Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Система оборотного охлаждения тэс и методы обработки циркуляционной воды (обзор литературы) 7
1.1 Типы оборотных систем охлаждения на ТЭС 7
1.2 Зависимость энергетических потерь ТЭС от температуры охлаждающей воды и интенсивности карбонатных отложений 10
1.3 Основные теоретические характеристики тепловых процессов в системах оборотного охлаждения 15
1.3.1 Особенности испарительного охлаждения 15
1.3.2 Тепловые процессы в конденсаторе 21
1.4 Методы обработки охлаждающей воды на ТЭС 26
1.4.1 Теоретические аспекты 26
1.4.2 Продувка системы оборотного охлаждения 29
1.4.3 Подкислеыие циркуляционной воды 32
1.4.4 Рекарбонизация воды 34
1.4.5 Магнитная обработка 37
1.4.6 Коррекционная обработка воды 37
1.4.6.1 Фосфатирование охлаждающей воды 38
1.4.6.2 Комплексонная обработка 39
1.4.7 Умягчение охлаждающей воды 49
1.4.8 Биоцидная обработка охлаждающей воды 50
ГЛАВА 2. Методика проведения экспериментальных исследований 55
2.1 Экспериментальная установка, моделирующая работу СОО 55
2.2 Технические характеристики СОО и аппаратов КТЭЦ-3 56
2.2.1 Описание и характеристика градирен 58
2.2.2 Описание и характеристики циркуляционных насосов 61
2.2.3 Описание и характеристики конденсаторов 62
2.3 Инфракрасная спектроскопия поглощения 69
ГЛАВА 3. Разработка математической модели системы оборотного охлаждения КТЭЦ -3 71
3.1 Математическая модель для расчета материального баланса СОО 71
3.2 Расчет особенностей работы СОО по математической модели 84
3.3 Моделирование химических реакций и физико-химических процессов в СОО КТЭЦ-3 87
ГЛАВА 4. Исследование процессов осаждения на лабораторной установке 94
ГЛАВА 5. Оценка эффективности работы СОО КТЭЦ-3 101
5.1 Расчет количества малорастворимых соединений, осажденных в
СОО 101
5.2 Поведение микрофлоры, динамика содержания органических веществ и механических примесей 106
5.3 Состав, структура и распределение осадков и отложений в СОО 108
5.4 Определение причин осадкообразования в СОО 116
5.4.1 Нестабильность исходной воды 117
5.4.2 Степень концентрирования (упаривания) 119
5.4.3 Нестационарность потоков 122
5.4.4 Взаимосвязь причин со скоростью осадкообразования 125
5.5 Критерии и методики 128
Выводы 134
Список литературы
- Зависимость энергетических потерь ТЭС от температуры охлаждающей воды и интенсивности карбонатных отложений
- Технические характеристики СОО и аппаратов КТЭЦ-3
- Моделирование химических реакций и физико-химических процессов в СОО КТЭЦ-3
- Поведение микрофлоры, динамика содержания органических веществ и механических примесей
Введение к работе
Актуальность работы. На ТЭС Российской Федерации широкое распространение получила бессточная система оборотного охлаждения (СОО), при которой вода наиболее благоприятного и постоянного качества и подогретая в конденсаторе турбин (КТ) используется на водоподготовительной установке (ВПУ) ТЭС. Поскольку в СОО используется техішческая необработанная вода, на поверхностях теплообмена в конденсаторах турбин образуются отложения малорастворимых веществ (накипь). Как считается, причина накипеобразования -концентрирование малорастворимых компонентов воды в результате испарения воды в градирнях.
Из-за низкой теплопроводности отложений, образующихся на поверхности теплообмена конденсаторов, увеличивается температурный напор. Давление в конденсаторах турбин зависит от загрязнения поверхности охлаждения. Из-за этого ухудшается вакуум. Ухудшение вакуума приводит к перерасходу пара. Соответственно, снижается КПД ТЭС, что в конечном итоге приводит к пережогу топлива. По данным Всероссийского теплотехнического института толщина накипи в 1 мм приводит к перерасходу топлива на ТЭС на 7%. Перерасход топлива по этой причине на электростанциях России в среднем составляет 2% и на некоторых ТЭС достигает 10%!
