Разработка методики автоматического дозирования фосфатов для повышения надежности работы парового котла тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.14, кандидат наук Аунг Мьо Кхин

• Аунг Мьо Кхин
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Аунг Мьо Кхин

Введение

Глава 1. Факторы, влияющие на поведения примесей в котоловой воде и методы определения качества теплоносителя

1.1 Типы фосфатных водно-химических режимов

1.2. Методы контроля за качеством теплоносителя

1.3. Математические модели поведения примесей

1.4. Методика расчета схем ступенчатого испарения в барабанных котлах с двухсторонними солевыми отсеками

1.5. Постановка задачи исследований

Глава 2. Описане методики проведения экспериментов и опытов

2.1. Описание экспериментальные установки

2.2. Разработка методики измерения электропроводности котловой воды бесконтактным кондуктометром

2.2.1. Описание бесконтактного кондуктометра

2.2.2. Возможность определения электропроводности воды бесконтактным способом

2.3. Промышленные испытания кондуктометра ИТ 2201 и рН-метра

220.М

2.4. Метод оценки концентрации фосфатов в котловой воде

2.5. Контроль за химическими показателями среды

2.6. Определение погрешности и статистическая обработка измеряемых и вычисляемых величин

2

Глава 3. Математическая модель поведения примесей, в котловой воде в

зависимости от нагрузки

3.1. Влияние концентрации фосфатов на рН и удельную электропроводность котловой воды в лабораторных условиях

3.2. Составление математической модели поведения фосфатов в барабане котла

3.2.1. Математическая модель поведения фосфатов в барабане котла № 2 ТЭЦ МЭИ

3.2.2. Математическая модель поведения фосфатов в барабане котла № 1 ТЭЦ -23 ОАО «Мосэнерго»

3.3. Определение функциональной зависимости между концентрацией

фосфатов и электропроводностью котловой воды

Глава 4. Промышленные исследования поведения фасфатов в

зависимости от нагрузки

4.1. Промышленные исследования на ТЭЦ МЭИ

4. 2. Промышленные исследования на ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго»

4.3. Схема дозирования корректирующих реагентов и алгоритм их дозирования для коррекционной обработки котловой воды

4.4. Промышленные испытания возможности автоматизации дозирования

этаноламина на Балаковской АЭС

Выводы

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методики автоматического дозирования фосфатов для повышения надежности работы парового котла»

ВВЕДЕНИЕ

На подавляющем большинстве современных электростанций с барабанными котлами высоких параметров для коррекции качества котловой воды используется метод фосфатирования. При фосфатировании котловой воды создаются условия, при которых котловая вода имеет большую буферную емкость, что позволяет поддерживать стабильные значения рН, в частности при местном упаривании. Кроме того, образуется твердая фаза (гидроксилаппатит), который не отлагается на поверхностях нагрева в виде отложений, а находится в виде шлама удаляемый из барабана котла с продувкой.

Как правило, контроль за качеством котловой воды производится вручную, что не позволяет оперативно реагировать на отклонение отдельных показателей качества воды от нормируемых значений. В частности, передозировка фосфатов в котловую воду может привести к образованию не гидроксилаппатита, а Са3(Р04)2, который отлагается на поверхности труб. Поэтому возникает вопрос об использовании приборов автоматического химического контроля для контроля за качеством котловой воды, в частности, за рН и удельной электропроводностью. Можно предположить, что существует взаимосвязь между такими показателями качества воды, как удельная электропроводность, рН и концентрация фосфатов. Установление такой зависимости позволит создать систему для автоматического дозирования фосфатов по удельной электропроводности и значению рН. Поэтому основная задача данной работы состояла в изучении влияния концентрации фосфатов в котловой воде чистого и соленого отсеков на рН и удельную электропроводность.

Целью диссертационной работы является разработка методики и схемы автоматического дозирования фосфатов в барабан котла, в зависимости от нагрузки и качества питательной воды для повышения надежности работы парового котла, оптимизации расхода реагента при коррекционной обработке котловой воды и предотвращению образования кальций и железо фосфатных отложений.

Для достижения указанной цели в работе решается ряд задач:

1. Выполнение исследований по изучению влияния изменения нагрузки котла и электропроводности питательной воды на электропроводность котловой воды.

2. Экспериментальные исследования оценки концентрации фосфатов по изменению электропроводности и рН воды.

3. Разработка методики, которая связывает изменение концентрации фосфатов, поступающих для коррекционной обработки котловой воды чистых и солевых отсеков от изменения нагрузки барабанного котла.

4. Разработка и реализация методики по контролю за концентрациями фосфатов при автоматическом дозировании их в барабан котла различных параметров, в зависимости от нагрузки.

