Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ литературных источников. Цели и задачи исследования. 8
1.1. Характеристика теплоэнергетики и качества природных вод республики Пакистана. 8
1.2. Водный режим и химконтроль энергоблоков с прямоточными котлами. Нормы качества теплоносителя. 9
1.2.1. Водно - химический режим ТЭС республики Пакистан 10
1.3. Технология подготовки добавочной воды на ТЭС 11
1.3.1. Перспективные методы водоподготовки на ТЭС России 11
1.3.2. Перспективные технологии водоподготовки на ТЭС Европы 14
1.3.3. Технология водоподготовки на ТЭС "TPS Muzzaffar Garh" 18
1.4. Автоматический химконтроль и измерение электропроводности технологических вод на ТЭС 19
1.5. Состояние СХТМ ВХР энергоблоков России 24
1.6. Использования измерение электропроводности и рН для контроля в теплоносителе органических веществ 29
1.7. Задачи исследования. 38
Глава 2. Разработка информационной системы стенда «Обработка воды на ТЭС». Методики исследований. 42
2.1. Описание схемы стенда ВПУ. Химконтроль качества воды по стадиям обработки 42
2.2. Использование расчетного метода ИГЭУ для химконтроля за качества воды на стенде «Обработки воды на ТЭС» . 46
2.3. Описание алгоритма расчета качества воды по стадиям обработки 50
2.3.1 Алгоритмы обработки показаний приборов 50
2.4 Программа для обеспечения химконтроля в лабораторном стенде 56
2.5. Методика проведения лабораторных опытов 5 8
Выводы 60
Глава 3. Исследования перспективной термохимической схемы подготовки добавочной воды энергоблоков ТЭС . 62
3.1. Лабораторные исследования термохимической технологии обессоливания природной воды 62
3.1.1 Показатели качества по стадиям обработки воды на стенде «Обработка воды на ТЭС» 62
3.1.2. Проверка работы компьютерной программы АХК на стенде 68
3.2. Предложение термохимической технологии ВПУ и СХТМ для условий расширения TPS "Muzzaffar Garh" энергоблоками с прямоточными котлами 71
3.3. Анализ промышленных аналогов термохимической технологии 72
3.3.1. Осветление и умягчение воды из природного источника 72
3.3.2 Термическое обессоливание на автономной обессоливающей установке 74
3.3.3. Термическое обессоливание на блочной обессоливающей установке с дообессоливанием на Н-ОН- ионитных фильтрах БОУ 77
3.4. Анализ эффективности удаления органики на МИУ Саранской ТЭЦ-2 78
3.5. Проверка разработанной для стенда СХТМ на дистилляте МИУ Саранской ТЭЦ-2 85
3.6. Анализ качества добавочной воды, конденсата, питательной воды и пара блока 800 МВт Пермской ГРЭС 85
3.7. Предложение СХТМ для разработанной схемы термохимического обессоливания природной воды 88
Выводы 92
Глава 4. Совершенствование химконтроля за ВХР энергоблока с прямоточным котлом 93
4.1. Определение концентрации потенциально-кислых веществ в питательной воде прямоточного котла 93
4.1.l. Методика расчета концентрации потенциальных кислых веществ в питательной воде прямоточного котла по измерению электропроводности ирН 96
4.1.2. Алгоритм расчета концентрации уксусной кислоты в охлажденной пробе острого пара 98
4.2. Лабораторные исследования микро-концентраций минеральных и органических примесей воды на основе измерения % и рН 100
4.2.1. Цель и задачи опытов 100
4.2.2. Описание лабораторной установки и программа опытов 100
4.2.3. Результаты опытов и результаты расчета 101
4.3. Применение методики расчета ПКВ в питательной воде и паре промышленных энергоблоках с прямоточных котлов 105
4.3.1. Организация химического контроля на Канаковской ГРЭС 105
4.3.2. Результаты химконтроля питательной воды и острого пара. Результаты расчетов ПКВ 107
4.4. Предложение СХТМ ВХР для энергоблоков с прямоточными котлами 109
Выводы 111
Заключение 113
Список литературы 115
Приложение 122
- Автоматический химконтроль и измерение электропроводности технологических вод на ТЭС
- Использование расчетного метода ИГЭУ для химконтроля за качества воды на стенде «Обработки воды на ТЭС»
- Анализ качества добавочной воды, конденсата, питательной воды и пара блока 800 МВт Пермской ГРЭС
- Определение концентрации потенциально-кислых веществ в питательной воде прямоточного котла
Введение к работе
Актуальность темы. Исламская республика Пакистан - одна из развивающихся стран Азии. Энергетика Пакистана также находится на стадии развития. Основной источник энергии в Пакистане - это ГЭС. Страна с огромным населением и с развитой промышленностью нуждается в большом количестве энергии. В Пакистане кроме ГЭС одновременно работает ряд ГРЭС. Все эти ГРЭС построены фирмами из разных стран мира. Большинство энергоблоков построено 10-30 лет назад, и их водно-химический режим (ВХР) не всегда обеспечен системой автоматического химического контроля (АХК).
