-9 ОАО «Мосэнерго»; барабанных котлов Печерской ГРЭС и Ивановской ТЭЦ-3. Сравнение расчетных значений концентраций аммиака в питательной воде, фосфатов в котловой воде с аналитически измеренными аналогами показало хорошую сходимость, допустимую в условиях оперативного химического контроля за качеством теплоносителя энергоблоков ТЭС.

10. Предложена и обоснована методика совершенствования СХТМ на базе измерений электропроводности и использования ММ ионных равновесий. С их применением повышается эксплуатационная надежность ВХР и появляется возможность быстрой диагностики нарушений ВХР в условиях АХК качества водного теплоносителя с измерением удельной электропроводности.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Научные статьи, опубликованные в изданиях по списку ВАК

1. Бушуев, Е.Н. Математическое моделирование ионных равновесий водного теплоносителя с использованием измерения электропроводности и рН / Е.Н. Бушуев // Теплоэнергетика. –2009. –№7.–С.13–18.

2. Киет, С.В. Использование анализатора АПК-051 в системе химико-технологического мониторинга / С.В. Киет, В.Н. Воронов, Е.Н. Бушуев // Теплоэнергетика. –2009. –№7. –С.75–78.

3. Ларин, Б.М. Определение концентрации фосфатов в котловой воде путем измерения электропроводности / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Ю.Ю. Тихомирова, С.В. Киет // Теплоэнергетика. –2008. –№7. –С.21–27.

4. Ларин, Б.М. Косвенный метод определения концентрации потенциально-кислых веществ в питательной воде прямоточных котлов / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, М.К.Л. Батти // Теплоэнергетика. –2008. –№4. –С.38–41.

5. Ларин, Б.М. Реализация мониторинга водно-химического режима барабанных котлов / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина, Ю.Ю. Тихомирова // Теплоэнергетика.
–2005. –№10. –С.11–17.

6. Ларин, Б.М. Повышение информативности мониторинга водного режима конденсатно-питательного тракта энергоблоков / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина // Теплоэнергетика. –2003. –№7. –С.2–8.

7. Ларин, Б.М. Технологическое и экологическое совершенствование водоподготовительных установок на ТЭС/ Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Н.В. Бушуева // Теплоэнергетика. –2001. –№8. –С.23–27.

8. Ларин, Б.М. Автоматический химконтроль за обработкой продувочной воды парогенераторов на АЭС с ВВЭР / Б.М. Ларин, В.А. Мамет, В.Ф. Тяпков, Е.Н. Бушуев // Теплоэнергетика. –2002. –№7. –С.24–29.

9. Ларин, Б.М. Анализ существующих технологий водоподготовки на тепловых электростанциях / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Н.В. Бушуева // Энергосбережение и водоподготовка. –2002. –№2. –С.11–19.

10. Бушуев, Е.Н. Контроль качества ионитов для обессоливания природной воды / Е.Н. Бушуев, В.В. Гостьков // Энергосбережение и водоподготовка. – 2008. –№ 3.
–С. 2–5.

11. Бушуев, Е.Н. Разработка математической модели электропроводности технологических вод ТЭС / Е.Н. Бушуев // Вестник ИГЭУ. –2009. –№2. –C.56–61.

12. Бушуев, Е.Н. Расчет температурной зависимости ионного произведения, удельной электропроводности воды и предельно разбавленных растворов электролитов / Е.Н. Бушуев // Вестник ИГЭУ. –2007. –№2. –С.49–52.

13. Ларин, А.Б. Результаты лабораторных и промышленных исследований импортных ионитов / А.Б. Ларин, Е.Н. Бушуев // Вестник ИГЭУ. –2006. –№2. –С.35–37.

14. Ларин, Б.М. Автоматический контроль концентрации аммиака и органических примесей в теплоносителе прямоточных котлов / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, М.К.Л. Батти // Вестник ИГЭУ. –2006. –№2. –С.31–34.

15. Бушуев, Е.Н. Выбор экологически эффективной технологии водоподготовки на Заинской ГРЭС / Е.Н. Бушуев, А.С. Новоселова // Вестник ИГЭУ. –2008. –№ 4. –С.8–12.

16. Бушуев, Е.Н. Разработка компьютерного тренажера «Водно-химический режим и химический контроль энергоблока СКД» / Е.Н. Бушуев // Вестник ИГЭУ. –2004. –№5. –С.16–19.