В нормативной и научно-технической литературе устанавливаются ограничения на степень упаривания воды в СОО при бессточной схеме данного типа. По разньш источникам коэффициент упаривания (Ку) в СОО не должен превышать 1,3 и даже 1,2. При этом не учитывается состав исходной (природной) воды, ее температура, время года и т.д. Неудивительно, что с проблемой отложений в конденсаторах и ухудшением вакуума сталкиваются все без исключения ТЭС, работающие по такой схеме. Кроме того, в СОО протекают и другие негативные процессы -- коррозия оборудования, зашламление (зарастание) протоков и аппаратов, биообрастание и др. Сложность проблемы заключается в том, что применение традиционных методов коррекционной обработки воды СОО сдерживается требованиями к качеству воды на ВПУ.
Цель и задачи исследования. Повышение эффективности работы СОО ТЭС.
Непосредственными задачами работы являются:
Моделирование работы СОО, разработка критериев оценки эффективности работы СОО ТЭС и контроля за составом и скоростью отложений. Экспериментальное определение предельно-допустимых значений степени упаривания необработанной воды в СОО. Определение материальных потоков на конкретной ТЭС. Определение причин образования отложений. Исследование состава и структуры отложений в СОО ТЭС. Предложения по снижению отложений и повышению эффективности работы ТЭС.
Научная новизна работы.
Разработана математическая модель СОО как непрерывнодействующей системы с нестационарным режимом работы. Выведена система
дифференциальных и алгебраических уравнений для расчета материального баланса системы, включая жидкую, газовую фазу и твердые отложения.
Впервые проведено спектральное исследование отложений и шламовых заносов в СОО. Разработана методика определения количества и состава отложений в СОО работающей станции.
Разработаны новые критерии работы СОО в безнакипном, безосадковом режиме.
Достоверность результатов работы обеспечивается: в теоретическом плане -использованием научно-обоснованных теорий систем, растворов электролитов, кинетики гетерогенных реакций, комплексообразования; в практическом плане -проверкой адекватности расчетных моделей с технологическими характеристиками действующей СОО ТЭС, а также согласием результатов расчетов с экспериментальными данными лабораторных исследований настоящей работы и литературными данными.
Практическая ценность работы. Предложена методика и представлены результаты обследования эффективности СОО конкретной ТЭС. Выявлены основные причины образования отложений. Предложена методика и критерии для контроля за отложениями. Определены сезонные предельно допустимые значения степени упаривания воды в СОО. Рассмотрены пути решения проблемы образования отложений.
Реализация результатов работы. Разработана и реализована программа эксперимента по определению эффективности работы СОО конкретной ТЭС. Разработаны рекомендации по оптимизации работы СОО Казанской ТЭЦ-3.
Личный вклад автора. Основные результаты получены автором лично под руководством Д.Х.Н., проф. ЧичироваАА.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на научных семинарах «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, КазНЦ РАН, 2004г., 2008г.), одиннадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, МЭИ (ТУ), 2005г.), аспирантско-магистерских научных семинарах КГЭУ (Казань, 2005-Обгг.), пятой российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (Ульяновск, УГТУ, 2006г.), второй молодежной международной научной конференции «Тинчуринские чтения» (Казань, КГЭУ, 2007г.), третьей молодежной международной научной конференции «Тинчуринские чтения» посвященной 40-летию КГЭУ (Казань, КГЭУ, 2008г.), международной научно-технической конференции «Энергетика -2008: инновации, решения, перспективы» (Казань, КГЭУ, 2008г.).
Автор защищает:
1. Математическую модель СОО ТЭС как проточной системы с
нестационарным режимом работы.
