Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор технологий подготовки подпиточнои воды систем теплоснабжения и методов анализа их энергетической эффективности. Постановка задач исследования 10
1.1. Способы обработки подпиточнои воды 10
1.2. Типы термических деаэраторов 17
1.3. Технологические режимы вакуумной деаэрации 24
1.4. Технологии подогрева подпиточнои и сетевой воды на ТЭЦ 29
1.5. Расчетные режимы работы теплофикационных турбоустановок 41
1.6. Методы анализа принципиальных тепловых схем ТЭС 42
1.7. Эквивалентный отбор 53
1.8. Постановка задач исследования 58
Глава 2. Разработка направлений совершенствования технологий подогрева потоков сетевой и подпиточнои воды 63
2.1. Методика расчета энергетической эффективности технологий подготовки воды на ТЭЦ 63
2.2. Определение удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении 66
2.3. Внесение поправок при определении удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении .. 81
2.4. Разработка компьютерной программы «Расчет энергетической эффективности технологий подготовки воды на ТЭЦ» 86
2.5. Преобразование экспериментально полученных математических моделей в выражения для определения технологически необходимых режимов подогрева потоков теплоносителей перед вакуумными деаэраторами 91
2.6. Энергетическая эффективность подогрева потоков сетевой и подпиточнои воды на ТЭЦ 103
2.7. Направления совершенствования технологий подогрева потоков сетевой и подпиточнои воды 109
Глава 3. Разработка схем теплофикационных установок с вакуумными деаэраторами подпиточной воды систем теплоснабжения и оценка сферы их применения 112
3.1. Схемы подогрева исходной воды вакуумных деаэраторов 112
3.2. Схемы подогрева греющего агента вакуумных деаэраторов на ТЭЦ 118
3.3. Влияние типа теплофикационных турбин на технологии подогрева потоков подпиточной воды 119
3.4. Расчетные выражения по определению выработки электроэнергии на тепловом потреблении за счет подогрева потоков подпиточной воды 123
3.5. Анализ энергетической эффективности технологий подготовки воды на ТЭЦ 130
3.6. Применение метода коэффициентов приращения мощности для определения удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении 146
3.7. Выводы по третьей главе 159
Глава 4. Повышение энергетической эффективности и качества подготовки подпиточной воды на ТЭЦ-1 г.Ульяновска 161
4.1. Подготовка подпиточной воды на Ульяновской ТЭЦ-1.. 161
4.2. Мониторинг остаточного содержания кислорода в подпиточной воде 163
4.3. Использование регрессионных математических моделей для определения технологически необходимых режимов подогрева потоков теплоносителей перед вакуумными деаэраторами 167
4.4. Подогрев потоков подпиточной и сетевой воды на Ульяновской ТЭЦ-1 169
4.5. Повышение энергетической эффективности технологий подогрева потоков подпиточной и сетевой воды 173
4.6. Выводы по четвертой главе 180
Заключение 182
Список литературы 186
- Типы термических деаэраторов
- Внесение поправок при определении удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении
- Влияние типа теплофикационных турбин на технологии подогрева потоков подпиточной воды
- Мониторинг остаточного содержания кислорода в подпиточной воде
Введение к работе
Актуальность темы. Обеспечение надежной и экономичной работы оборудования электростанций и тепловых сетей является актуальным вопросом теплоэнергетики. Надежность работы теплоэнергетического оборудования в значительной мере зависит от водно-химического режима, а экономичность - от совершенства тепловых схем и уровня эксплуатации.
В 60-е годы прошлого века в связи с интенсивным ростом городов и развитием систем централизованного теплоснабжения произошли кардинальные изменения в энергетике. В это время были разработаны теплофикационные турбины нового поколения и экономичные технологии ступенчатого подогрева сетевой воды. Однако при разработке новых теплофикационных турбоустановок не было уделено достаточного внимания технологиям подготовки и подогрева потоков подпиточной воды, особенно для крупных открытых систем теплоснабжения.
С начала 70-х годов в водо подготовительных установках для противокоррозионной обработки подпитки систем теплоснабжения стали применять струйно-барботажные вакуумные деаэраторы конструкции НПО ЦКТИ. Широкое распространение вакуумных деаэраторов объяснялось необходимостью применения сравнительно простых и экономичных в эксплуатации аппаратов для подготовки значительных количеств подпиточной воды, прежде всего, для открытых систем теплоснабжения.
При составлении технического задания на разработку новых теплофикационных турбин предусматривалось, что для подогрева подпиточной воды на ТЭЦ будет использоваться тепловая схема, в соответствии с которой исходная вода перед умягчением и вакуум- ной деаэрацией подогревается только во встроенных пучках конденсаторов, а в качестве греющего агента для вакуумных деаэраторов применяется сетевая вода после верхних сетевых подогревателей турбин без дополнительного подогрева. Типовая схема была принята в начальный период освоения струйно-барботажных деаэраторов при отсутствии необходимых данных о температурных режимах эксплуатации этих аппаратов, что обусловило ряд серьезных недостатков схемы.
Применение типовой схемы приводит в большинстве случаев либо к существенному ограничению производительности вакуумных деаэраторов, либо к ухудшению деаэрации ввиду нарушения ее температурного режима. Так, в холодное время года, когда турбины работают с минимальными пропусками пара в конденсаторы, не обеспечивается необходимый подогрев исходной воды во встроенных пучках, а в теплое - при понижении температуры сетевой воды, подаваемой в систему теплоснабжения, не выдерживается требуемая температура греющего агента для вакуумной деаэрации. Кроме того, в установках с малым расходом подпиточной воды нагрев исходной воды во встроенных пучках затруднен из-за невозможности обеспечения достаточной загрузки встроенного пучка.
На станциях стали широко использовать для нагрева воды, применяемой в качестве греющего агента при вакуумной деаэрации, а часто и для подогрева сырой воды, высокопотенциальный пар производственного отбора, хотя вакуумные деаэраторы позволяют использовать для деаэрации дешевые низкопотенциальные источники теплоты.
Таким образом, применяемые технологии подогрева потоков подпиточной воды имеют ряд существенных недостатков, связанных, в основном, с низкой тепловой экономичностью и недостаточностью технологически необходимого подогрева для эффективной противокоррозионной обработки воды. Вопросы подогрева потоков подпиточной воды рассматриваются, как правило, локально, а не в комплексе с другими задачами, прежде всего, - подогрева сетевой воды на ТЭЦ, обеспечения тепловых режимов вакуумной деаэрации.
В настоящей работе обобщены выполненные автором разработки по повышению надежности и экономичности технологий подогрева потоков подпиточной и сетевой воды систем теплоснабжения в теплофикационных паротурбинных установках.
Работа выполнена в рамках подпрограммы (206) «Топливо и энергетика» программы Министерства образования Российской Федерации «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», код проекта 01.01.025.
Целью работы является повышение эффективности работы тепловых электрических станций и систем теплоснабжения за счет совершенствования технологий подогрева потоков подпиточной воды систем теплоснабжения в теплофикационных паротурбинных установках.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: разработана методика оценки энергетической эффективности технологий подготовки воды на ТЭЦ; разработаны направления совершенствования технологий подогрева потоков сетевой и подпиточной воды; в рамках сформулированных направлений разработан комплекс технических решений, позволяющих повысить эффективность подготовки подпиточной и сетевой воды на ТЭЦ; разработана компьютерная программа расчета энергетической эффективности технологий подготовки воды на ТЭЦ; выполнено преобразование экспериментально полученных математических моделей, в результате которого получены выражения для определения технологически необходимых режимов подогрева потоков теплоносителей перед вакуумными деаэраторами, обеспечивающих заданную остаточную концентрацию растворенного кислорода; выполнено сравнение методов определения удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении; выполнена оценка возможных вариантов подогрева потоков подпиточнои воды для различных типов теплофикационных турбин; выполнен анализ энергетической эффективности технологий подогрева потоков подпиточнои воды; разработаны мероприятия по повышению энергетической эффективности и качества подготовки подпиточнои воды для конкретной тепловой электростанции (ТЭЦ-1 г. Ульяновска) с учетом особенностей работы станции в современных экономических условиях и разработанных в диссертации направлений совершенствования технологий подогрева воды.
Научная новизна работы заключается в следующих основных положениях: разработана методика оценки энергетической эффективности технологий подготовки воды на ТЭЦ; разработаны направления совершенствования технологий подогрева потоков сетевой и подпиточнои воды, в рамках которых разработаны решения, позволяющие повысить эффективность подготовки подпиточнои воды на ТЭЦ.
Новизна созданных решений подтверждена 14-ю патентами и свидетельствами на изобретения и программы для ЭВМ.
Практическая ценность работы. Обоснованные в работе предложения и разработанные технические решения позволяют добиться надежной и качественной работы вакуумных деаэрационных установок лодпиточнои воды теплосети. Результаты работы могут использоваться эксплуатационными и проектными организациями при выборе способов подогрева потоков лодпиточнои воды систем теплоснабжения.
Достоверность результатов работы обусловлена применением современных методов теоретических и экспериментальных исследований, сопоставимостью полученных данных с другими источниками.
Основные положения, выносимые на защиту.
Методика оценки энергетической эффективности технологий подготовки воды на ТЭЦ.
Направления совершенствования технологий подогрева потоков сетевой и лодпиточнои воды.
Способы подогрева потоков подпиточной воды систем теплоснабжения в теплофикационных паротурбинных установках.
Апробация работы. Материалы диссертации, основные положения и выводы по отдельным ее разделам представлены на Международной научно-технической конференции «Новые методы, средства и технологии в науке, промышленности и экономике» (Ульяновск, 1997 г.), 31-33-й СНТК УлГТУ {Ульяновск, 1997-1999 гг.), 32-й, 34-38 НТК ППС УлГТУ (Ульяновск, 1998, 2000-2005 тг,), Всероссийской конференции «Проблемы сертификации и управления качеством» {УлГТУ, 1998 г.), Втором международном симпозиуме по энергетике, окружающей среде и экономике (Казань, 1998 г.), V-й и ІХ-й Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (МЭИ, 1999,
2003 гг.), Научно-технической конференции «Инженерные проблемы совершенствования тепло- и электроэнергетических установок коммунального хозяйства» (УлГТУ, 1999 г.), Второй, Третьей и Четвертой Российских НТК «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (УлГТУ, 2000, 2001, 2003 гг.), Х-й Международной научно-технической конференции «Бенардосовские чтения» (ИГЭУ, 2001 г.), Ill Всероссийской НТК «Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования» (ИГЭУ, 2002 г.), V-ом Минском международном форуме по тепло- и массообмену (ИТМ им. Лыкова А.В. НАН Беларуси, 2004 г.), заседаниях научного семинара научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки» УлГТУ (Ульяновск, 1998-2005 гг.). Результаты работы неоднократно отмечались дипломами и медалями Российских научных конкурсов и выставок.
Публикации. По теме диссертации опубликована 41 печатная работа.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 170 наименований, изложенных на 204 страницах машинописного текста, содержит 73 иллюстрации, 15 таблиц.
Типы термических деаэраторов
В соответствии со стандартом [23] термические деаэраторы делятся на следующие группы:1) деаэраторы повышенного давления с абсолютным рабочим давлением 0,6 -1 МПа;2) деаэраторы атмосферного давления с абсолютным давлением 0,11 -0,13 МПа;3) вкуумные деаэраторы с рабочим давлением 0,015-0,08 МПа.
Деаэраторы повышенного и атмосферного давления в настоящее время применяются в схемах подготовки подпиточной воды систем теплоснабжения сравнительно редко.
До конца 60-х годов деаэрация подпиточной воды производилась, как правило, в деаэраторах атмосферного типа при температуре более 100 С [47]. Впоследствии, в связи с ростом городов и укрупнением систем теплоснабжения, в том числе с непосредственным разбором сетевой воды для горячего водоснабжения потребителей, широкое распространение получила вакуумная деаэрация подпиточной воды в струйно-барботажных аппаратах. Вытеснение атмосферных деаэраторов вакуумными в 70-е годы было обусловлено стремлением преодолеть недостатки атмосферных аппаратов: низкое качество деаэрации, малую единичнуюпроизводительность, пониженную экономичность, особенно ощутимую при подготовке больших объемов подпитом ной воды [89].
Повышение экономичности установок с вакуумной деаэрацией подпитом ной воды достигается за счет использования источников низкопотенциальной теплоты для подогрева теплоносителей до и после вакуумных деаэраторов, а также за счет исключения потерь конденсата греющего пара в деаэраторах благодаря применению в качестве греющего агента подогретой сетевой или деаэрированной подпиточной воды [89].
Капитальные затраты на сооружение вакуумных деаэрационных установок ниже, чем установок с аппаратами атмосферного типа. Дело в том, что на величину капитальных затрат оказывает большое влияние значение единичной производительности деаэраторов: крупные вакуумные деаэрационные установки комплектуются обычно из аппаратов производительностью 800 т/ч, а максимальная производительность атмосферных деаэраторов не превышает 300 т/ч. К удорожанию установок с атмосферными деаэраторами приводит также необходимость монтажа для них индивидуальных баков - аккумуляторов и громоздких коллекторов пара отопительных отборов турбин. Кроме того, при определении капитальных затрат на установку с атмосферными деаэраторами следует учитывать затраты на увеличение мощности обессоливающей установки для восполнения потерь конденсата греющего пара и строительство соответствующих природоохранных сооружений [89].
Наиболее распространенными на сегодняшний день вакуумными деаэраторами являются разработанные НПО ЦКТИ струйно-барбо-тажные аппараты вертикального типа (производительностью 5-300 т/ч) и горизонтального типа (производительностью 400, 800 и 1200 т/ч).ринципиальная схема струйно-барботажного вакуумного деаэратора вертикального типа представлена на рис. 1.2 [138], а горизонтального типа на рис. 1.3 [139].собой цилиндр диаметром 3 метра, в котором размещены все деаэрирующие элементы. Исходная вода поступает в деаэратор по трубопроводу 10 и попадает в коллектор 9, откуда стекает на первую струйную тарелку 5. Первые две тарелки предназначены для конденсации пара и являются, таким образом, встроенными охладителями выпара деаэратора. Третья тарелка 7 является основной, обеспечивающей работу деаэратора при всех нагрузках. С третьей тарелки вода стекает на начальный участок барботажного листа 1. После обработки на барботажном листе вода отводится из деаэра тора по трубопроводу 3. Барботажным листом и разделительной перегородкой деаэратор разделен на деаэрационный и испарительный отсеки. В испарительный отсек по трубопроводу 11 подается греющий агент - перегретая вода или пар. Выделившийся из перегретой воды пар барботирует обрабатываемую воду. Неиспарившаяся вода по каналу 2 вытесняется на уровень барботажного листа и отводится из деаэратора вместе с основным потоком. Короб 4 служит для перепуска избытка пара из парового в деаэрационный отсек. Выпар отсасывается из деаэратора по трубопроводу 7. Производительность деаэратора (400, 800 или 1200 т/ч) зависит от длины цилиндрического корпуса.
На некоторых электростанциях используются одноступенчатые вакуумные деаэраторы ЦКТИ (рис. 1.4) [14]. Одноступенчатый деаэратор состоит из двух корпусов. В большой корпус подается горячая вода, а в малый корпус - холодная. Холодная вода, поднимаясь в верхнюю часть малого корпуса, нагревается паром, выделившимся из горячей воды, которая поступает в малый корпус пройдя ряд струйных тарелок большого корпуса. Выпар отводится из малого корпуса по трубопроводу 4. Обработанная вода сливается из большого корпуса по трубе 1.
НПО ЦКТИ проводил совершенствование конструкции горизонтальных струй но-барботажных деаэраторов [48, 79]. В частности, сокращено число струйных тарелок, уменьшено сечение паропере-пускного короба, исключена вертикальная перегородка между деаэра-ционным и испарительным отсеками, греющий агент подводится по перфорированной трубе, размещенной под барботажным листом (см. рис. 1.3).
Внесение поправок при определении удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении
При определении удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении следует учитывать возможные изменения режимных параметров, возникающие в результате проведения тех или иных мероприятий. Изменения, связанные с организацией подогрева потоков сетевой и подпиточной воды, наиболее сильное влияние оказывают на величину давления пара в отопительных отборах и, в следствии, на процесс расширения пара в турбоустаиовке. Как правило, приближенные методы расчета, к которым относятся методы Соколова Е.Я. и Немцева З.Ф., методы коэффициентов приращения мощности и коэффициентов изменения мощности, используются при расчете малых изменений в тепловой схеме, не превышающих 5-7% общего расхода рабочего тела или потока теплоты в цикле [61]. При существенном изменении давления в отопительных отборах необходимо выполнять построение процесса расширения пара в турбине для уточнения значений энтальпий в отборах, что выполнимо при расчетах методом Немцева З.Ф.
Изменения в технологиях подогрева сетевой и подпиточной воды могут привести и к другим последствиям. Так, при одном и том же расходе теплоты в свежем паре, приращение мощности турбины в результате проведения различных мероприятий сопровождается изменением количества пара, поступающего в конденсатор, и скорости его на выходе из последнего колеса турбины, что в свою очередь определяет изменение выходных потерь. В связи с этим в результаты расчетов, как правило, вводят поправку на изменение потерь с выходной скоростью ДЛ/е. Наиболее подробно различные поправкирассмотрены в [64].
Поправка на изменение потерь с выходной скоростью может рассчитываться при условии неизменного вакуума в конденсаторе,т.е. при р„ =const, когда изменяется расход охлаждающей воды, и приусловии постоянного расхода охлаждающей воды, когда давление в конденсаторе непостоянно. В первом случае в расчетах дополнительно учитывается поправка на изменение затрат на циркуляционные насосы ДЛ/Ц, а во втором - поправка на изменение рк - ДЛ/„.
Как отмечено в [64], поправку на изменение выходных потерь ANe и сопутствующие ей поправки на изменение затрат на циркуляционные насосы ANU и вакуума в конденсаторе ANV целесообразновносить лишь при вводе теплоты в пределах первых ступеней подогрева по ходу основного конденсата турбины. В таких случаях поправка может достигать 10 Уо основного эффекта. В теплофикационных режимах работы при Q =const и DK=const поправка наизменение потерь с выходной скоростью не учитывается.
В результаты расчетов могут вводится и другие поправки. Например, вносятся поправки на изменение потерь давления в линиях отбора ANZ и изменение недогрева в подогревателях ДЛ/,.
Изменение потери давления будет заметно лишь в линии того отбора, пар из которого замещается подведенной теплотой Q. Изменение удельного объема пара в точках отбора невелико в сравнении с относительным изменением величины отбора. Потеря давления вызывает изменение подогрева воды, причем в узких пределах изменения давления эти величины пропорциональны.
При определении удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении с помощью методов коэффициентов изменения мощности и коэффициентов приращения мощности поправка на изменение потерь давления в линиях отборов ДЛ/Гнаходится по следующей формуле.L..-L (Я, В [21] для расчета значений коэффициента приращения мощности е ступени подогрева, снабжаемой паром из нижнего теплофикационного отбора, при условии Q0=const предложеноиспользовать эмпирическую линейную зависимость мощности ЧНД от расхода пара через нее (1.11):
Мчнд =a + bD4m, где а и Ь - некоторые постоянные коэффициенты; Очнд - расход парав ЧНД.Если между теплофикационным отбором и выхлопом имеется еще отбор на регенеративный подогреватель, то характеристика ЧНД (1.11) должна учитывать и изменение расхода пара в этот отбор.
При вариации расхода тепла из нижнего отопительного отбора на Q при условии Q0=const изменится расход пара в ЧНД и приращение мощности составитгде ej" - значение КИМ для тепла в теплофикационном отборе, которое, как следует из (2.31), выражается в функции величины b -прироста мощности на единицу расхода пара
Для ступени подогрева, питаемой паром из теплофикационногоотбора, применен индекс 1, так как участие нижестоящихподогревателей учитывается величиной b и составляет ej".
Коэффициенты изменения мощности е для вышестоящих ступеней подогрева определяются, используя известные рекуррентные зависимости [64]. Найденные іаким образом значения е учитывают влияние изменений выходной потери, поэтому поправку на вторичные влияния необходимо вводить лишь на изменение вакуума, используяуниверсальный график поправок на вакуум и характеристику конденсатора [134].
