Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Комплексонная обработка охлаждающей воды системы оборотного охлаждения с градирнями (обзор литературы) 9
1.1 Система технического водоснабжения ТЭС 9
1.1.1 Типы систем технического водоснабжения 9
1.1.2 Типы систем оборотного охлаждения с градирнями 11
1.2 Зависимость технико-экономических показателей ТЭС от эффективности работы системы технического водоснабжения 14
1.3 Теоретические аспекты процессов, протекающих в системе оборотного охлаждения с градирнями 17
1.4 Комплексонная обработка воды 23
1.4.1 Механизм ингибирования минеральных отложений 23
1.4.2 Наиболее распространенные ингибиторы минеральных отложений 29
1.4.3 Опыт применения ингибиторов накипеобразования в системах оборотного охлаждения 39
1.5 Применение математического моделирования и компьютерных программных комплексов для ведения водно-химического режима систем оборотного охлаждения с градирнями 54
Глава 2. Системный анализ оборотного охлаждения Набережночелнинской ТЭЦ и разработка математической модели системы 60
2.1 Системный анализ системы оборотного охлаждения (СОО) НЧ ТЭЦ 60
2.2 Математическая модель для расчета материальных потоков в СОО НЧ ТЭЦ 69
2.3 Основные уравнения расчета баланса СОО НЧ ТЭЦ 78
Глава 3. Мониторинг физико-химических и теплофизических процессов в СОО НчТЭЦ 81
3.1 Расчет материальных потоков в СОО 1-ой и 2-ой очереди по результатам эксперимента 1-5.06.09 81
3.2 Анализ устойчивости работы СОО 1-ой и 2-ой очереди в 2009 г 84
Глава 4. Разработка оптимального режима функционирования СОО НЧ ТЭЦ 91
4.1 Обоснование режима функционирования СОО НЧ ТЭЦ 91
4.2 Режимная карта контроля работы СОО 2-ой очереди НЧ ТЭЦ 97
4.3 Режимная карта оптимального режима функционирования СОО 2-ой очереди НЧ ТЭЦ 100
4.4 Прикладная компьютерная программа для расчета оптимального режима функционирования СОО НчТЭЦ 103
4.5 Экономический эффект от организации оптимального режима функционирования СОО 106
Выводы 112
Список литературы 113
Список обозначений и сокращений 125
Приложение 127
- Теоретические аспекты процессов, протекающих в системе оборотного охлаждения с градирнями
- Математическая модель для расчета материальных потоков в СОО НЧ ТЭЦ
- Расчет материальных потоков в СОО 1-ой и 2-ой очереди по результатам эксперимента 1-5.06.09
- Режимная карта оптимального режима функционирования СОО 2-ой очереди НЧ ТЭЦ
Введение к работе
В настоящее время на тепловых электрических станциях (ТЭС) РФ для охлаждения конденсаторов турбин (КТ) и вспомогательного оборудования наибольшее распространение получила система оборотного охлаждения (СОО) с испарительными градирнями. В качестве добавочной воды в СОО используется главным образом природная необработанная вода. При работе, в результате испарения воды в градирнях, происходит концентрирование малорастворимых компонентов в воде СОО. В основном по этой причине на поверхностях теплообмена в КТ образуются отложения малорастворимых веществ (накипь), ухудшающие процессы теплопередачи. От этого напрямую зависит эффективность работы ТЭС и перерасход топлива, состояние оборудования, его ресурс и аварийность. СОО с испарительными градирнями можно разделить на два типа: 1) бессточная сопряженная СОО с отбором оборотной воды после подогрева в КТ на водоподготовительную установку (ВПУ) в химический цех; 2) независимая несопряженная СОО без отбора оборотной воды на ВПУ, с продувкой. Если для СОО первого типа набор методов и приемов стабилизационной обработки воды сильно ограничен из-за требований к качеству воды на ВПУ, то на СОО второго типа разработаны и применяются различные химические, катионитные, физические, электрохимические, механические и др. методы обработки. Среди них наиболее удобными, эффективными и экономичными являются химические методы, связанные с введением в оборотную воду различных реагентов.