17. Ларин, Б.М. Разработка алгоритмов диагностики системы химико-технологического мониторинга энергоблока 300 МВт / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина // Вестник ИГЭУ. –2003. –№3. С.16–21.

18. Ларин, Б.М. Промышленные испытания методики расчета примесей конденсата и питательной воды барабанного котла СВД / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, М.Ю. Опарин, Е.В. Козюлина // Вестник ИГЭУ. –2002. –№ 1.–С.47–51.

Монографии и учебные пособия

19. Ларин, Б.М. Автоматический химический контроль теплоносителя на ТЭС и АЭС с использованием измерений электропроводности и рН / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, М.К.Л. Батти; ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». –Иваново, 2007. –144 с. ISBN 978-5-89482-482-6.

20. Ларин, Б.М. Основы математического моделирование химико-технологических процессов обработки теплоносителя на ТЭС и АЭС : учеб. пособие / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев. –М.: Издательский дом МЭИ, 2009. –310 с. ISBN 978-5-383-00307-7.

21. Ильичев, Н.Б. Технология проектирования тепловых электростанций и методы ее компьютеризации / Н.Б. Ильичев, Б.М. Ларин, А.В. Мошкарин, Е.Н. Бушуев; под ред. В.Н. Нуждина, А.В. Мошкарина. –М.: Энергоатомиздат, 1997. –234 с. ISBN 5-283-02139-4.

22. Мошкарин, А.В. Анализ перспектив развития отечественной теплоэнергетики / А.В. Мошкарин, М.А. Девочкин, Б.Л. Шелыгин, Е.Н. Бушуев; под ред. А.В. Мошкарина; Иван. гос. энерг. ун-т. –Иваново, –2002. –256 с. ISBN 5-89482-206-8.

23. Бушуев, Е.Н. Малоотходные технологии водоподготовки на ТЭС: учеб. пособие / Е.Н. Бушуев, М.Ю. Опарин; Иван. гос. энерг. ун-т. –Иваново, 2009. –104 с. ISBN 978-5-89482-665-3.

Публикации в других изданиях

24. Bhatti, M.K.L. Use of mathematical model of ionic equilibrium for chemical monitoring of the operating mediumquality of once-trough boilers / M.K.L. Bhatti, B.M. Larin, E.N. Bushuev, A.B. Larin // International conf. “Instrumentation for power plant chemistry”. Zurich (Swetzerland), 2006. P.18-1–18.7.

25. Larin, B.M. A Calculation Method for Determining the Concentration of Potentially Acid Substances in Feedwater of Once-Through Boilers / B.M. Larin, E.N. Bushuev, A.B. Larin, M.K.L. Bhatti // 15th International Conference on the Properties of Water and Steam.
–Berlin: Germany. 2008.

26. Ларин, Б.М. Разработка алгоритма поиска причины нарушений водно-химического режима конденсатно-питательного тракта по показаниям приборов автоматического химконтроля / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина // Повышение эффективности работы энергосистем: тр. ИГЭУ. Вып. VIII. –М.: Энергоатомиздат, –2007. –С.57–67.

27. Ларин, Б.М. Повышение информативности автоматического химконтроля водного теплоносителя энергоблоков ТЭС / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина // Новое в Российской электроэнергетике. –2005. –№7. –С.31–39.

28. Ларин, Б.М. Надежность и точность измерений электропроводности и рН в системах мониторинга водного режима конденсатно-питательного тракта ТЭС и АЭС / Б.М. Ларин, Е.В. Козюлина, Е.Н. Бушуев // Новое в Российской электроэнергетике. –2005. –№8. –С.38–45.

29. Ларин, Б.М. Первый опыт системы химико-технологического мониторинга на Ивановской ТЭЦ-3 / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина // Повышение эффективности работы энергосистем: тр. ИГЭУ. Вып. VII – М.: Энергоатомиздат, –2004. –С.84–89.

30. Козюлина, Е.В. Промышленные испытания расчетного метода контроля качества питательной воды барабанных котлов / Е.В. Козюлина, Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев // Повышение эффективности работы энергосистем: тр. ИГЭУ. Вып. 6. – М.: Энергоатомиздат, 2003. –С.155–162.

31. Ларин, Б.М. Диагностика нарушений вводно-химического режима в рамках автоматической обучающей системы энергоблока 300 МВт/ Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина // Повышение эффективности работы энергосистем: тр. ИГЭУ. Вып. 6. – М.: Энергоатомиздат, 2003. –С.115–122.