Для некоторых турбин по данным опытов, проведенных Союзтехэнерго и ВТИ, получены расчетные выражения для определения N4m (таблица 2.1).
В работах [30, 134] предложено использовать аналитическое выражение для определения изменения мощности Л/чнд при ЧНДизменении где R - газовая постоянная для водяного пара; h - теплопадение в расчетном режиме (до изменения Очнд)\ / - КПД ЧНД в расчетном режиме; р{\ р2 -давление пара в начале процесса расширения в рас четном режиме и в конце процесса расширения в режиме с измененным D4m.Аналитическое выражение для мощности ЧНД (2.33) может быть использовано для построения характеристик новых и существующих типов теплофикационных турбин.
Таким образом, в расчеты удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении мгуї вводится следующие поправки:- на изменение потерь с выходной скоростью (при условииQ0=const). При расчете для варианта с p const, когда изменяетсярасход охлаждающей воды, дополнительно учитывается поправка на изменение затрат на циркуляционные насосы ДЛ/Ц. При постоянномрасходе охлаждающей воды, когда давление в конденсаторе непостоянно, учитывается поправка на изменение рк - ANV.- на изменение потерь давления в линиях отбора A/Vz;- на изменение недогрева в подогревателях АЛ/,.2.4. Разработка компьютерной рограммы«Расчет энергетической эффективности технологий подготовки воды на ТЭЦ»
Для анализа технологий подготовки воды на ТЭЦ разработана программа «Расчет энергетической эффективности технологий подготовки воды на ТЭЦ» [161] (рис. 2.4), позволяющая выполнять исследования по разработанной одноименной методике, предназначенной для анализа энергосберегающих технологий водоподготовки.
Методикой предусматривается расчет показателей энергетической эффективности технологий водоподготовки методом удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении за счет отборов пара на подогрев теплоносителей в тепловой схеме водоподготовки (УВЭТП) [95, 102], методом удельных затрат эксергии на реализацию
Влияние типа теплофикационных турбин на технологии подогрева потоков подпиточной воды
В настоящее время существуют различные технологии подогрева потоков подпиточной воды. Пределы и особенности применения существующих технологий подогрева четко не определены. Они зависят, в том числе, от возможности использования технологий при различном составе и условиях эксплуатации паротурбинного оборудования станций.
В настоящее время широко используются технологии подогрева потоков подпиточной воды паром производственных отборов. Производственные отборы пара имеются у промышленно-теплофикационных турбин типа ПТ. Встречаются производственные отборы и у некоторых теплофикационных турбин типа Т и про-тиводавленческих типа Р. Например, снабжаются ими турбины Тп-115/125-130, Тп-185/220-130-4 и Рп-105/125-130/30-8.
Среди турбин типа Т наибольшее распространение получила турбина Т-100/120-130, выпущено около трехсот таких турбин. В турбине реализованы многие прогрессивные решения, разработанные для теплофикационных турбин, она постоянно совершенствуется и прошла пять базовых модернизаций, последняя -Т-110/120-130-5. Имеются три модификации турбины Т-110/120-130-5: Т-116/125-130-7, Т-118/125-130-8 и ТР-110-130 (с противодавлением).
Типовым вариантом подогрева исходной воды является подогрев во встроенных пучках (1-ИВ) конденсаторов теплофикационных турбин (рис. 1.6). Встроенные пучки имеют самостоятельные водяные камеры и общее с основной поверхностью паровое пространство, что позволяет проводить переключение турбоагрегата с обычного режима на режим работы с использованием теплоты вентиляционного потока пара и обратно на ходу турбины без ее останова или ограничения мощности. Встроенные пучки конденсаторов имеются у большинства распространенных типов турбин. К турбоустановкам, конденсаторы которых не имеют встроенные пучки, относится, например, ПТ-60/75-130/13.
Подогрев исходной воды в нижнем сетевом подогревателе (2-ИВ) можно осуществить на всех типах турбин. При использовании этого варианта накладывается ограничение на работу верхнего сетевого подогревателя. Если турбина имеет независимое регулирование в каждом отопительном отборе, например, ПТ-140/165-130/15,то верхний сетевой подогреватель может использоваться для нагрева потоков с расходами меньшими, чем проходят через нижний сетевой подогреватель [142, 143]. Иначе должно выполняться условие одинакового расхода воды через сетевые подогреватели, либо отключен верхний сетевой подогреватель. Отключение верхнего сетевого подогревателя приведет к снижению расхода свежего пара, подаваемого на турбину и снижению экономии топлива, получаемой от комбинированной выработки тепла и электроэнергии на ТЭЦ. Вариант предназначен для подогрева больших потоков подпиточной воды.
Подогрев исходной воды в дополнительном нижнем сетевом подогревателе (3-ИВ) осуществим, если имеется возможность подключения дополнительного подогревателя к нижнему отопительному отбору. До настоящего времени такое подключение возможно только к нижнему отопительному отбору турбины Тп-185/215-130-4. Так, в конце 1989 г. ПО УТМЗ согласовало [98] подачу пара в количестве 75 т/ч из нижнего отопительного отбора этой турбины на дополнительный сетевой подогреватель типа ПСГ-1300, подключенный по варианту 6-ИВ [146]. Расход воды через дополнительный подогреватель при этом может достигать 1200 т/ч. Турбина Тп-185/215-130-4 не является широко распространенной, поэтому вариант 3-ИВ неприменим на большинстве станций.
Подогрев исходной воды в дополнительном верхнем сетевом подогревателе (4-ИВ) был согласован Саратовской ТЭЦ-5 с ПО УТМЗ (письмо №24/12-131 от 10.02.1992 г.). ПО УТМЗ не возражало против подогрева подпиточной воды в подогревателе ПСВ-500-3-23, подключенном к верхнему отопительному отбору турбины Т-110/120-130, с расходом до 100 т/ч в режиме с максимальным расходом пара на турбину. При снижении расхода пара на турбину величина отбора пара на ПСВ-500 должна пропорционально снижаться. Для использования варианта 4-ИВ необходимо специальное регулирование (дросселирование пара на подводе), так как без него температура воды после ПСВ-500 будет равна температуре сетевой воды за ВСП, что в некоторых случаях существенно выше необходимой для эффективной деаэрации.
Подогрев подпиточной воды в пароводяных теплообменниках, подключенных к отопительному отбору турбины типа ПТ-60-130/13 или аналогичных типов, не связанному жестко с сетевыми подогревателями (6-ИВ) гарантирует стабильное поддержание требуемого значения температуры подогрева при достаточно высокой экономичности. Турбина ПТ-60-130/13 достаточно распространена, однако снята с производства.
Подогрев исходной воды паром производственного отбора (7-ИВ) является наиболее распространенным на электрических станциях. Часто он используется для дополнительного подогрева исходной воды, нагрев которой первоначально выполняется во встроенных пучках теплофикационных турбин (1-ИВ), из-за несоответствия температуры воды, необходимой для качественной обработки.
Подогрев исходной воды по варианту (9-ИВ) из-за существенного ограничения производительности аппаратов водоподготовки возможен преимущественно в малых количествах. Вариант приемлем как временное решение, например, на период ремонта турбины, паром которой снабжаются подогреватели водоподготовительной установки.
В таблице 3.1 представлено распределение вариантов подогрева, изложенных в 1.4, в зависимости от типа распространенных паровых турбин. Знаком «+» отмечены варианты подогрева, применимые на том или ином типе турбин.
Мониторинг остаточного содержания кислорода в подпиточной воде
Соблюдение ПТЭ [60] способствует надежной, долговечной и безаварийной работе оборудования и трубопроводов. В соответствии с ПТЭ в подпиточной воде тепловых сетей содержание растворенного кислорода должно быть не более 50 мкг/дм3, а содержание свободной углекислоты равно нулю. На рис. 4.3 - рис. 4.6 представлены данные по содержанию кислорода в деаэрированной воде в период с 01.10.2003 г. по 28.04.2004 г. после вакуумных деаэраторов ДСВ-1, ДСВ-2, ДСВ-3 и в подпиточной воде тепловых сетей. Замеры содержания кислорода выполнялись три раза в сутки. Мониторинг содержания растворенногокислорода проводился с применением анализатора растворенного кислорода «МАРК-301Т».
При деаэрации подпиточной воды на ТЭЦ-1 в отопительный сезон 2003-2004 г.г., как правило, обеспечивалось остаточное содержание кислорода менее 50 мкг/дм3, а подаваемая в теплосеть подпиточная вода в большинстве случаев не удовлетворяла нормам ПТЭ по содержанию кислорода.
Изменение концентрации кислорода в подпиточнои воде после деаэрации происходило в результате насыщения кислородом в баках-аккумуляторах подпиточнои воды. Поддержание температурного режима вакуумной деаэрации для обеспечения остаточной концентрации кислорода в деаэрированной воде после деаэраторов менее 30-20 мкг/дм3 позволяло частично компенсировать насыщение подпиточнои воды кислородом в баках-аккумуляторах, но приводило к существенным энергетическим затратам.к разрушению системы теплоснабжения. В ходе гидравлических испытаний весной 2004 года 40% теплосетей, находящихся на балансе ОАО «Ульяновскэнерго», было выявлено 22 порыва, 9 из них - на магистральных трубопроводах большого диаметра [165].
Рассмотрим обеспечение температурных режимов деаэрации воды в период с 01.10.03 г. по 31.10.03 г. на примере деаэратора ДСВ-3. На рис. 4.7 показаны температуры исходной воды, греющего агента и деаэрированной воды. Штриховкой и римскими цифрами показаны области температурных режимов, рекомендованных ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского [6, 98] для ТЭЦ-1 (І-для исходной воды, II - для деаэрированной воды, III - для греющего агента).
В рассматриваемый период температуры потоков подпиточной воды поддерживались ближе к нижним пределам рекомендованных режимов, часто происходили нарушения. При отклонении значений температур исходной и деаэрированной воды более 5 С от рекомендо ванных резко возрастало остаточное содержание кислорода в деаэрированной воде.
Профессором В. И. Шараповым проведены экспериментальные исследования на Ульяновской ТЭЦ-1 [98] и получены наиболее полные многофакторные модели работы вакуумной деаэрационной установки с деаэратором горизонтального типа в схеме подпитки теплосети, включающей в себя распространенный двухсекционный деаэратор типа ДВ-800 производительностью 800 т/ч.
Воспользуемся преобразованным уравнением регрессии (2.38) многофакторной модели работы струйно-барботажного деаэратора ДВ-800 (2.2), предложенной проф. Шараповым В.И., для определения остаточного содержания кислорода в деаэрированной воде после деаэратора ДСВ-3 (рис. 4.8).
Для определения содержания кислорода использовались почасовые данные расходов и температур исходной воды и греющего агента. Не одновременное выполнение замеров содержания кислорода и съема данных по расходам и температурам потоков подпиточной воды повлияло на характер зависимостей 1 и 2 (рис. 4.8).
Анализ остаточного содержания кислорода в деаэрированной воде на переходных режимах с помощью многофакторных моделей ранее не проводился. Как видно из рис. 4.8, многофакторная модель работы вакуумных деаэраторов (2.2) достаточно хорошо показывает остаточное содержание кислорода и в переходных режимах.
Использование в процессе эксплуатации деаэрационных установок ТЭЦ-1 соотношений между расходами исходной воды, греющего агента и температурами деаэрируемых потоков, при которых обеспечивается требуемое остаточное содержание кислорода в переходных режимах, позволило бы избежать случаев некачественной обработки подпиточнои воды. Такие соотношения можно определить по преобразованным уравнениям регрессии (2.38)-(2.50) или с помощью рис. 2,12-2.14.
В тепловую нагрузку водоподготовительной установки Ульяновской ТЭЦ-1 входят затраты теплоты на подогрев исходной воды перед умягчением и декарбонизацией, а также на подогрев перегретой воды, используемой в качестве греющего агента при вакуумной деаэрации. Упростим изображенную на рис. 4.1 схему подготовки подпиточнои воды на ТЭЦ-1 (рис. 4.10). - группа подогревателей греющего агента вакуумного деаэратора
В качестве греющего агента вакуумных деаэраторов используется вода из сетевого трубопровода после верхнего сетевого подогревателя (ВСП), которая догревается в подогревателе греющего агента паром производственного отбора турбины ПТ-80/100-130/13 (2-ҐА).
