Введение к работе
Актуальность работы В Российской энергетике наибольшее распространение получило централизованное теплоснабжение крупных населенных пунктов от ТЭЦ с закрытой тепловой сетью По сравнению с другими системами теплоснабжения оно обладает такими преимуществами как низкий расход топлива на выработку тепловой и электрической энергии за счет более высоких кпд работы станции, низкий удельный расход воды (теплоносителя), высокая долговечность Между тем для систем ТЭС — закрытая тепловая сеть характерны определенные проблемы Во-первых, необходимы специальные химические методы подготовки воды для подпитки теплосети При этом проведение обработки воды требует затрат реагентов и энергии, и сопровождается, соответственно, образованием отходов Кроме того, для системы ТЭС — закрытая теплосеть характерны присосы необработанной воды из присоединенной системы водоснабжения, которые ухудшают качество теплоносителя, утечки теплоносителя из системы теплосети (аварийные, несанкционированный отбор и др ) В теплоносителе (теплосети) протекают нежелательные физико-химические процессы - это образование отложений на теплопередающих поверхностях и внутренняя коррозия Образование отложений в первую очередь ухудшает теплообмен, вследствие чего происходит перерасход топлива, снижается кпд турбоустановки, межремонтный период и срок службы теплосетевого оборудования Увеличение скорости коррозии материала трубопроводов и теплотехнического оборудования, в первую очередь внутренней коррозии, приводит к преждевременному, причем местному, разрушению оборудования и теплосети Основным материалом для изготовления элементов теплоснабжения является сталь, основной коррозионный процесс - растворение железа в водяном контуре теплосети Коррозия имеет крайне негативные последствия для системы теплоснабжения Наиболее часто в тепловых сетях процесс коррозии сопровождается участием продуктов коррозии в образовании отложений
Трудность устранения указанных проблем связана, прежде всего, со сложностью их своевременного (оперативного) обнаружения Если об объеме утечек можно приблизительно судить по расходу подпиточной воды, то другие процессы контролировать весьма затруднительно До сих пор не разработана методика определения присосов необработанной воды Между тем, в нормах Правил технической эксплуатации электростанций и сетей (ПТЭ) указывается, что при подготовке подпиточной воды объем присосов должен учитываться
Как правило, образование отложений и коррозионные процессы контролируют периодически путем вырезания фрагментов поверхности теплосетевого оборудования или трубы Естественно, такой контроль проводится редко (как правило, не чаще, чем раз в год) и лишь в некоторых точках Другие методы (например, установка маячков) тоже не вполне оперативны
Еще один аспект связан с процессом подготовки теплоносителя Подпи-очная вода теплосети готовится, как правило, в химическом цехе ТЭЦ На качество подпиточной воды есть нормативы, изложенные в нормах ПТЭ Между тем, количество нормируемых показателей и диапазон их изменения невелик и
явно не охватывают все возможные составы воды Многочисленные дискуссии в научно-технической литературе показывают, что нормативы далеки от совершенства
Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка математической модели системы ТЭС — закрытая тепловая сеть.
Непосредственными задачами работы являются
-
Разработка методики расчета материальных потоков в системе Оперативное определение объема присосов водопроводной воды, утечек теплоносителя, скорости образования отложений, оценки их состава и места отложения.
-
Разработка научно обоснованных требований к организации химического контроля теплоносителя
-
Разработка рациональной схемы работы химводоочистки, основанной на принципе обратной связи
-
Анализ эффективности работы химводоочистки подпиточной воды и коррекции сетевой воды ЗГРЭС и выработка рекомендаций по сокращению отложений и расходу реагентов
Научная новизна работы. Впервые проведено теоретическое рассмотрение системы ТЭС — закрытая тепловая сеть как открытой материальной химической системы Разработана математическая модель системы ТЭС — закрытая тепловая сеть в конфигурации проточный химический реактор идеального смешения (вытеснения) с нестационарным изотермическим режимом работы Впервые разработана методика количественного определения присосов неочищенной водопроводной воды, оперативной оценки скорости образования отложений, их качественного состава и месторасположения
Достоверность основных результатов работы обеспечивается использованием современных методов экспериментальных и теоретических исследований
Практическая ценность работы. Разработка системы оперативного контроля за негативными вялотекущими процессами на ТЭЦ (отложения на нагревателях и коррозия) и в теплосети (присосы, утечки, коррозия, отложения)
Рациональная схема работы химводоочистки ТЭЦ, имеющая целью снижение отложений и скорости коррозии без дополнительных вложений и расходов реагентов
Личный вклад автора. Основные результаты получены автором лично под руководством д.х.н. проф Чичировой Н Д
Апробация работы. Результаты работы докладывались на XVIII международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-18» (Казань, КГТУ, 2005г.), республиканском научном семинаре «Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроению) (Казань, КазНЦ РАН, 2006г), аспирантско-магистерских научных семинарах КГЭУ (Казань, 2006-07гг), XX международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-20» (Ярославль, ЯГТУ, 2007г), Второй молодежной международной научной конференции «Тинчу-ринские чтения» (Казань, КГЭУ, 2007г)
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 печатных работ
Автор защищает методику определения материальных потоков системы ТЭС - закрытая тепловая сеть, результаты полученных теоретических и экспериментальных исследований.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованной литературы, содержащего 151 наименование Общий объем диссертации составляет 181 страницу машинописного текста, включая 28 рисунков, 31 таблицу