32. Коротков А.Н. Разработка и испытание системы автоматического химконтроля Na-катионитной установки Тобольской ТЭЦ / А.Н. Коротков, М.Ю. Опарин, С.Б. Плетников, Е.Н. Бушуев // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем: тр. ИГЭУ. Вып. 2 –Иваново, 1998. –С.151–154.

33. Бушуев, Е.Н. Алгоритм и возможности программного продукта «ПРОЕКТ 4.0» для анализа технологических схем водоподготовки / Е.Н. Бушуев, Б.М. Ларин // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем: тр. ИГЭУ. Вып. 2 –Иваново, 1998.
–С.147–150.

34. Бушуев, Е.Н. Технико-экологический анализ состояния водоподготовительных установок ТЭС АО «Мосэнерго» / Е.Н. Бушуев, В.Ф. Жидких, Б.М. Ларин // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем: тр. ИГЭУ. Вып. 1. –Иваново, 1997. –С.140–144.

35. Ларин, Б.М. Сокращение расхода реагентов и стоков действующих установок химобессоливания воды на ТЭС / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, А.Р. Гарнушкин // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем: тр. ИГЭУ. Вып. 1. –Иваново, 1997.
–С.128–132.

36. Бушуев, Е.Н. Технологическое и экологическое совершенствование схем водоподготовительных установок на стадии проектирования / Е.Н. Бушуев, Б.М. Ларин, С.Н. Чебанов // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем: тр. ИГЭУ. Вып. 1.
–Иваново, 1997. –С.124–127.

Патенты и свидетельства

37. Пат. 2329500 Российская Федерация. Способ определения концентрации кислых продуктов термолиза органических примесей в паре прямоточных энергетических котлов / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, М.К.Л. Батти, А.Б. Ларин. –Зарег. 20.07.2008.

38. Пат. 2348031 Российская Федерация. Анализатор примесей конденсата и способ их определения / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина, А.Б. Ларин, С.В. Киет. –Зарег. 27.06.2007.

39. Пат. 244294 Российская Федерация. Способ калибровки рН-метра / Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина, Б.М. Ларин, М.Ю. Опарин. –Зарег. 10.01.2005.

40. Пат. 2389014 Российская Федерация. Способ определения концентрации фосфатов в котловой воде барабанных энергетических котлов / Б.М. Ларин Б.М., Е.Н. Бушуев, А.Б. Ларин, Н.А. Еремина –Зарег. 10.05.2010.

41. Свид. на интеллектуальный продукт №73200200213 от 06.12.2002. Способ контроля качества конденсата и питательной воды / Д.А. Антошин, Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина, А.Б. Ларин, Б.М. Ларин.

42. Свид. на интеллектуальный продукт № 73200300111 от 06.06.2003. Способ контроля присосов охлаждающей воды в конденсаторах турбин / Д.А. Антошин, Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина, А.Б. Ларин, Б.М. Ларин.

43. Свид. на интеллектуальный продукт № 73200400063 от 15.03.2004. Способ контроля повышения надежности измерения электропроводности Н-катионированной пробы / Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина, Б.М. Ларин, А.Б. Ларин, М.Ю. Опарин.

44. Свид. об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006614194. Расчёт концентраций ионогенных примесей водного теплоносителя энергоблока ТЭС по измерениям удельной электропроводности и рН / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина, А.Б. Ларин, Ю.Ю. Тихомирова. –Дата поступления 12 октября 2006 г., зарег. 7 декабря 2006 г.

45. Свид. об официальной регистрации программы для ЭВМ №2007611806. Расчет величины рН питательной воды энергоблока по измерениям удельной электропроводности исходной и Н-катионированной пробы / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Е.В. Козюлина, А.Б. Ларин. –Дата поступления 19 марта 2007 г., зарег. 28 апреля 2007 г.

_____________________________________________________________

БУШУЕВ Евгений Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ВОДООБРАБОТКИ
НА ТЭС

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Подписано в печать                Формат 60841/16.

Печать плоская. Усл.печ.л. 2,32.

Тираж 100 экз. Заказ №

ГОУВПО «Ивановский государственный энергетический
университет имени В.И. Ленина»

153003, г. Иваново, ул. Рабфаковская, 34.

Отпечатано в УИУНЛ ИГЭУ






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

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.