2. Результаты экспериментальных исследований по фазовой устойчивости
воды и определению предельных значений степени концентрирования в условиях,
моделирующих работу СОО.
3. Результаты экспериментального исследования реальной СОО ТЭЦ.
Обработка результатов с использованием разработанной модели. Определение всех
материальных потоков в СОО.
4. Результаты анализа отложений в СОО ТЭС.
5. Методику оценки эффективности работы СОО ТЭС. Рекомендации по
повышению эффективности работы.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано двенадцать печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, вьшодов, заключения, содержит 43 рисунка, 14 таблиц и список литературы из 129 наименований.
Зависимость энергетических потерь ТЭС от температуры охлаждающей воды и интенсивности карбонатных отложений
Как известно, одним из факторов снижения мощности турбин ТЭС является повышение температуры, при котором происходит конденсация пара в конденсаторах, т.е. уменьшение вакуума. Причиной этого может быть либо повышение температуры охлаждающей воды вследствие неудовлетворительной работы градирен, либо образование солевых (преимущественно карбонатных) отложений на внутренних поверхностях трубок конденсаторов, по которым протекает охлаждающая вода. Образование отложений в свою очередь определяется химическим составом воды и ее температурой. Появление отложений [19,124,129] неизбежно существенно снижает эффективность поверхности теплообмена. Исследованию закономерностей образования накипи различных соединений посвящено много экспериментальных и теоретических работ [9,115, 121,122,123].
Выявление количественной зависимости между степенью снижения мощности турбин и параметрами охлаждающей воды - важная задача, так как это дает возможность оценить экономическую целесообразность тех или иных мероприятий, направленных на улучшение работы оборотного цикла ТЭС. Изменение мощности турбин рассматривается обычно в зависимости от изменения вакуума в конденсаторах [93]. Это, однако, приводит к сложным аналитическим," выражениям, а для получения конкретного численного результата необходимо знать многие параметры работы турбин, которые зачастую трудно определить.
Авторами статьи [110] предлагается в качестве основного показателя принять не вакуум, а температуру, при которой происходит конденсация пара. Это позволяет получить более простые приближенные выражения для определения изменение мощности турбин при изменении температуры конденсации пара и увязать эту величину с температурой охлаждающей воды и толщиной слоя отложений в трубках конденсаторов. Разработанная методика была использована при определении энергетических потерь на ТЭЦ-ПВС одного из металлургических заводов Украины.
Отработавший пар из турбины направляется в конденсатор, где в результате охлаждения переходит в жидкую фазу (конденсат). Согласно [51], разность энтальпий А/ влажного пара /вл, поступающего в конденсатор, и конденсата /к равна 525 ккал/кг. Общее количество теплоты, отдаваемой паром в конденсаторе, K=Az-GK = 525-GK, (1.2) где GK - масса пара, поступающего в конденсатор, кг. Количество воды, поступающей в парогенератор G = GK+Gnp, (13) где Gnp - масса воды, сбрасываемой из паротурбинной установки в виде продувки котла и различных потерь.
Работу А, совершаемую турбиной, можно представить как сумму работы Ак, получаемой за счет обращения в замкнутом цикле объема воды массой GK, и работы Ащ, совершаемой за счет термодинамических превращений объема воды массой Gnp. При этом изменение температуры конденсации пара в конденсаторе при прочих равных условиях влияет только на Ак, а Ащ, остается неизменной. Тогда при изменении температуры конденсации пара от t\ до 2 общая работа, выполняемая турбиной, изменится на АА - А - А.