В настоящее время рассматриваются проекты расширения тепловых электростанций новыми мощными энергоблоками, как правило, с прямоточными котлами. При этом требуется разработка высокоэффективных систем водоподготовки, обеспечивающей компенсацию потерь теплоносителя энергоблоков водой высокого качества. Требуется также совершенствование систем химического контроля, использующего новые образцы приборов АХК и обеспечивающего надежный оперативный контроль норм качества теплоносителя.
В зависимости от качества исходной (природной) воды во всем мире используются химические, термические и мембранные методы ее очистки. Нередко применяются комбинированные схемы, сочетающие химические и термические, химические и мембранные технологии. Важной задачей является выбор, обоснование и исследование технологии обработки воды для условий республики Пакистан.
Нарушения норм качества теплоносителя энергоблоков с котлами СВД и СКД связаны, прежде всего, с присосами охлаждающей воды в конденсаторах турбин, с нарушением качества добавочной воды или режима дозирования реагентов. В этих условиях химконтроль должен обеспечивать надежное и своевременное получение информации о нормируемых параметрах ВХР путем прямого или косвенного измерения соответствующих показателей.
Согласно правилам технической эксплуатации в разных точках конден-сатно-питательного тракта (КПТ) энергоблока контролируются удельная электропроводность прямой пробы (%) или Н-катионированной пробы (%н), рН, массовая концентрация аммиака (NH3), натрия (Na1-), жесткость, щелочность.
Эта группа показателей характеризует быстротекущие нарушения ВХР КПТ, и только первые три показателя (%, jjh, рН) измеряются автоматическими промышленными приборами с высокой разрешающей способностью.
В последние годы на международном уровне интенсивно обсуждается вопрос негативного влияния органических веществ на процессы коррозионных повреждений конструкционных материалов пароводяного тракта энергоблоков, работающих на нейтрально-кислородном (НКВР) или кислородно-аммиачном водных режимах (КАВР).
Нейтрально-кислородный ВХР ведется на блоках СКД уже более тридцати лет. Однако, несмотря на столь значительный период времени, до сих пор остается в тени ряд проблем, связанных с правильной организацией этого ВХР. В частности, до настоящего времени не решены вопросы нормирования содержания органических веществ в добавочной и питательной воде, в расчете на содержание общего органического углерода (ООУ- ТОС - total Organic carbon). Такое состояние вызвано отсутствием надежных приборов для измерения этого показателя в условиях эксплуатации энергоблоков. Имеющиеся хроматографы или малопригодны для оперативного химконтро-ля, или очень дороги (более 150 тысяч евро за один прибор).
Органические вещества могут поступать в тракт энергоблока с присоса-ми охлаждающей воды в результате неполной очистки воды на ХВО, в результате попадания продуктов деструкции ионитов, а также при попадании нефтепродуктов. Основными продуктами разложения являются угольная, уксусная, муравьиная и пропионовая кислоты. Степень их температурной устойчивости различна. Такие соединения, как уксусная кислота, устойчивы до температуры 600 С. Наличие органических кислот в водном теплоносителе приводит к повышению интенсивности коррозионных процессов во всем пароводяном тракте ТЭС, особенно в паровых турбинах.
Цель работы: обеспечение эффективного ВХР основного теплоэнергетического оборудования энергоблоков СКД при восполнении потерь теплоносителя обессоленной природной водой с повышенным содержанием органических примесей.
Решение поставленных задач обеспечивается следующими мероприятиями:
1 .Обоснование, выбор и исследования термохимической технологии водо-подготовки и методов химконтроля при восполнении потерь теплоносителя обессоленной природной водой с повышенным содержанием органических примесей.
2.Разработка и создание лабораторного стенда «Обработка воды на ТЭС» для исследования перспективных технологий водоподготовки на основе хи-
мических и термохимических методов и методов автоматического химкон-троля,
3.Лабораторные исследования методов АХК и создание программы расчета на ЭВМ показателей качества обработанной воды для термохимической водоподготовки.