5. Составление схем и алгоритмов позволяющих осуществлять автоматическое дозирование фосфатов в барабан котла в зависимости от нагрузки.

Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечивается использованием в работе фундаментальных закономерностей технической термодинамики и теории тепломассообмена, применением достоверных и широко апробированных методик теоретических исследований характеристик энергетического оборудования, соответствием полученных

значений исследуемых параметров с данными других авторов, опубликованными в научно-технических изданиях.

Научная новизна работы представлена:

• установлением зависимости влияния режимных параметров на поведение корректирующих реагентов используемых для обработки котловой воды в парогенерирующих установках;

• исследования, проведенные в данной работе, показали, что изменение концентраций фосфатов в котловой воде барабанных котлов в первую очередь зависит от изменения нагрузки блока;

• выявлением функциональные зависимостей влияния тепло -технических параметров барабанных котлов на изменение концентраций фосфатов в объеме барабанного котла.

• впервые выведены закономерности оценки концентраций фосфатов в котловой воде по ее электропроводности, на основе которых разработана методика автоматического дозирования их в барабан котла.

• впервые создан алгоритм автоматического дозирования фосфатов в зависимости от расхода и качества питательной воды.

Практическая значимость работы.

Настоящая работа позволила создать методику и схему автоматического дозирования фосфатов в зависимости от расхода и качества питательной воды. Приведенные схемы и алгоритмы автоматического дозирования фосфатов позволяют снизить расход этого реагента. Предложенные подходы по автоматизации дозирования фосфатов в барабанный котел, также, могут быть использованы, для коррекционной обработки теплоносителя других парогенерирующих установок, в частности

для коррекции водно-химического режима второго контура АЭС с ВВЭР и ПГУ.

Личный вклад автора в работу Состоит в разработке методики исследования и проведении лабораторных и промышленных экспериментов; непосредственном участии в экспериментах по установлению функциональных зависимостей влияния концентраций фосфатов на электропроводность и рН котловой воды в зависимости от расхода и качества питательной воды; внедрении результатов исследований в составление схем и алгоритмов позволяющих автоматизировать процесс дозирования фосфатов в барабан котла.

Апробация результатов работы

Результаты работы докладывались

1. на двадцать первой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (МЭИ, Москва, 2015г.);

2. на двадцать второй международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (МЭИ, Москва, 2016г.);

3. на семинарах кафедры Тепловых электрических станций (МЭИ, Москва, 2014 - 2016 гг.).

Публикации. Материалы, отражающие содержание диссертационной работы и полученные в ходе ее выполнения, представлены в 5 публикациях, в том числе в 2-х статьях в журналах, входящих в перечень ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы. Основной материал изложен на 128 страницах машинописного текста, включает 40 рисунков, 13 таблиц. Список литературы включает 82 наименований.

На защиту выносятся

1. Математические модели изменения концентрации фосфатов в зависимости от нагрузки барабанных котлов различных параметров;

2. Влияния изменения нагрузки барабанного котла на физико-химические показатели качества котловой воды, в частности на концентрации фосфатов;

3. Функциональные зависимости влияния концентрации фосфатов на рН и электропроводность котловой воды в зависимости от нагрузки котла;

4. Методика измерения концентрации фосфатов по показаниям электропроводности и рН;

5. Алгоритм автоматического дозирования фосфатов в барабан котла в зависимости от расхода и качества питательной воды.

Глава 1

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПОВЕДЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ В КОТОЛОВОЙ ВОДЕ И МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ

1.1 Типы фосфатных водно-химических режимов

Использование фосфатов для обработки котловой воды началось более 70 лет тому назад и в настоящее время примерно 65 % барабанных котлов работает на фосфатном водно-химическом режиме [1]. Фосфатирование котловой воды производится для решения двух проблем: снижение образования отложений в котле и поддержание рН на требуемом нормами уровне.

На тепловых электростанциях используются различные модификации фосфатного водно-химического режима, которые различаются по концентрациям фосфатов и по соотношению №: P04 в воде. На рис. 1.1. приведена диаграмма различных фосфатных водно-химических режимов в соответствии с классификацией EPRI [2]: равновесного (РФР), который характеризуется соотношением Na:P04 = 3; конгруэнтного (КФР), при котором соотношение Na:P04 изменяется в диапазоне 2,6 - 2,8; фосфатного (ФВР), при котором в котловой воде поддерживаются высокие концентрации фосфатов и в котлах имеется большое количество отложений.

Несмотря на большой опыт эксплуатации котлов при фосфатном водно-химическом режиме, на большом количестве электростанций имеются проблемы при реализации этого режима, а именно, хайд-аут фосфатов при изменении нагрузки; образование отложений на теплопередающих поверхностях; кислотно-фосфатная коррозия и водородное охрупчивание.