В частности, для предотвращения минеральных отложений широкое распространение получили органические фосфонаты и композиции их содержащие (антинакипины, антискалянты, ингибиторы отложений и коррозии). В рекомендациях по использованию фосфонатов ведущие специалисты и производители указывают на необходимость строгого соблюдения режима обработки воды. Это - (1) пределы содержания фосфоната в циркуляционной воде, характерные для каждого вида реагента; (2) предельно допустимые значения карбонатной жесткости или общей щелочности циркуляционной воды. При этом общая жесткость воды, как правило, не нормируется. Мировой опыт, однако, показывает, что качество воды существенно влияет на необходимую дозу (концентрацию) фосфоната. Отмечены также случаи внезапной дезактивации фосфонатов с созданием аварийной ситуации, поскольку вода в СОО находится в пересыщенном состоянии. В то же время рекомендуемые мероприятия по контролю за обработкой воды представляются недостаточными. Немаловажное значение также имеет экономический аспект, поскольку современные многокомпонентные ингибиторы - это реагенты дорогостоящие, и стоит проблема минимизации их расхода. Указанные обстоятельства делают актуальной проблему мониторинга процессов в СОО - образования отложений, эффективности действия ингибиторов.
Цель и задачи исследования. Повышение эффективности работы несопряженной СОО с реагентной обработкой воды ТЭС.
Непосредственными задачами работы являются:
Системный анализ СОО изолированного типа (несопряженная с водоподготовительной установкой, с продувкой) с комплексной реагентной обработкой воды.
Разработка математической модели несопряженной СОО, позволяющая рассчитывать все основные материальные потоки, физико-химические и биологические процессы.
Выработка критериев оценки эффективности работы СОО ТЭС, контроля за составом и скоростью отложений, зашламлением, внутренней коррозией оборудования, биозагрязнением.
Разработка системы химического контроля (мониторинга) несопряженной СОО с реагентной обработкой воды
Выбор рационального режима функционирования СОО ТЭС.
Анализ материальных потоков на конкретной ТЭС. Исследование состава и структуры отложений в СОО ТЭС. Предложения по повышению эффективности работы ТЭС.
Научная новизна работы.
Разработана математическая модель несопряженной СОО с реагентной обработкой воды как непрерывнодействующей системы с нестационарным режимом работы. Составлена система дифференциальных и алгебраических уравнений для расчета материального баланса системы, включая жидкую, газовую фазы и твердые отложения.
Разработан оптимальный режим функционирования СОО, обеспечивающий безнакипный режим работы оборудования, минимальный расход реагентов, добавочной воды и сточных вод.
Достоверность результатов работы обеспечивается: в теоретическом плане - использованием научно-обоснованных моделей и методов расчета процессов и аппаратов, растворов электролитов, кинетики гетерогенных реакций, комплексообразования; в практическом плане — проверкой адекватности расчетных моделей с технологическими характеристиками действующей СОО ТЭС, а также согласованием результатов расчетов с экспериментальными данными промышленных испытаний, выполненных в настоящей работе и литературными данными.
Практическая ценность работы. Для конкретной ТЭС разработаны схема мониторинга и режим управления СОО с реагентной обработкой воды.
Предложена методика проведения промышленного эксперимента на ТЭС и представлены результаты обследования эффективности СОО. Намечены пути повышения эффективности работы СОО и повышения безопасности ТЭС.
Реализация результатов работы. Разработана и реализована программа эксперимента по определению эффективности работы СОО
Набережночелнинской ТЭЦ. Разработаны рекомендации по оптимизации работы СОО.
Личный вклад автора. Основные результаты получены автором лично под руководством д.х.н., проф. Чичировой Н.Д.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на молодежных международных научных конференциях «Тинчуринские чтения» (Казань, КГЭУ, 2007-20 Юг.), международной научно-технической конференции «Энергетика - 2008: инновации, решения, перспективы» (Казань, КГЭУ, 2008г.), аспирантско-магистерском семинаре, посвященном дню энергетика (Казань, КГЭУ, 2009г.); шестнадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов:
Радиоэлектроника, электротехника, энергетика (Москва, МЭИ, 2010); международной научно-практической конференции «Образование и наука -производству» (Набережные Челны, КГИЭА, 2010г.); X всероссийском студенческом научно-техническом семинаре Энергетика: Экология, Надежность, Безопасность (Томск, ТПУ, 2008г.).
Автор защищает:
Математическую модель несопряженной системы оборотного охлаждения СОО с комплексной реагентной обработкой воды.