Удельная работа, совершаемая в цикле Ренкина [30] 1 кг рабочего тела (в данном случае - воды, поступающей в виде конденсата в парогенератор, затем в виде свежего пара в турбину, далее в виде отработавшего влажного пара в конденсатор и снова в виде конденсата в парогенератор), определяется по формуле: ак = vzc.n 1к) \гвп — 1к) гс.п — ж чс Ai, (1-4) где /с п - энтальпия свежего пара, поступающего в турбину; Сж - теплоемкость конденсата; А/ - разность энтальпий влажного пара и конденсата. Учитывая, что параметры свежего пара поддерживаются постоянными, при изменение температуры конденсации пара tK меняется только величина Сжк, поэтому разность удельных работ при изменении температуры конденсации от tK до tK можно определить по формуле: Лак=Сж-(4- к)- (1.5) Общая разность полезных работ ДЛ = Сж- ?к.(і- к). (1.6) а изменение мощности, кВт, AN 0,001162-GK-(tKl). (1.7)
Выражение (1.7) представляет собой удобную приближенную линейную зависимость изменение мощности от изменения температуры конденсации пара и позволяет связать AN с параметрами работы оборотного цикла.
Согласно зависимости (1.2) количество теплоты, отдаваемой в конденсаторе влажным паром, - величина постоянная. Тогда при неизменном расходе воды перепад температур At2 t\ (где t\ и tj — температуры охлаждающей воды на входе и выходе конденсатора) - также величина постоянная (заметим, что /] — это температура охлаждающей воды t0XK после градирни). В связи с этим повышение температуры охл на величину At0XJl приведет к увеличению на такую же величину температуры t , а при неизменном коэффициенте теплопередачи - и к повышению температуры конденсации tK. Следовательно, если вследствие нарушения работы градирни (из-за разрушения оросителя или недостаточной степени разбрызгивания воды форсунками) температура охлажденной воды ґохл увеличится по сравнению с расчетной охл, принятой при проектировании, мощность турбины уменьшится на величину
Технические характеристики СОО и аппаратов КТЭЦ-3
COO предназначена для конденсации пара, охлаждения масла турбоагрегатов и вспомогательных механизмов, газа и воздуха электрических генераторов и электродвигателей, подшипников вспомогательных механизмов, а также для гидравлического удаления шлака и золы из топок котлов и золоуловителей. Наибольшее количество воды требуется на конденсацию пара в конденсаторах турбин. На Казанской ТЭЦ-3 на турбинах №1 ПТ- 60/75 130/13, №3 Т-50-130, №4 Т-105/120-130, №6 ПТ- 135/165-130/15 суммарной мощностью 350 МВт установлены конденсаторы поверхностного охлаждения при кратности охлаждения от 40 до 60. Наименьшая кратность соответствует потребности в воде в зимнее время. Основные технические характеристики конденсаторов приведены в таблице 2.1.
Источником технического водоснабжения северо-западного промышленного узла, в который входит Казанской ТЭЦ-3, является Куйбышевское водохранилище на реке Волга, от которого на расстоянии 10 км располагается площадка ТЭЦ-3. Насосами второго подъема по водоводам вода подается к станции подкачки ТЭЦ. В насосной станции подкачки речной воды установлено четыре насоса (два рабочих, два резервных) производительностью 2000 м3/ч и напором 34 м. вод. ст. От насосной станции подкачки добавочная вода для восполнения потерь в циркуляционной системе оборотного водоснабжения подается по двум водоводам из стальных трубопроводов диаметром 700 мм. каждый. Потребность ТЭЦ в добавочной воде в летний период составляет 1200-1400 м /ч. Вода после мазутонасосной, электролизной, компрессорной, кондиционеров, испарительной установки, а также продувочная вода котлов и вода бассейна-усредителя возвращается на повторное использование в оборотную систему Система технического водоснабжения - оборотная, с охлаждением циркуляционной воды на башенных градирнях.
В системе оборотного водоснабжения ТЭЦ-3 применены испарительные охладители, в которых охлаждение происходит, главным образом, путем испарения. Охлаждение воды в градирне происходит в результате совместного действия в основном двух процессов: теплоотдачи соприкосновением воды с воздухом и поверхностного испарения с водяной пленки и капель.
При положительных температурах атмосферного воздуха (летом) преобладающая роль в охлаждении воды (до 90%) в градирне приходится на долю испарения; при отрицательных - в зимнее время (до 60%) - на долю теплоотдачи соприкосновением.
Туманообразование от башенных градирен распространяется в штилевую погоду вертикально на высоту до 50 м, при понижении температуры воздуха до минус 40 С высота увеличивается до 100 м и выше. В зависимости от скорости ветра и температуры воздуха длина шлейфа тумана в направлении ветра может достигать 500 м и более.
По признаку направления движения охлаждающей воды градирни № 1, 2, 3 являются градирнями с противоточным движением воздуха. Потери воды при ее испарении и охлаждении в башенных градирнях происходят из-за фильтрации, уноса брызг ветром и испарения.
Потери от испарения воды в градирнях в зависимости от расхода воды на конденсаторы составляют; летом до 1,4% а зимой до 0,7%, потери с уносом брызг от 0,5 до 1,0%.
Градирни № 1, 2, 3 - типа БГ-1600-66-4 с пленочным оросителем площадью орошения 1600 м выполнены по типовому проекту 1966г. Ленинградского отделения института "Теплоэнергопроект". Высота градирни - 55,3 м., диаметр основания - 46,0 м., диаметр выходного сечения - 30,4 м.,высота воздуховходных окон - 3,3м. Градирня № 3 введена в эксплуатацию в 1983 г,, (год выпуска проекта 1972). На градирнях № 1 (в 1999 г.) и № 2 (в 2001 г) произведены капитальные ремонты с заменой оросителей на полиэтиленовые производства ООО «Полимерхолодтехника». На градирне № 3 в 2003 году произведена реконструкция с установкой двухъярусного полимерного оросителя ООО «Полимерхолодтехника» типа «косой дождь». Основные технические данные градирни представлены в таблице 2.2
Моделирование химических реакций и физико-химических процессов в СОО КТЭЦ-3
Для определения химических и физико-химических процессов, протекающих в воде СОО, и определения предельно допустимых коэффициентов упаривания проводились лабораторные исследования. Конструкция лабораторной установки приведена в главе 2 диссертационной работы.
В качестве исходной воды использовали воду р. Волга, которую отобрали в марте 2007 года. Состав воды приведен в табл. 4.1. В это время концентрация солей в воде близка к максимальной за год. Для получения вод с разной концентрацией солей исходную воду либо разбавляли дистиллированной водой, либо добавляли соответствующие соли (хлориды кальция и магния, соду, силикат и сульфат натрия). рН воды доводили добавлением серной кислоты. При этом стремились сохранить соотношение ионов такое, как в волжской воде. Далее образцы вод с разной концентрацией выдерживали открытыми на воздухе для установления углекислотного равновесия с воздухом. ОПкк(25С) - относительное пересыщение по карбонату кальция при 25С.
В первой серии опытов изучалось влияние степени упаривания нестабилизированной воды на образование осадка карбоната кальция. Согласно литературным данным, основными отложениями в СОО являются карбонатные. Цель опытов состояла в определении предельно допустимых значений Ку в зависимости от начального состава воды, температуры и наличия примесей. В качестве контрольного показателя на интенсивность осаждения карбоната кальция было выбрано изменение карбонатной жесткости воды в ходе испытаний. По нашим многолетним наблюдениям в волжской воде кальциевая жесткость всегда примерно равна общей щелочности, которая в нейтральных растворах близка к бикарбонатной. То есть, карбонатная жесткость примерно отражает произведение растворимости иона кальция и бикарбонат иона. С другой стороны, жесткость и щелочность воды определяются с высокой точностью, что позволяет надежно фиксировать начало осадкообразования.
В опытах на лабораторной установке мы не разделяли коэффициент упаривания и коэффициент концентрирования, т.к. масса системы была невелика и постоянна, а потоки стационарны. В этих условия Ку и Кк равны (см. Главу 3)
Результаты опытов в графической форме представлены на рис. 4.1-4.6. Теоретическая прямая на графиках получена для неосаждаемой, нелетучей и непревращаемой компоненты (хлоридов). Из графиков видно, что предельная степень упаривания (Ку), при которой не происходит осаждения карбоната кальция, тем ниже, чем выше карбонатная жесткость исходной воды и чем выше температура.