Рис.1.1. Диаграмма фосфатных ВХР

Известно, что при изменении нагрузки котла наблюдается процесс хайд-аута фосфатов, который сопровождается изменением концентрации фосфатов в котловой воде, рН и удельной электропроводности. На рис.1.2. приведены данные, показывающие изменение рН и удельной электропроводности котловой воды от нагрузки для котлов высокого и низкого давлений [2]. Из приведенных данных, для котла давлением 13,4 МПа, следует, что при повышении нагрузки рН котловой воды и удельная электропроводность повышались, при этом концентрация фосфатов снижалась. Следует отметить, что приведенные на рис.1.2. данные относятся к барабанному котлу с одноступенчатым испарением.

Обобщенные данные о влиянии нагрузки на концентрацию фосфатов в котловой воде, удельную электропроводимость и рН, полученные на большом количестве тепловых электростанций, приведены на рис.1.3. [1] .

В настоящее время установлено, что снижение рН котловой воды до 7 -8 при пуске котлов приводит к усилению коррозионных процессов, являющихся причиной разрыва труб [4,5].

Анализ данных, приведенных в [6] показывает, что 90 % барабанных котлов США, работающих при соотношении Na/PO4 равном 2,6 - 2,8, имеет место явление хайд-аут фосфатов; и как результат - более 60 % обследованных котлов имеют коррозионные повреждения.

Для того чтобы поддерживать рН и концентрацию фосфатов в диапазоне значений, соответствующих нормативным документам, при переменных нагрузках на ряде ТЭС производится дозирование одной из кислых солей, в основном, Na2HPO4.

В ходе обследования барабанных котлов, работающих при фосфатном водно-химическом режиме в США, было установлено, что основной причиной разрушения котельных труб является кислотно-фосфатная

коррозия, развитие которой является следствием процессов хайд-аута и дозирования кислых фосфатов при увеличении нагрузки. Кислотно-фосфатной коррозии обычно подвержены те зоны котла, где нарушено ламинарное течение воды и образуются отложения, состоящие из продуктов коррозии, которые поступают из конденсатно-питательного тракта. Повреждения всегда имеют место на огневой стороне труб. На поверхности металла обычно под слоем отложений образуются язвы, заполненные отложениями: слой отложений, прилегающий к поверхности труб, имеет белую или серую окраску - основным компонентом этого слоя является марицит (NaFeP04); внешний слой, контактирующий с водой, имеет темную окраску и в основном состоит из продуктов коррозии железа и меди.

При кислотно-фосфатной коррозии происходит разрушение защитной пленки магнетита в результате ее растворения в кислой среде, как правило, под слоем отложений. На рис.1.4. схематически показано развитие механизма кислотно-фосфатной коррозии. Нарушение потока воды, контактирующей с поверхностью трубы, может зависеть от многих факторов и усугубляется наличием местного перегрева, вызванного забросом факела, разрегулировкой горелок или быстрым переходом на другой вид топлива. Следует отметить, что на данном этапе защитная пленка магнетита еще существует.

При возникновении хайд-аута фосфатов (рис.1.3.) в процессе увеличения нагрузки или повышения давления и при компенсации хайд-аута путем поддозировки моно- и/или динатрийфосфата, кислотно-фосфатный раствор начинает концентрироваться в отложениях в локальных местах паровой подушки.

В процессе концентрирования растворы становятся коррозионно-агрессивными, что приводит к растворению защитной пленки магнетита и/или материала труб. Продуктом реакции является марицит:

2 №2Ш04 + Fe + 0,5 02 ^ NaFeP04 + + H20

2 Na2HP04 + FeзP04 ^ NaFePO4 + NaзP04 + Fe20з + H20

3 NaH2P04 + FeзP04 ^ 3 NaFePO4 + 0,5 02 + ^0

( 1.1 ) ( 1.2 ) ( 1.3 )

Рис.1.2. Влияние нагрузки на рН и электропроводность котловой воды

Рис.1.3. Влияние изменения нагрузки на хайд-аут и возврат фосфатов

Рис.1.4. Развитие механизма кислотно-фосфатной коррозии

Как только на поверхности труб образуется локально-коррозионная среда, начинается образование язв, которые заполняются отложениями. Если условия эксплуатации остаются постоянными, утонение трубы продолжается, и когда местное напряжение оказывается больше прочности оставшегося материала, труба рвется.

Процесс коррозии можно приостановить путем проведения химических промывок и оптимизации водно-химического режима с тем, чтобы исключить ввод моно- и ди-натрийфосфата.