Результаты промышленного эксперимента на реальной ТЭС -Набережночелнинской ТЭЦ. Обработку результатов с использованием разработанной модели. Определение основных материальных потоков в СОО, количественную оценку физико-химических процессов, внутренней коррозии, биозашламления.
3. Схему химического контроля и предложенные критерии количественной оценки негативных процессов.
4. Обоснование выбора оптимального режима функционирования несопряженной СОО с реагентной обработкой воды.
5. Режимную карту и прикладную компьютерную программу для управления работой СОО и прогнозирования состояния на 10 суток вперед.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано одиннадцать печатных работ, из них две из списка, рекомендованного ВАК.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения, справки об использования результатов на Набережночелнинской ТЭЦ и списка литературы из 115 наименований.
Теоретические аспекты процессов, протекающих в системе оборотного охлаждения с градирнями
Системы технического водоснабжения современных электростанций представляют собой сложные комплексы охладителей циркуляционной воды с множеством проблем, которые уменьшают эффективность всей станции в целом[34].
Эффективность эксплуатации паротурбинных установок в значительной степени определяется надежностью и экономичностью конденсаторов. Срок службы конденсатора должен, по меньшей мере, соответствовать сроку службы турбины, т.е. быть не менее 30 лет. При этом должно обеспечиваться расчетное разряжение в конденсаторе. Известно, что при концентрации в охлаждающей воде способного к распаду гидрокарбоната кальция на уровне 1,0-1,5 мг-экв/л рост толщины накипи на трубных поверхностях конденсаторов составляет 0,3-0,5 мм/год. При этом коэффициент теплопередачи уменьшается более чем в 3,5 раза, а гидравлическое сопротивление увеличивается до 15%. При увеличении давления в конденсаторе на 1 кПа мощность энергоблоков на конденсационном режиме уменьшается на 0,8-0,9%, а для турбин низкого и среднего давления - на 1,2-1,5%[34].
Загрязнение конденсаторов турбин отложениями минерального и органического характера в результате неудовлетворительного качества охлаждающей воды приводит к не только значительным пережогам топлива, но и в ряде случаев к ограничению мощности турбин. Кроме того, образующиеся в конденсаторах турбин отложения интенсифицируют коррозионные процессы металла трубок[34].
Наличие бактериальной флоры в воде способствует склеиванию взвешенных частиц между собой и с минеральными отложениями, а также с поверхностью трубок конденсаторов. Теплопроводность органических отложений гораздо ниже, чем минеральных. В некоторых случаях [32] вследствие загрязнения конденсаторов указанными отложениями температурный напор превышает нормативный на 12-15 С, а вакуум снижается до 86-88%.
На тепловых электростанциях общей мощностью более 54 тыс. МВт в эксплуатации находятся более 350 башенных градирен общей площадью 601 тыс.м с объемом циркуляционной воды 4 250 000 м /ч. В основном все ТВС и градирни спроектированы и построены до 1985 г. Оптимальные режимы работы градирен на каждой электростанции имеют свою специфику. Эффективность многих градирен хуже нормативной, недоохлаждение воды в них составляет в среднем 2-4 С, на отдельных градирнях оно достигает 10 С. Недоохлаждение воды в градирне может быть вызвано разными причинами, в том числе, и негерметичностью вытяжной башни. По данным испытаний, проведенных фирмой ОРГРЭС, повреждение 10% обшивки градирни площадью орошения 1600м2 ухудшает ее охлаждающую эффективность в теплое время года на 2-3 С, тем самым вызывает снижение мощности турбоагрегатов, снижение вакуума в конденсаторе. Выявлено ограничение мощности на Тольяттинской ТЭЦ из-за недостатка охлаждающей воды, на Чебоксарской ТЭЦ-2 - недостаточная пропускная способность циркуляционных водоводов [28,69,70].
По данным ВТИ толщина накипи в 1 мм приводит к перерасходу топлива на ТЭС на 7%, а перерасход топлива по этой причине на электростанциях России в среднем составляет 2% и на некоторых ТЭС достигает 10% [18]! Авторами статьи [98] 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. 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: Atf 0,001162-GK.(foxn-0- (1.2) Допустим, что температура конденсации пара после чистки трубок конденсатора составляла tOXJl, а через некоторое время, прошедшее до следующей чистки, за счет образования отложений она повысилась до tK. Можно считать, что в течении всего периода работы от одной чистки до другой средняя температура конденсации t%P = 0,5 (ґк + /к), а потеря мощности за счет образования отложений: Разность tK — tK пропорциональна толщине слоя отложений, образовавшихся на внутренней поверхности трубок конденсаторов. Таким образом, полученные зависимости (1.2), (1.3) позволяют сравнительно просто, используя небольшое число параметров, оценить потери мощности ТЭС при неудовлетворительном охлаждении циркуляционной воды вследствие образования карбонатных отложений [98]. В статье [66] приводятся примеры влияния эффективности систем технического водоснабжения с градирнями на эксплуатационные показатели электростанций, даются расчеты и оценка качества оросителей, так как большая часть тепломассообмена в градирне происходит в оросителе. Поэтому реконструкция и ремонт градирен в большей степени заключается в замене оросителей. Последние 10 лет для замены используются оросители из полимерных материалов. Правильность выбора его должна подтверждаться балансовыми испытаниями, проведенными компетентными специализированными организациями (ОАО «Фирма ОРГРЭС», ЮжОРГРЭС, ВНИИ ВОДГЕО).
Математическая модель для расчета материальных потоков в СОО НЧ ТЭЦ
В последние годы для предотвращения образования минеральных отложений в системах охлаждения и других оборотных циклах широкое распространение получили относящиеся к классу комплексонов органофосфонаты (ОФ) и композиции на их основе. По сравнению с химическим или ионообменным обессоливанием оборотных вод применение ОФ требует существенно меньших затрат, поскольку практически полное предотвращение минеральных отложений достигается при низких расходов ингибитора в интервале 1-5 г/м . Простота применения, при существенном сокращении капитальных вложений и эксплуатационных расходов, обуславливает популярность химических методов ингибирования минеральных отложений [39].
Ингибирование процесса солеотложений [78] с помощью полифосфатов основано на явлении порогового или субстехиометрического эффекта, открытого в конце тридцатых годов двадцатого века, когда было найдено, что гексаметафосфат в дозах от 1 до 10 миллионных долей (ррт) способен задерживать или ингибировать выделение твердой фазы из пересыщенных растворов карбоната кальция. С этого времени полифосфаты стали широко использоваться в качестве ингибиторов солеотложений в промышленных водооборотных системах.
Недостатками подобных соединений являются стабилизация растворов только с низким уровнем карбонатной жесткости, подверженность полифосфатов гидролизу, образование фосфатного шлама.
Исследования влияния органофосфонатов - комплексонов на процесс кристаллизации карбонатов кальция, сульфатов кальция и бария, проведенные зарубежными и российскими учеными, позволили высказать предположение, что действие ингибиторов объясняется адсорбцией их на поверхности зародышей, в результате чего прекращается рост кристаллов, В ингибировании имеет значение и фактор комплексообразования. Наибольшим эффектом, вероятно, должны обладать реагенты, сочетающие поверхностно-активные и комплексообразующие свойства.
Фосфонаты оказались весьма эффективны для предотвращения осадкообразования таких малорастворимых веществ, как карбонат кальция, сульфат кальция. Величина эффекта зависит от природы соли и ингибитора. Например, оксиэтилидендифосфоновая кислота (ОЭДФК) эффективна для карбоната кальция, сравнительно малоэффективна в случае сульфата кальция и является одним из самых эффективных ингибиторов осаждения фосфата кальция. Влияние мольного соотношения ингибитор/кальций носит немонотонный характер.
По мнению авторов статьи [39] выяснение механизма образования минеральных отложений и влияние на этот процесс комплексонов будет способствовать осознанному выбору реагентов и оптимизации условий их применения.
Образование минеральных отложений является следствием кристаллизации солей из пересыщенных растворов. Термическое разложение солей временной жесткости приводит к образованию пересыщенных растворов малорастворимых карбонатов кальция и магния, а термодинамические нарушения равновесия в пересыщенных растворах солей постоянной жесткости вызывают кристаллизацию сульфатов, фосфатов, оксалатов и других малорастворимых солей кальция, стронция, бария. Согласно современным воззрениям, пересыщенный раствор представляет собой ультрамикрореагентную систему (промежуточное состояние между истинным и коллоидным растворами), в объеме которой непрерывно происходит образование и распад микрозародышей кристаллической фазы. Движущей силой их образования является величина пересыщения, определяемая как разность между текущей и равновесной концентрацией.