4.Разработка автоматического химконтроля потенциально-кислых органических веществ и минеральных ионных примесей питательной воды. Научная новизна работы:
1,Разработана и проверена на опыте новая методика сбора данных и расчета концентрации ионных примесей на всех стадиях термохимической обработки воды, основанная на измерениях ее электропроводности и рН, направленная на повышение эффективности ВПУ. Предложена номограмма для определения качества дистиллята и обессоленной воды.
2.Предложена и проверена в лабораторных и промышленных условиях перспективная методика определения концентрации потенциально-кислых веществ в питательной воде и паре для прямоточных котлов СКД, Практическая ценность работы:
Предложенная технология термохимического обессоливания может успешно применяться на ТЭС республики Пакистан,
Разработанная схема автоматического химконтроля термохимической обессоливающей установки обеспечивает надежный контроль качества обессоленной воды, что проверено на российских ТЭС.
Новый метод контроля потенциально-кислых веществ в питательной воде одобрен на международной конференции "Instramentation for power plant chemistry" (2006 г., Цюрих, Швейцария) как перспективный метод автоматического химконтроля энергоблоков ТЭС.
Достоверность изложенных в диссертации данных и выводов обеспечивается использованием апробированных расчетных и стандартизованных аналитических методов исследования ионообменных процессов и химконтроля водных растворов электролитов, последующими испытаниями образцов или технологий в условиях промышленной эксплуатации ХВО ТЭС, совпадением результатов лабораторных и промышленных испытаний, а также согласованностью полученных данных в диссертации с данными других авторов.
Личное участие автора. С участием автора создан лабораторный стенд «Обработка воды на ТЭС» на кафедре ХХТЭ ИГЭУ, проведены нуско-наладочные испытания стенда, выполнены анализы воды и составлен алго-
ритм расчетного определения показателей качества воды по стадиям обработки. Подготовлено учебное пособие для лабораторных работ студентов. Автором создана программа для автоматического химконтроля на стенде. Разработана методика расчета концентрации потенциально-кислых веществ в питательной воде и паре для прямоточных котлов. Проведены лабораторные исследования и промышленные испытания новых методов АХК. Основные положения, выносимые на защиту:
ЬМетодика определения качества воды по стадиям ее обработки на установке термохимического обессоливания. Номограмма качества дистиллята.
2.Методика расчета концентрации потенциально-кислых веществ в питательной воде и паре для прямоточных котлов.
3.Результаты лабораторных исследований и промышленных испытаний новых методов водоподготовки и систем химконтроля качества теплоносителя.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на XI, ХИ международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов (г. Москва, МЭИ (ТУ), 2005, 2006 гг.), XI, XII международных научно-технических конференциях «Бернардосовские чтения» (г. Иваново, ИГЭУ, 2003, 2005 гг.), на заседании ученого совета кафедры АТЭС ННГТУ (г. Н.Новгород, 2006 г.), на международной конференции "Instrumentation for power plant chemistry" (18-21 сентября 2006 г., Цюрих, Швейцария).
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 8 печатных работ.
Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, библиографического списка из 106 наименований и приложений. Количество страниц 121, в том числе рисунков - 59, таблиц в тексте - 40.
Автоматический химконтроль и измерение электропроводности технологических вод на ТЭС
Предполагается реконструкция ВПУ с возможностью использования обессоленной воды для энергоблоков с прямоточными котлами (300 МВт). Технологическая схема расширения ВПУ пока не определена. Одной из задач данной работы является исследование перспективной технологии ВПУ по схеме термохимического обессоливания природной воды, отличающейся высокими экологическими показателями и высокой чистотой дистиллята по органическим примесям [19]. Большой вклад в развитие этого направления внесли работы МЭИ (Седлов А.С. и др.).
Качество конденсата и питательной воды на ТЭС и АЭС, нормируется, в основном, одними и те же показатели качества с использованием одних и тех же приборов автоматизированного химконтроля. Перечень рекомендуемых приборов АХК для энергоблоков ТЭС России приведен в табл. 1.6. Однако существенное отличие атомных электростанций состоит в том, что для АЭС сформулированы более жесткие требования, с указанием возможного времени работы при каком-либо нарушении, т. е. определяется глубина нарушения и уровни действия персонала по устранению нарушения [20-23].
Из числа приборов АХК с прямой индикацией контролируемого параметра достаточную для СХТМ надежность имеют кислородомеры и, отчасти, pNa-меры. Контроль достоверности этих измерений обеспечивается калибровкой и поверкой приборов по паспортным методикам. Неправильная калибровка дает систематическую ошибку измеряемого параметра, и мало влияет на отклонение показаний, связанных с нарушением водно-химического режима энергоблока. Прибор в этом случае надежно определяет нарушение ВХР, работая как сигнализатор.
Ограниченные возможности прямого измерения контролируемых параметров рабочей среды вынуждают сузить объем приборов АХК до небольшого числа надежных измерений, в значительной части косвенного характера. В первую очередь к числу таких измерений следует отнести измерение удельной электропроводности и рН среды [22-25]. Контроль достоверности значений удельной электропроводности в условиях рабочей среды выполняется сравнением с результатом параллельного измерения другим, образцовым кондуктометром, что достаточно легко осуществимо (при наличии переносного кондуктометра).
Сложнее обстоит дело в случае измерения электропроводности Н-катионированной пробы рабочей среды, нормируемой для энергоблоков ТЭС и АЭС. Здесь оценка достоверности контролируемого параметра - %и среды должна производиться с учетом возможного срабатывания Н-колонки.
Так при контроле присосов охлаждающей воды в конденсаторе турбины измерением Хн конденсата предложена методика [24] оценки достоверности канала измерения функцией чувствительности датчика ад (0 ад 1). Графическая иллюстрация метода приведена на рис. 1.10. Откуда видно, что увеличение Хн конденсата, идентифицированное на начальном участке как увеличение присосов охлаждающей воды в конденсаторе (апр), определяется в дальнейшем как выход из работы Н-колонки функцией достоверности срабатывания Н-катионита (аи).
Еще сложнее обстоит дело при контроле достоверности измерений рН среды [25]. Согласно нормам качества питательной воды, пара и конденсата [4] нормируются значения показаний приборов, приведенные к 25 С. Однако, наряду с температурной компенсацией электродной системы рН-метра, необходимо вносить температурную поправку на характер среды [25], выражаемую усредненным уравнением: где pHt - значение показателя рН при температуре пробы, t - температура пробы, С.
Настройка показаний рН-метра согласно методических указаний [25] должна проводиться по буферным растворам. В условиях сверхчистой воды энергоблоков СКД и вторых контуров энергоблоков АЭС такая настройка не обеспечивает надежных показаний рН-метров, что вынуждает искать другие решения [24-28].
Одним из таких решений является анализатор для расчетного определения рН вод типа конденсата на электростанциях по дифференциальному измерению электропроводности до и после Н-катионитного фильтра «FAM Deltocon рН» фирмы «SWAN». В данном случае малонадежное для сверхчистых вод измерение рН заменяется косвенным определением рН по измерению электропроводности пробы и её Н-фильтрата. При этом предъявляются повышенные требования к точности измерения электропроводности и к составу примесей рабочей среды. Как записано в техническом описании прибора, проба должна содержать в качестве примеси в основном NaCl, а при значении рН 8 концентрация примеси (NaCl) в пробе должна быть значительно меньше концентрации подщелачивающего агента (NH3). В реальных условиях работы энергоблоков, особенно, на ТЭЦ качество конденсата и питательной воды может меняться в широких пределах, включая общую минерализацию, концентрацию аммиака и углекислоты. При этом концентрация бикарбонатов, определяемая общей щелочностью, не меньше, а иногда и много больше, концентрации хлоридов. Расчет рН по измерению удельной электро проводности исходной и Н-катионированной пробы в этом случае может давать большую ошибку.
Таким образом, контроль достоверности измеряемых и контролируемых параметров в рамках СХТМ остается одной из наиболее сложных задач, решение которой следует искать или в направлении, предлагаемом в литературе [28-34] и связанном, часто, с дублированием приборов АХК (рис.1.11) или в направлении повышения информативности приборов и систем АХК на базе простых и надежных измерений и расчетных методик, подобно приведенному выше «FAM Deltocon рН». Так же сложность представляет измерение удельной электропроводности Н-катионированной пробы [35-39]. Сложно отличить срабатывание Н-колонки от нарушения ВХР. Например, при контроле качества конденсата турбины при увеличении удельной электропроводности Н-катионированной пробы сложно определить истинные причины этого увеличения. Они могут быть вызваны как присосами охлаждающей воды в конденсаторе турбины, так и срабатыванием Н-колонки (на раннем этапе нарушения). На рис. 1.12 показано изменение удельной электропроводности Н-катионированной пробы при присосах охлаждающей воды в конденсаторе турбины (1) и при срабатывании Н-колонки (2) [39]. Большой вклад в создание новых приборов и систем АХК внесли работы ВТИ (Живилова Л.М), ИГЭУ (Ларин Б.М.), НЛП «Техноприбор» (директор Киет В.Г.).
Использование расчетного метода ИГЭУ для химконтроля за качества воды на стенде «Обработки воды на ТЭС»
Турбинные масла, попадая в тракт энергоблока, под действием температуры разлагаются с образованием молочной кислоты. Термолиз органических веществ начинается в зоне ПВД (235-270 С) и практически заканчивается в зоне встроенной задвижки (450-470 С). Здесь же можно заметить некоторое количество оксиуксусной кислоты. Так как эти кислоты не относятся к термостойким, в зоне ВЗ они практически полностью разлагаются. При поступлении в область повышенных температур органические соединения, содержащиеся в воде разлагаются. Основными продуктами разложения являются углекислота, уксусная, муравьиная и пропионовая кислоты. Наличие органических кислот в водном теплоносителе приводит к повышению интенсивности коррозионных процессов во всем пароводяном тракте ТЭС, особенно в паровых турбинах [57-59]. Летучие низкомолекулярные органические кислоты, например, уксусная кислота, при высоких, температурах в условиях кипения будут переходить из воды в пар. При пониженных температурах они будут находиться в основном в жидкой фазе. Этот процесс наблюдается при образовании первичного конденсата в процессе конденсации пара в паровых турбинах [60]. Так, по данным [40], при влажности пара 1 % степень концентрирования ацетатов в первичном конденсате, которая представляет собой отношение концентраций в первичном конденсате и в паре перед турбиной, равна 40. С увеличением влажности степень концентрирования снижается и при влажности, равна 7,5-8 %.
В зависимости от коэффициентов распределения между кипящей водой и паром кислоты могут концентрироваться в котловой воде в испарительной зоне. Если котловая вода не имеет достаточной щелочности, то происходит снижение рН и возрастает риск интенсификации коррозионных процессов. При низких температурах основным продуктом коррозии сталей является гидроксид железа, которая при высоких температурах переходит в магнетит. Эти соединения имеют различную растворимость, но максимум растворимости находится в области температур 150-177 С.
Интервал температур, в котором наблюдается максимальная коррозия -77-232 С. Изменение рН в этом диапазоне температур может привести к резкому возрастанию коррозионно-эрозионного износа.
На рис. 1.14 показано влияние концентрации ацетатов на рН при различ ных температурах. Приведенные зависимости показывают, что снижение рН происходит особенно резко при температурах 25-125 С даже в присутствии высоких концентраций аммиака. Однако напрямую использовать эти зависимости невозможно, т.к. значения рН приведены для различных температур.
В [61] особо отмечается, что процессам коррозионно-эрозионного износа необходимо уделять повышенное внимание при работе котлов-утилизаторов, работающих при различных параметрах, на парогазовых ТЭС. Наиболее интенсивно эрозионно-коррозионные процессы протекают на входных участках экономайзеров котлов-утилизаторов высокого и среднего давлений; на испарительных поверхностях и в барабанах котлов утилизаторов низких давлений.
Применительно к работе котлов-утилизаторов парогазовых установок характерным является наличие продуктов разложения органических примесей в воде и паре котлов-утилизаторов различных параметров, работающих по последовательной схеме. Так, при использовании органических дис-пергентов, входящих в состав фосфатов, применяемых для обработки котловой воды котлов-утилизаторов высоких параметров, а процессе термического разложения образуются органические соединения совершенно другого состава, которые в соответствии с тепловой схемой поступают в котлы-утилизаторы, работающие при низких параметрах. Под влиянием органических примесей увеличивается количество коррозионных разрушений лопаток турбин в цилиндрах низкого давления. Основные причины коррозионные растрескивание под напряжением и корро-зионно-эрозионный износ [59]. Эти процессы характерны как для ТЭС высокого давления (Р0 = 14,9 МПа; Хт = 538 С) при гидразинно-аммиачном водно-химическом режиме дозированием фосфатов в барабан котла, так и для ТЭС с котлами давлением 6,0 МПа. Отмечается [61], что в результате коррози-онно-эрозионного износа на некоторых ТЭС утонение стенки ротора на входе пара в цилиндр низкого давления в местах крепления лопаток достигало 18 мм.
Анализ качества конденсата пара на этих ТЭС показал, что удельная электропроводность составляла 0,2-0,7 мкСм/см; было установлено также наличие смеси органических кислот, в которой преобладала уксусная кислота. Источником поступления органических примесей были иониты, поступавшие в пароводяной тракт с добавочной водой [58].
При низкой влажности пара в зоне выхода пара из цилиндра среднего давления, вблизи области образования первичного конденсата турбины, повреждения в результате коррозионно-эрозионных процессов обычно не наблюдаются, если качество пара соответствует нормируемым показателям. Было установлено, что на данной ТЭС в результате термического разложения органических примесей рН пара резко снизилось, что и привело к интенсивному развитию коррозионно-эрозионных процессов в зоне образования первичного конденсата.
На рис. 1.15 приведены расчетные зависимости, показывающие влияние концентрации ацетатов на удельную электропроводимость и изменение значения рН в паре и первичном конденсате при температуре 100 С в присутствии аммиака [62]. Из этих зависимостей (рис. 1.15 а) следует, что АрН пара практически не изменяется с увеличением концентрации ацетатов от 0 до 100 мкг/кг, а АрН первичного конденсата снижается. Удельная электропроводность пара и первичного конденсата возрастают (рис.1.15,6), причем удельная электропроводность первичного конденсата (хнКон) возрастает значительно сильнее, чем удельная электропроводность пара (%" ).
Из рис. 1.15 следует, что при одних и тех же параметрах процесс коррозионного растрескивания под напряжением развивается значительно быстрее, если в воде содержится углекислота, которая может быть продуктом разложения высокомолекулярных органических соединений [62].
Анализ качества добавочной воды, конденсата, питательной воды и пара блока 800 МВт Пермской ГРЭС
Одной из проблем очистки природной воды для подпитки энергоблоков СКД является удаление из воды органических примесей. Существенное преимущество в этом отношение имеет термическое обессоливание.
Исследования проводились на Саранской ТЭЦ-2 (АО «Мордовэнерго») сотрудниками кафедры ХХТЭ ИГЭУ при моем участии в анализе результатов.
На работающей в номинальном режиме установке отбирались пробы дистиллята через установленные пробоотборные точки в специальные химические стеклянные колбы с притертой пробкой. Предварительно колбы отмывались в "нулевом" растворе. Пробы сразу же помещались в холодильник, транспортировались в термостатированном боксе. Анализ пробы проводился с интервалом не более двух суток с момента их отбора при этом пробы содержались при температуре не более +(5-7)С. Анализы проб дистиллята выполнялись сотрудником кафедры ТВТ МЭИ на ионном хромографе марки «DIONEX".
В 1991 г. водоподготовительная установка и МИУ были реконструированы и переведены на питание продувочной водой циркуляционной системы, куда в качестве добавочной помимо исходной воды р. Инсар подавались после отстоя промливневые воды с территории ТЭЦ.
Состав продувочной воды циркуляционной системы обратного охлаждения конденсаторов турбин колебался в очень широких пределах: общая минерализация от 0,7 до 3,6 г/л, рН - от 7,9 до 9,0, общая жесткость от 7,3 до 12 мг-экв/л, щелочность от 3,5 до 7,0 мг-экв/л, окисляемость от 5 до 20 мгО/л, После перевода МИУ на питание сбросными водами потребовалась реконструкция как водоподготовки для испарителей, так и МИУ. В частности, была обеспечена автономность водоподготовки, а питание МИУ стали осуществлять в нижнюю часть корпуса.
Промывка пара стала осуществляться только на одном паропромывоч-ном листе в слое дистиллята. Схема водоподготовки включает: известкование с коагуляцией исходной воды в осветлителях ВТИ-160И, механическую фильтрацию и двухступенчатое Na-катионирование. Продувочная вода барабанных котлов подается из расширителей в деаэратор питательной воды МИУ. При подаче дистиллята (5 %) на паропромывочный лист содержание натрии в паре составляет 20-50 мкг/л. В рамках работы проводились промышленное исследование эффективности удаления неконденсирующихся газов и органических примесей. На рис. 3.19. представлен фрагмент схемы МИУ Саранской ТЭЦ-2 с указанием системы отсоса неконденсирующихся газов и системой пробоотбор-ньгх точек. При отсосе неконденсирующихся газов до 75-90 % их объема происходит удаления части летучих органических компонентов, что дает различные результаты анализа проб из точек 1 и 2, взятых из трубопроводов вторичного пара (1) и конденсата этого пара (2). Однако, высокая стоимость каждого анализа ограничила эксперимент пробами из точки 3, отвечающей смеси всех конденсатов. Ниже приведены результаты анализов проб дистиллята из расширителей испарительной установки Саранской ТЭЦ-2 (табл. 3.10-3.14). В представленной подборке данные приводятся впервые. Пробы отбирались в разные периоды при различных режимах работы МИУ: при подаче продувочной воды котлов в деаэратор МИУ в количестве 20 % от производительности установки; без использования продувочной воды котлов; ухудшенный режим работы МИУ, связанный с кратковременным выходом из строя регулятора уровня концентрата и повышением вследствие этого, уровня концентрата над греющей секцией МИУ. Давление греющего пара колебалось в пределах Ргр - 0,55-0,7 МПа, вторичного пара первого корпуса Рш- 0,43-0,55 МПа (при температурах кипения в первом корпусе 146-155 С). Расход питательной воды МИУ составлял обычно 70-80 т/ч при доле расхода через первый корпус 25-30%. Кратность упаривания К, = 50-100. Опыты проводились на дистилляте испарителя Саранской ТЭЦ-2 при измерении х и рН в лабораторных условия. Из-за этого значение рН, может быть иным, чем в проточных датчиках, из-за насыщения пробы СО2 из воздуха при ее транспортировке. 3.6. Анализ качества добавочной воды, конденсата, питательной воды и пара блока 800 МВт Пермской ГРЭС Энергоблоки ПГРЭС работают на кислородно-аммиачном водном режиме. Сущность, которого заключается в следующем. Для уменьшения коррозии металлов, соприкасающихся с водой и конденсирующимся паром, а особенно для уменьшения вымывания меди из конденсатора применяется коррекционная обработка питательной воды - в тракт блока вводится аммиак и кислород на всас КЭН 2 ступени кислород дозируется с концентрацией 100-400 мкг/л и аммиак - 0,012-0,04 мг/л. Основная предпосылка положительного влияния кислорода на коррозионную стойкость - это образование прочной защитной пленки на поверхности стали. Кислород выполняет двойную роль в процессе коррозии металла: деполяризатор катодных участков; пассиватор. Оба свойства оказывают противоположенное влияние на развитие коррозии. При низких концентрациях кислорода, весь молекулярный кислород достигает поверхности металла, восстанавливается и действует как простой деполяризатор. При высокой концентрации кислорода только часть его успевает восстанавливаться, а другая часть пассивирует металл. Этот режим позволяет получить хорошую защитную оксидную пленку, и тем самым практически решить проблему железоокисного накипеобразова-ния в нижней радиационной части (НРЧ) котлов и увеличить межпромывочный период котлов, при этом в 3-4 раза повышается фильтроцикл БОУ, а значит уменьшается количество стоков, содержащие вредные для окружающей среды химические примеси; происходит реагентах, упрощаются пуски энергоблоков, и мероприятия по консервации котлов. Однако при дозировке кислорода необходимо выполнение следующих условий: глубокое обессоливание конденсата до 0.15мкСм/см; исключение медесодержащих сплавов из тещюобменного оборудования после КЭН третий ступени; обеспечение водяной плотности в соответствии с ПТЭ (присос 11=0,03 %); эффективное удаление неконденсирующихся газов из теплообменника; тщательная отмывка тракта от меди содержащих отложений. Аммиак NH3-NH4OH вводится для поддержания величины рН воды, и связывания свободной углекислоты, что способствует предупреждению интенсивной коррозии перлитных сталей и как следствие, предотвращает обогащение питательной воды продуктами коррозии. Вследствие летучих свойств аммиака не зависимо от места ввода в систему, сравнительно быстро наступает распределение его по всему пароводяному тракту.
Определение концентрации потенциально-кислых веществ в питательной воде прямоточного котла
На Костромской ГРЭС применяется СХТМ ВХР энергоблоков 300 МВт первой и второй очередей. На рис.4.13 приведена ее экранная форма. В целях повышения надежности и удобства работы СХТМ ВХР имеет в своем составе две параллельно работающие ЭВМ. Каждая из этих ЭВМ осуществляет весь комплекс операций, необходимый для работы СХТМ ВХР во всех режимах.
