Введение к работе
Актуальность работы. В Российской Федерации во многих крупных городах сохраняется централизованное теплоснабжение от тепловой электрической станции (ТЭС) с открытой тепловой сетью. Системы с открытой тепловой сетью обладают некоторыми преимуществами по сравнению с закрытыми теплосетями, в числе которых удешевление теплопунктов, более полная утилизация сбросной теплоты ТЭС, снижение давления теплофикационного отбора. Основной недостаток систем с открытой теплосетью — повышенные затраты на химводоочистку — в последнее время теряет остроту в связи с применением на ТЭС реагентной стабилизационной обработки подпиточной воды. В качестве реагентов хорошо зарекомендовали себя органофосфонаты, поликарбоксилаты, бензотриазолы и др. Между тем, по-прежнему не решена проблема повышенной повреждаемости открытой теплосети в результате внутренней коррозии. Коррозионные разрушения магистральных трубопроводов теплосети — одна из главных причин снижения надежности систем теплоснабжения. В среднем по России примерно 25 % этих повреждений образуется из-за внутренней коррозии труб. Однако, есть системы, где она является причиной до 90 % всех повреждений, вызванных локальной язвенной коррозией.
Для систем с открытыми тепловыми сетями характерна и другая проблема, связанная с интенсивным накипеобразованием на поверхностях нагрева теплоэнергетического оборудования, зарастанием и «заклиниванием» трубной системы различными отложениями, присутствующими в сетевой воде, и продуктами коррозии.
В то же время для условий работы системы с открытой теплосетью механизм локализации коррозии недостаточно изучен. Недостаточно данных по состоянию внутренних поверхностей, составу и структуре продуктов коррозии. Не разработана модель по влиянию структуры потока сетевой воды на негативные процессы в системе. Количественно не учитывается вероятность присосов воздуха и недеаэрированной воды. Поэтому по прежнему остро стоит проблема повышения надежности работы системы ТЭС-открытая тепловая сеть.
Цель и задачи исследования. Целью работы является исследование процессов внутренней коррозии и образования отложений, выработка рекомендаций по повышению надежности работы системы ТЭС - открытая тепловая сеть.
Непосредственными задачами работы являются: Анализ состояния внутренних поверхностей, контактирующих с сетевой водой
в системе ТЭС — открытая теплосеть на примере филиала ОАО
«Генерирующая компания» Набережночелнинская ТЭЦ (НчТЭЦ) - открытая
теплосеть г. Набережные Челны.
Разработка методики расчета материальных потоков в системе системы ТЭС -
открытая теплосеть, скорости коррозии, образования отложений, оценки их
состава и месторасположения.
Анализ динамики потоков и перемещения продуктов коррозии и фрагментов
отложений в системе ТЭС — открытая теплосеть.
Исследование механизма локальной коррозии и формирования отложений на
внутренних поверхностях.
Разработка рекомендаций по повышению надежности работы системы:
снижению коррозионных процессов, сокращению отложений и расходу
реагентов.
Научная новизна работы. На основании систематических исследований по составу и структуре отложений на внутренних поверхностях, контактирующих с сетевой водой, для системы ТЭС — открытая теплосеть представлена модель коррозионных процессов, включающая механизмы образования первичных и вторичных отложений. Разработана методика расчета водокомпонентного баланса системы ТЭС - открытая теплосеть по схеме реактор вытеснения с рециркуляцией, со структурой потока, близкой к идеальному вытеснению, и нестационарным режимом работы.
Достоверность основных результатов работы обеспечивается использованием современных методов экспериментальных и теоретических исследований.
Практическая ценность работы. Получены результаты
систематического обследования состояния внутренних поверхностей, контактирующих с сетевой водой, для системы НчТЭЦ — открытая теплосеть. Разработан комплекс мероприятий для оптимизации работы системы, обеспечивающих снижение коррозионных повреждений и формирования отложений на внутренних поверхностях.
Реализация результатов работы. Разработана и реализована программа проведения диагностики состояния внутренних поверхностей, контактирующих с сетевой водой, для системы НчТЭЦ - открытая теплосеть. В г. Набережные Челны разработан и используется комплекс доступных мероприятий по повышению надежности работы системы, обеспечивающих снижение коррозионных повреждений и отложений на внутренних поверхностях для системы НчТЭЦ - открытая теплосеть г. Набережные Челны.
Апробация работы. Результаты работы докладывались: на XIV международной научно-технической конференции студентов и аспирантов
«Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», Москва, МЭИ, 2008 г., на ГХ международном симпозиуме «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение», Казань, 2008 г., на IV молодежной международной научной конференции «Тинчуринские чтения», Казань, КГЭУ, 2009 г., на V открытой молодежной научно-практической конференции «Диспетчеризация в электроэнергетике: проблемы и перспективы», Казань, КГЭУ, 2011 г.
Личный вклад автора. Основные результаты получены автором лично под руководством д-р хим. наук проф. Чичирова А.А.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 печатных работ, включающих 3 статьи в журналах, входящих в перечень ВАК.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 151 странице машинописного текста, включая 43 рисунка, 22 таблицы. Список литературы содержит 138 наименований.
На защиту выносятся:
-
Результаты обследования состояния внутренних поверхностей, контактирующих с сетевой водой, в системе ТЭС — открытая теплосеть на примере НчТЭЦ — открытая теплосеть г. Набережные Челны. Данные по химическому составу и структуре отложений.
-
Математическая модель расчета водокомпонентного баланса системы ТЭС - открытая теплосеть и методика расчета материальных потоков в системе, скоростей образования отложений, оценки их состава и месторасположения при нестационарном режиме работы.
-
Данные по динамике потоков и перемещения продуктов коррозии и фрагментов отложений в системе ТЭС — открытая тепловая сеть.
-
Результаты исследований механизма коррозии и формирования отложений на внутренних поверхностях теплообменного оборудования и трубопроводов.
-
Рекомендации по снижению коррозионных процессов, сокращению отложений и расходу реагентов в системе.