Ультрамикрозародыши термодинамически неустойчивы и, при определенных условиях, играют роль центров кристаллизации, продолжая свой рост. Важнейшими условиями, оказывающими влияние на образование и рост центров кристаллизации, являются температура, рН среды, наличие в воде солей и малорастворимых примесей, гидрогазодинамика и физико-химическая природа подложки. Обобщенную схему образования кристаллов из пересыщенных растворов можно представить следующим образом: ионы-молекулы - ассоциаты - ультрамикрозародыши - зародыши критического размера - кристаллы твердой фазы. Образование зародышей критического размера происходит в течении периода индукции и не может быть определено аналитическими методами из-за малого значения массовой доли образующейся твердой фазы. Работа образования критического зародыша (а) и порядок реакции зародышеобразования (rj) могут быть рассчитаны по продолжительности индукционного периода (//№) из уравнения Гиббса-Фольмера (1.12) и модели Христиансена-Нильсена (1.13), соответсвенно: где А - постоянная, зависящая от принятого масштаба процесса; NA - число Авогадро; М- молярная масса кристаллизующегося вещества; R - радиус зародыша критического размера; Тир- температура и плотность раствора; си сР - текущая и равновесная концентрации; к - константа скорости реакции зародышеобразования. С уменьшением растворимости увеличивается работа по образованию зародыша критического размера и уменьшается порядок реакции зародышеобразования, т.е. число молекул, необходимых для образования критического зародыша. Это свидетельствует об относительной устойчивости пересыщенных растворов малорастворимых солей в стационарных условиях. На практике, влияние перечисленных выше внешних воздействий сказывается в ускорение процесса кристаллизации.
Расчет материальных потоков в СОО 1-ой и 2-ой очереди по результатам эксперимента 1-5.06.09
Эффективность Zn-ОЭДФ в качестве ингибитора коррозии и солеотложения возрастает с увеличением содержаний комплексона в воде. При концентраций 30 мг/л ингибирующие свойства Zn-ОЭДФ достигают предела, обеспечивая защиту от коррозии на уровне 81%, а солеотложения 99%.
Из всех ингибиторов солеотложений, внедряемых в теплоэнергетике, ПАФ 13 А менее известен и менее применяем. ПАФ 13А—водный раствор мононатриевой соли полиэтиленполиамин -N - метилфосфоновой кислоты. Химическая формула: R.2N{CH2)2 NR]nR, где R=CH2 P(0)(OH)(ONa) и n=l-3. Массовая доля основного вещества 25-28%). Это жидкость светло-коричневого цвета с рН 4—6, имеет плотность 1,30—1,35 г/см3. Ингибирующая эффективность ПАФ 13А к карбонатам кальция не менее 65%. Проведенные исследования и результаты первых внедрений показали возможность применения этого препарата в системах горячего водоснабжения при температурном режиме до 130С. Пороговой концентрацией по влиянию ПАФ 13А на общий санитарный режим водоемов является 5 мг/л. К недостаткам препарата ПАФ 13А следует отнести высокое суммарное содержание в нем фосфитов и фосфатов до 15%. НТФ - нитрилтриметилфосфоновая кислота получается из хлорида аммония, формальдегида и трихлорида фосфора. ДПФ - 2-оксипропилен-1,3- диамин- тетраметилфосфоновая кислота получается из эпихлоргидрина, аммиака, формальдегида и трихлорида фосфора, на основе ДПФ выпускается смесь под названием ДПФ-1 или фосфанол. Актифос 640Т - применяется для предотвращения отложений накипи в оборотных системах с повышенным содержанием взвешенных веществ. Актифос является термо - и химически стабильным. Поэтому его способность стабилизировать жесткость не уменьшается вследствие гидролиза и обеспечивает беспрепятственный проход охлаждающей воды в теплообменниках и трубопроводах. Благодаря своим диспергирующим свойствам Актифос препятствует осаждению взвешенных веществ, образованию наслоений на поверхностях критических частей системы. Актифос 640Т - жидкость, растворяется в любом соотношении с водой; рН — около 7-8, плотность— около 1,2 