В ряде случаев на тепловых электростанциях при конгруентном фосфатном водно-химическом режиме, т.е. при соотношении № : P04 равном 2,6 - 2,8 наблюдалось водородное охрупчивание металла [1,4] .

Водородное охрупчивание наблюдается на тех участках труб, где имеются условия для локального снижения рН; этому процессу способствует наличие отложений, особенно с высокой пористостью, в которых концентрируются примеси, содержащиеся в котловой воде. В первую очередь это относится к хлоридам и сульфатам.

На рис.1.5. приведены зависимости, показывающие оптимальный уровень хлоридов в котловой воде при КФР и ФР. Следует отметить, что имеется большое различие в концентрациях хлоридов при указанных типах фосфатных водно-химических режимах [1].

Анализ имеющихся литературных данных показывает, что оптимальным водно-химическим режимом при дозировании фосфатов является режим при дозировании фосфатов в соотношении №^04 = 3.

В реальных условиях отмечаются технологические трудности при дозировании фосфатов, в частности, неравномерность распределения фосфатов в объеме котловой воды.

Контроль за концентрацией фосфатов производится ручным методом, что не дает возможности оценить реальную концентрацию фосфатов в определенный момент времени и оперативно влиять на их содержание в котловой воде. Передозировка или не до дозировка фосфатов отрицательно влияют на качество воды, и, следовательно, на процессы коррозии и образования отложений.

Давление, Р$1Э

Рис.1.5. Концентрация хлоридов в котловой воде в зависимости

от давления при КФР и ФР

1.2. Методы контроля за качеством теплоносителя

Нарушения норм водно-химического режима энергоблоков с барабанными котлами связанны, 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 измерения или косвенного (расчетного) определения соответствующих показателей. Опыт подтверждает, что надежность работы энергетического оборудования, в том числе поверхностей нагрева, находится на высоком уровне именно на тех ТЭС, где больше внимания уделяется внедрению системы химико-технологического мониторинга (СХТМ) и поддержанию ВХР на должном уровне. СХТМ предназначена, во-первых, для оперативного комплексного автоматизированного контроля и анализа состояния ВХР и, во-вторых, для диагностики и прогнозирования нарушений водно-химического режима энергоблока во всех режимах его работы, включая пуски и остановы. Первое назначение обеспечивается приборами автоматического химконтроля с высокой разрешающей способностью, желательно простых в эксплуатации (надежных) и недорогих. Второе назначение СХТМ может быть обеспеченно использованием математических моделей ионных равновесий в теплоносителе конденсатно-питательного тракта энергоблока (КПТ).

В настоящее время, несмотря на обилие автоматических анализаторов на приборном рынке России, доступными по цене и надежными в промышленной эксплуатации остаются кондуктометры и рН-метры, что заставляет строить системы химического мониторинга, прежде всего, на их основе. Диагностические алгоритмы нарушений ВХР требуют надежной

измерительной базы и в настоящее время часто не дают достоверной информации о состоянии ВХР, особенно на ранней стадии развития нарушения.

1.3. Математические модели поведения примесей

Настоящее время разработаны нестационарные математические модели распределения концентрации натрия по тракту применительно к энергоблоку с котлом с естественной циркуляцией на основе уравнений материального баланса (1.4). Для разработки данной математической модели выбрались концентрация натрия по следующим причинам:

натрий - реперная примесь, поступающая с присосами охлаждающей воды в конденсаторе;

• ионы натрия поступают с добавочной водой в результате проскока через ионитные фильтры;

• концентрация ионов натрия нормируется по ПТЭ в питательной воде и насыщенном паре.

Уравнения материального баланса для конденсатора, деаэратора, котла по концентрации натрия представлены в следующем виде:

Мк • = Д • Ск + Бхю • + Впр (г) • С„р + вгр п • С^ - пкк • Скк(г), (1.4)

где Мк - масса воды в конденсаторе, кг; Скк (г) - изменение во времени концентрации примеси в основном конденсате, мкг/кг; Д - расход пара, поступающего в конденсатор, кг/с; С - концентрация примеси в паре, поступающем в конденсатор, мкг/кг; Дво - расход добавочной воды, поступающей из ХВО, кг/с; - концентрация примеси в добавочной воде

из ХВО, мкг/кг; Б (г) - изменение во времени присосов охлаждающей воды, кг/с; Спр - концентрация примеси в присосах охлаждающей воды, мкг/кг; - расход конденсата греющего пара, поступающего из ПНД, кг/с; -концентрация примеси в конденсате греющего пара из ПНД, мкг/кг; -расход основного конденсата, кг/с.

с_(г) йг

мд•—^ = Б6 • с6 + (Бтурб + Б

собств ) • Стурб + Б пнд -4 • Скк (г) - