Введение к работе
Актуальность работы. На большей части ТЭС РФ система технического водоснабжения (СТВ) организована по зависимой схеме, при которой вода на водоподготовительные установки (ВПУ) химического цеха (ХЦ) забирается из системы оборотного охлаждения (СОО) после подогрева в конденсаторах турбин (КТ). При этом достигается практическая бессточность СОО (исключая случайные утечки) и экономия тепловой энергии на подогрев «сырой» воды. Поскольку стабилизационная обработка циркуляционной воды СОО при такой схеме не проводится из-за возможности нарушения режима обработки на ВПУ, установлены ограничения на степень упаривания циркуляционной воды. По разным источникам коэффициент упаривания циркуляционной воды (Ку) не должен превышать 1,3 и даже 1,2. Однако даже при соблюдении такого ограничения не удается избежать образования отложений малорастворимых веществ в СОО, прежде всего на теплообменных поверхностях КТ. Из-за низкой теплопроводности отложений, образующихся на поверхности теплообмена КТ, увеличивается «температурный напор», что в конечном итоге приводит к понижению КПД ТЭС.
Ранее проведенные исследования показывают, что ускорению накипеобразования в СОО на КТ способствует:
1 - нестабильность исходной воды, особенно в зимнее время. Зимой
отложения на КТ происходят при Ку меньше 1,2;
-
- сезонное повышение Ку (летом) до 1,7, временами, до 2,1. Повышение происходит из-за существенного снижения расхода воды в ХЦ, связанного с отключением теплосети;
-
- нестационарность (непостоянство) основных потоков - добавочной воды в СОО и расхода воды в ХЦ. Следствием этого являются сильные колебания массы воды в СОО (±40%) и Ку (±100%). Вода в СОО периодически значительно концентрируется, что приводит к активизации процессов накипеобразования.
Сложность решения проблемы снижения накипеобразования заключается в том, что применение традиционных методов коррекционной обработки воды в сопряженной СОО сдерживается требованиями к качеству «сырой» воды на ВПУ.
Цель и задачи исследования. Повышение эффективности работы сопряженной СОО ТЭС.
Непосредственными задачами работы являются:
- разработка методики расчета и прикладной программы (ПП) различных
вероятных схем водооборота на ТЭС;
разработка технологических решений по безреагентной стабилизационной обработке воды: метод стационарных потоков, метод синхронизации потоков и методы рециркуляция воды (самоочищения), а также сочетание методов;
разработка методики расчета режимных параметров работы СОО, обеспечивающих безнакипный режим, при реализации методов стабилизации и синхронизации потоков и вариантов водооборота с рециркуляцией частично очищенной воды с различных ступеней обработки воды на ВПУ;
разработка методики и программы проведения промышленного эксперимента с рециркуляцией воды в подсистеме ВПУ ХЦ - СОО на работающей ТЭЦ;
проведение промышленного эксперимента на ТЭЦ с сопряженной СОО.
Научная новизна работы. На основе использования уравнений баланса с учетом химических превращений и внутренних рециклов разработана методика расчета водокомпонентного баланса подсистемы СОО-ВПУ как непрерывно действующей системы с нестационарным режимом работы. Определены условия реализации стационарного режима функционирования СОО ТЭС. Предложена методика расчета режимных параметров СОО и технологических схем с синхронизацией потоков, обеспечивающих безнакипный режим. Разработаны новые безреагентные методы стабилизационной обработке воды.
Достоверность результатов работы обеспечивается в теоретическом плане - использованием научно-обоснованной теорией систем, в практическом -проверкой адекватности расчетных моделей с технологическими характеристиками действующей СОО ТЭС, а также согласием результатов расчетов с данными промышленного эксперимента настоящей работы.
Практическая ценность. Разработка и внедрение технологических решений по безреагентной стабилизационной обработке циркуляционной воды сопряженной СОО ТЭС, обеспечивающей безнакипный режим работы.
Реализация результатов работы. Разработана и реализована программа проведения промышленного эксперимента. Для апробации работы, по технологии стабилизационной обработки циркуляционной воды и системы контроля над всеми входящими и выходящими потоками выдано техническое задание на проектирование. Исполнено выполнение проекта и проведены монтажные работы. В период с 27.07.09 по 28.10.09 на Казанской ТЭЦ-3 осуществлен промышленный эксперимент, в ходе которого проводился возврат (рециркуляция) частично очищенной воды с ВПУ ХЦ. Получены положительные результаты. По результатам эксперимента составлены рекомендации по ведению безнакипного режима СОО на ТЭЦ ТГК-16.
Личный вклад автора. Основные результаты получены автором лично под руководством доктора химических наук, профессора Чичировой Н.Д.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на XII аспирантско-магистерском семинаре, посвященном Дню энергетика и 40-летию образования КГЭУ (Казань, КГЭУ, 2011г.), на IX международном симпозиуме «Энергоресурсоэффективность и энергосбережение» (Казань, 2007г.), на IV молодежной международной научной конференции «Тинчуринские чтения» (Казань, КГЭУ, 2009г.), на VI школе-семинаре молодых ученых и специалистов академика РАН В.Е. Алемасова «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении» (Казань, КНЦ РАН, 2008г.), на научно-технических семинарах ОАО «ТГК-16».
Автор защищает:
-
Методику расчета подсистемы СОО-ВПУ ТЭС с нестационарным режимом работы и прикладную программу (ПП) для расчета различных вероятных схем водооборота на ТЭЦ ТГК-16.
-
Технологические решения по безреагентной стабилизационной обработке воды СОО методами стабилизации, синхронизации потоков и рециркуляции частично очищенной воды с ВПУ ХЦ.
-
Методику расчета режимных параметров СОО при реализации методов безреагентной стабилизационной обработки.
-
Результаты промышленного эксперимента по определению влияния объема рециркуляции частично обессоленной воды в СОО.
-
Рекомендации по изменению водооборота и ведению безнакипного режима СООТЭЦТГК-16.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано семь печатных работ, в том числе три статьи в реализируемых журналах перечня ВАК.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, содержания, тринадцати рисунков, восемнадцати таблиц, четырнадцати приложений, списка литературы из 128 наименований.