г\см , температура застывания = -15 С. Пригоден для обработки очень жесткой воды с общей жесткостью до 25 мг-экв/дм3и рН=6-10. Технические условия на препарат АМИНАТ объединяют четыре марки, три из которых -А, - К и -ОД относятся к числу ингибиторов солеотложений, а четвертая - Д - эффективный отмывочный препарат. Центр Государственного санитарно-эпидемиологического надзора в г. Москве выдал Гигиенический сертификат, позволяющий применять АМИНАТы -А, -К и - ОД в системах водоснабжения[5]. АМИНАТ—А базовый препарат, жидкость желтого цвета, представляет собой композицию водных растворов натриевых солей метилиминодиметилфосфонофой (МИДФ) и нитрилотриметилфосфоновой кислот (НТФ). Этот препарат является аналогом ИОМС, но обладает более высокой реакционной способностью. АМИНАТ—А содержит 25% основного вещества (в пересчете на НТФ), имеет плотность 1,25 г/см , арН 6,0—7,0. Суммарное содержание фосфитов и фосфатов не более 1—3%. Норма остаточного содержания АМИНАТ—А в воде не должна превышать 4 мг/л. Препарат допустимо использовать при нагреве воды до 150С. Температура замерзания 8С. Замерзший препарат после размораживания и перемешивания восстанавливает свои свойства. Его высокие реакционные свойства привлекают внимание специалистов, занимающихся регенерацией воды. АМИНАТ-А обеспечивает полное предотвращение отложений солей кальция и магния - карбонатов, сульфатов и фосфатов[5]. АМИНАТ—К жидкость светло желтого цвета, имеет плотность 1,20—1,25 г/см , а остальные физические характеристики находятся в тех же пределах, какие имеет АМИНАТ -А. Отличаются они между собой тем, что в процессе изготовления химический состав АМИНАТа—К корректируется в зависимости от состава воды, используемой в котельной, т.е. технологические свойства АМИНАТа—К изменяют для конкретного заказчика в силу специфики применяемой воды. АМИНАТ—ОД обладает наиболее высокой реакционной способностью среди препаратов марок А и К, имеет плотность 1,16—1,26 г/см3. Его оправдано применять при жесткости воды до 10 мг-экв/л и содержании железа до 0,5 мг/л. АМИНАТы (-А, -К и -ОД) поставляются в готовом к употреблению виде, а количество препарата, вводимого в подпиточную воду, находится в пределах 10—40мл/м [5]. В УралВТИ с целью выбора более эффективных ингибиторов накипеобразования были проведены исследования ряда соединений из класса фосфоновых кислот [15]. За рубежом предлагается комплексная реагентная обработка воды систем оборотного охлаждения с испарительными градирнями с использованием нескольких видов реагентов, обладающими различными свойствами и предназначениями.
Режимная карта оптимального режима функционирования СОО 2-ой очереди НЧ ТЭЦ
Эффективность обработки циркуляционной воды ОЭДФ контролировалась периодическими осмотрами поверхностей трубок конденсаторов (в качестве контрольного использовался конденсатор, в котором перед началом обработки были полностью заменены трубки), а также по образцам, установленным в трубки конденсаторов. Поверхности контрольного конденсатора и образцов осматривались через каждые 1-2 месяца. Эффективность действия ОЭДФ оценивалась также по величине карбонатной жесткости циркуляционной воды. В процессе обработки концентрация реагента определялась один раз в сутки.
Периодические осмотры образцов и трубок контрольного конденсатора показали практически полное отсутствие отложений накипи. Об эффективности действия ОЭДФ свидетельствуют также повышение карбонатной жесткости циркуляционной воды. Также произошло снижение температурных напоров и повышение вакуума в конденсаторах. Температурные напоры уменьшились с 9-14 до 7-9 С (в среднем на 3,6 С), вакуум повысился с 90,2-92,5 до 92,5-93,2% ( в среднем на 1,4%), что в итоге позволило сэкономить более 8000 т условного топлива в год[16].
На основании опыта, описываемого в статье [16], и опыта эксплуатации бессточных систем оборотного охлаждения Урал ВТИ выпустил методические указания [11,12,13].
Использование ОЭДФ [45], как показал отечественный опыт эксплуатации [89], позволяет полностью исключить образование минеральных отложений, сократить потребление воды на подпитку циркуляционных систем, отказаться от проведения химических очисток конденсаторов и уменьшить локальное повреждение трубок медных сплавов [33]. Интересен пример Улан-Удэнской ТЭЦ-2, описываемый в статье [16]. В бассейне озера Байкал запрещены сбросы сточных вод, поэтому система охлаждения должна эксплуатироваться без сброса продувочной воды. Потери с капельным уносом составляют всего 44 м /ч при испарении 1030 м /ч, что обуславливает повышение коэффициента упаривания до 22,4. Для подпитки системы охлаждения используются подрусловые воды реки Селенга, имеющие жесткость и щелочность около 2,5 мг-экв/л и общее солесодержание до 240 мг/л. Кроме того, в оборотную систему подается осветленная вода из ливнестойника. В ливнестойник, кроме паводковых вод и дождевых стоков, поступают замасленные и замазученные воды после очистки их от нефтепродуктов, продувочная вода барабанных котлов и другие минерализованные стоки. При использовании оборотной воды для питания испарителей в количестве 90 м /ч, безнакипный режим достигается известкованием оборотной воды (590 м /ч), подкислением серной кислотой (0,5 т/сут) и дозированием ОЭДФ (20 кг/сут). При этом общее солесодержание оборотной воды не превышает 1000 мг/л, а концентрация сульфатов - до 270 мг/л.
Система охлаждения конденсаторов турбин Челябинской ТЭЦ-3 (ЧТЭЦ-3) эксплуатируется без сброса продувочной воды. Объем воды в циркуляционной системе - 30000 м3. При работе двух энергоблоков на полную нагрузку расход циркуляционной воды - 50000 м /ч. Потери воды с капельным уносом в градирнях - 50 м3/ч. Потери воды с испарением в летний период - 600 м /ч, в зимний - 400 м /ч. Соответственно максимальный коэффициент упаривания в летний период - 13,0, в зимний 9,0. Для подпитки используется вода из реки Миасс. Карбонатная жесткость изменяется от 2,7 мг-экв/л в период паводка до 3,45 мг-экв/л в зимний период. Часть циркуляционной воды подается в осветлитель, где подвергается известкованию. Осветлитель работает в бикарбонатном режиме при рН=9,6. Умягченная вода возвращается в циркуляционную систему. В качестве ингибитора накипеобразования используется ИОМС[17].
Помимо систем оборотного охлаждения с испарительными градирнями есть примеры использования комплексонов и в системах с прудом охладителем[89]. В августе 1986 г. на Ново-Воронежской АЭС, где уже имелся положительный опыт использования комплексона ОЭДФК на блоках с градирнями, была осуществлена стабилизационная обработка этим же ингибитором воды пруда-охладителя блока №5, а в 1987 г. промышленный эксперимент проводился совместно с АзНИИ по заказу-наряду Главтехуправления Минэнерго СССР. Пруд-охладитель конденсаторов №13 и №14 типа К-22500 двух турбин по 500 МВт блока №5 НВАЭС имеет поверхность около 4 км при объеме 32 млн.м . В целом, на основании полученных результатов по проведенному промышленному эксперименту сделан положительный вывод о целесообразности стабилизационной обработки комплексоном ОЭДФК пруда охладителя блока №5. В [88] представлены экспериментальные данные по пассивации поверхностей нагрева путем обработки их раствором комплексона-ингибитора ОЭДФК с целью предотвращения накипеобразования. Показана возможность практической реализации метода в виду длительного удержания защитного слоя адгезированного на поверхности комплексона с сохранением ингибирующего эффекта. Авторы предполагают, что рассмотренный вариант пассивации найдет применение при ингибировании солеотложений в конденсаторах паровых турбин. Хлор и его производные, используемые для предотвращения биологических обрастаний, не оказывают влияния на стабилизирующие свойства ОЭДФК [14,68]. При карбонатной жесткости воды 5,0 мг-экв/кг доза ОДЭФК составляет 0,7-0,9мг/кг, а при жесткости 7,5 мг-экв/кг доза реагента составляет 2,0 мг/кг (карбонатная жесткость воды 7,0-7,5 мг-экв/кг поддерживалась продувкой и подпиткой циркуляционного контура). При дозе реагента 5,0 мг/кг образование накипи вообще прекращается [68]. ПТЭ [74] ограничивают содержание ОЭДФК в продувочной воде (по ПДК) до 0,9мг/л.