Также заметно отрицательное влияние уже образовавшегося осадка карбоната кальция и гидроксида железа, которые выступают как своеобразный катализатор осадкообразования (рис. 4.1). Количество осадка карбоната напрямую зависит от начальной Жк (рис. 4.4), что вполне объяснимо. Предельное минимальное значение Жк не зависит от начального уровня Жк (рис. 4.2), а определяется температурой воды (рис. 4.6). Это свидетельствует о том, что при невысоких температурах реакция осадкообразования не доходит до равновесия и сильно замедляется при Жк, равном примерно 2,8 мг-экв/кг. При высоких температура реация протекает быстрее и на большую глубину.
Учитывая, что добавочная волжская вода, используемая для подпитки СОО КТЭЦ-3, имеет Жк зимой - примерно 3 мг-экв/кг (в марте до 3,5 мг-экв/кг), летом - примерно 2,2 мг-экв/кг, а температура воды в СОО составляет 35-45 С, можно установить допустимые пределы упаривания, при которых отсутствует осадкообразование карбонатов. По представленным рисункам видно, что предельное Ку зимой — 1,15, летом — 1,4, в период паводка — 1,6.
Поскольку в ходе выполнения работы выяснилось, что отложения в СОО КТЭЦ-3 всегда содержат значительное количество кремниевой кислоты, были проведены соответствующие исследования. В серии экспериментов по упариванию образцов волжской воды определяли концентрацию истиннорастворенной формы кремниевой кислоты. Данные представлены на рис. 4.7.
На рисунке 4.7 представлена зависимость коэффициента концентрирования кремниевой кислоты (отношение концентрации S1O2 в циркулирующей воде к ее концентрации в исходной воде) от концентрации S1O2 в исходной воде при температуре 40 С.
Из рисунка видно, что концентрирование кремниевой кислоты в циркулирующей воде прекращается при ее концентрации 8 мг/кг. /К(8Ю2) достигает уровня 1. Очевидно, 8 мг/кг - это предельная концентрация кремниевой кислоты в данных условиях выше, которой начинается ее осаждение.
Для проведения расчетов эффективности работы СОО КТЭЦ-3 использовались данные ежедневных замеров параметров и показателей водяных и воздушных потоков СОО, входные и выходные параметры включенного оборудования. Дополнительно, в мае и августе 2007 года на СОО проводились эксперименты, в ходе которых был расширен круг замеряемых параметров и показателей по специальной программе.
Анализ среднемесячных показателей по составу и расходу воды в СОО позволяет сделать некоторые заключения о работе СОО. Обращает на себя внимание то, что составы циркуляционной и «сырой» воды близки межу собой (коэффициент корреляции более 0,95) и существенно отличаются от состава добавочной воды (коэффициент корреляции 0,3). Это свидетельствует о том, что структура потока в СОО близка к идеальному смешению. Этому способствует интенсивная циркуляция воды в СОО (тяц много больше /т?д) и разветвленность трубной системы. С использованием полученных уравнений 3.6-3.9, 3.17 были проведены расчеты. Результаты представлены нарис. 5.1-5.6 и в таблицах 5.1-5.4.
Сравнение коэффициентов концентрирования компонент не участвующих в химических превращениях и межфазовых переходах и потенциально осаждаемых компонент (рис. 5.1, 5.2) показывает, что в некоторые периоды времени в СОО образуются разнообразные осадки.
Поведение микрофлоры, динамика содержания органических веществ и механических примесей
На рис. 5.14 представлены данные по зависимости интенсивности образования карбоната кальция от степени концентрирования воды СОО КТЭЦ-3 в среднем за месяц в 2006 г. Отчетливо видно, что интенсивность образования осадков карбонатов тем выше, чем больше степень концентрирования циркуляционной воды. Причем, параметры зависимостей для зимнего и летнего периодов различаются. Зимой допустимый коэффициент концентрирования близок к 1, т.е. упаривание совсем не допустимо. Летом осадков карбоната кальция не наблюдается до концентрирования примерно 1,4. Здесь мы наблюдаем совместное действие причин 1 и 2. Зимой исходная волжская вода сама по себе уже нестабильна (см. раздел 5.1) поэтому упаривать ее нельзя.
Несколько сложнее ситуация с осаждением соединений железа. Четкой зависимости осаждения железа и степени концентрирования нет. Количественно осаждение коррелирует с величиной рН циркуляционной воды (рис. 5.15). Это легко объяснимо, т.к. наименее растворимой формой Fe(III) в этих условиях является гидроксид железа, растворимость которого с увеличением рН уменьшается. Остаточное содержание в воде СОО соединений железа зависит сразу от нескольких факторов - содержания железа в исходной воде, интенсивности коррозионных процессов в СОО, степени упаривания и рН.
Осаждение растворенной кремниевой кислоты в зависимости от концентрирования воды СОО КТЭЦ-3 иллюстрируют рис. 5.16-5.18. Видно, что максимальное концентрирование (максимальная концентрация) кремниевой кислоты в воде СОО по многолетним наблюдениям не превышает 8,5 мг/кг. Единичный выход за этот предел связан, видимо, с ошибкой анализа. Полученный предел хорошо согласуется с данными наших лабораторных исследований (Глава 4 диссертации). Рисунок 5.17 показывает, что волжская вода практически всегда (зимой и летом) находится в состоянии насыщения по кремниевой кислоте. Прямая зависимости количества осадка от степени концентрирования воды проходит через / ГК(СГ)=1.
Исследование третьей причины потребовало применения специальных методов. Для анализа нестационарности возникает необходимость обработки огромного количества фактического материала. Это почасовые данные по расходам воды, данные по химсоставу волжской и «сырой» воды. Даже, если ограничиться периодом в один месяц, это тысячи цифр. Поэтому была написана специальная прикладная программа для компьютерной обработки фактических данных. При обработке полученных данных использован аппарат математической статистики. Математическая статистика [58] позволяет установить тенденции и их достоверность в массиве большого количества случайных событий.
Прикладная программа позволяет просчитывать все материальные потоки в СОО посуточно и даже по часам. На рис. 5.19 в качестве примера приведен фрагмент диаграммы изменения среднечасовых потоков исходной волжской воды в СОО и «сырой» воды в химцех за период с 1.08.07 по 11.08.07. Здесь же для сравнения даны среднечасовые значения коэффициента упаривания. Из диаграммы видно, что все потоки зигзагообразно меняются во времени. Такой режим работы системы называется нестационарным, т.е. непостоянный во времени. Следствием нестационарности потоков является непостоянство коэффициента упаривания. Из рис. 5.19 видно, что в отдельные периоды вода сильно упаривается и, следовательно, концентрируется (Ку более 2), а в другие -сильно разбавляется (Ку менее 1).
Была проведена статистическая обработка среднегодовых, среднемесячных, среднесуточных и среднечасовых значений Ку. Данные сведены в таблице 5.5. Получается интересная зависимость. Если рассматривать среднегодовые значения, то Ку находится в пределах 1,2 — 1,26, что считается нормальным для воды СОО, в которой не проводится стабилизационной обработки. Однако, если сравнить среднемесячные значения, то оказывается, что Ку колеблется в пределах 1,054 - 1,668. Т.е., в некоторые месяцы предел 1,2 оказывается сильно превышен. Причем, в отдельные месяцы наблюдаемый средний Ку выше 1,6, что, по мнению специалистов недопустимо даже при фосфатной обработке воды. Такая закономерность проявляется и при дальнейшем уменьшении анализируемого временного интервала. Например, среднесуточные колебания Ку в августе 2007 г. составили 1,225 - 1,823, а среднечасовые 0,618-2,785!