Экранная форма СХТМ на рабочем месте лаборанта экспресс-лаборатории Основным источником входной информации являются данные, поступающие от приборов автоматического химконтроля, теплотехнического контроля, и данные ручных экспресс-анализов. Кроме того, имеется ряд параметров, отображающих данные, получаемые системой расчетным путем. Исходными данными для таких параметров являются сигналы поступающие от одного или нескольких приборов АХК, например, кондуктометров, рН-метров и pNa-метров. Необходимо иметь ввиду, что такие показания, как правило, носят индикаторный характер. Погрешности их не нормируются. Как видно из рис. 4.13 в питательной воде прямоточного котла измеряются % хн и рН, а в паре - Хн и рН. Это позволяет использовать предложенный метод расчетного определения концентрации ионных примесей в питательной воде и концентрацию органических примесей в паре (в пересчете на СНзСООН) без всяких изменений в объеме химконтроля. Таким образом, «Метод косвенного определения ионных примесей водного теплоносителя энергоблока СВД», адекватно отображает состояние водно-химического режима блока в частности, реагирует на изменение дозировки аммиака в питательную воду, что подтверждается расчетом по данным Пермской ГРЭС, при отключении из работы насоса дозировки аммиака. Предложенный метод повышает информативность автоматического химконтроля водно-химического режима энергоблока, позволяет диагностировать нарушения ВХР на ранней стадии его развития. Возможно применение предложенной методики «косвенного определения ионных примесей водного теплоносителя энергоблока СВД» для обучения оперативного персонала химических цехов электростанций. Применение такого тренажера позволит создать адекватные отклонения показаний химконтроля, научит быстро реагировать и устранять нарушения ВХР энергоблока. Выводы по четвертой главе 1. Предложен и проверен в лабораторных и промышленных условиях метод оперативного химического контроля качества питательной воды энергоблоков ТЭС с прямоточными котлами на содержании органических примесей. Метод основан на измерениях удельной электропроводности Н-катионированных проб (уд) питательной воды и прямоточного котла и расчете концентрации продуктов термолиза органических примесей в пересчете на концентрацию уксусной кислоты - наиболее вероятный и устойчивый продукт. 2. Разработана методика и алгоритм расчета ПКВ в пересчете на концентрацию уксусной кислоты в остром паре. 3. Проведены лабораторные опыты и проверена методика расчета уксусной кислоты. Результаты расчета Ссн3соон отличаются от измеренных аналогов в серии опытов в среднем 18 %. 4. Методика проверена на промышленных энергоблоках и представлены результаты расчета для Конаковский ГРЭС, Костромской ГРЭС, Нижневартовский ГРЭС и Пермской ГРЭС. Результаты согласуется с данными эксплуатации и литературными данными ВТИ и зарубежных исследований. Таким образом, предложенный метод косвенного определения концентрации ГПСВ может быть использован для оперативного химконтроля качества питательной воды и пара энергоблоков с прямоточными котлами. Предложенный метод докладывались на международной конференции "Instrumentation for power plant chemistry" (19-21 ноября 2006, Цюрих, Швейцария) и получил там одобрения. Оргкомитет предложил заключить договор на публикацию результатов (Приложение 8). Публикации автора по данной теме представлены в открытой печати [99-106]. 5. Разработанный метод может использоваться при обработке данных СХТМ ВХР энергоблока. Это позволит определять не только минеральные, но и органические примеси в питательной воде прямоточных котлов СКД. В диссертационной работе изложены сделанные автором научно обоснованные решения по совершенствованию систем водоподготовки, путем использования схемы термохимического обессоливания природной воды, совершенствованию водного режима и химконтроля энергоблоков с прямоточными котлами, путем разработки и апробации на промышленных ТЭС нового метода косвенного определения минеральных и органических примесей теплоносителя, обеспечивающие решение важных задачи повышения эксплуатационной надежности основного оборудования энергоблоков ТЭС при использовании природных вод с повышенным содержанием органических примесей. При этом решены следующие конкретные задачи: 1. Выполнен анализ литературных источников по проблемам совершенствования обработки теплоносителя на ТЭС. Проведен сравнительный анализ условий и технологии обработки воды на ТЭС республики Пакистан (на примере TPS "Muzzaffar Garh") и передовых ТЭС России, таких как Костромская ГРЭС, Пермская ГРЭС и др. 2. Обоснован выбор и проведено исследование на лабораторном стенде эффективности обработки природной воды по схемы термохимического обессоливания. Выполнен технологический расчет ВПУ для условий расширения TPS MuzzafFar Garh мощными энергоблоками с прямоточными котлами. 3. Для лабораторного стенда разработана система химико-технологического мониторинга термохимической обработки воды и проверено для условий работы промышленной испарительной установки на Саранской ТЭЦ-2. Автором составлена номограмма определения качества дистиллята и химобес-соленном воды по измерению электропроводности и рН. 4. Дано обоснование возможности косвенного определения концентрации ТЖВ в питательной воде прямоточного котла, путем пересчета на концентрацию уксусной кислоты в паре этого котла. Проведена серия экспериментов на лабораторном стенде с дозированием в пробу уксусной кислоты (10-100 мкг/л) и аммиака (20-100 мкг/л), показавшая возможность использования измерения электропроводности Н-катионированной пробы для количественного контроля концентрации в пробе уксусной кислоты.
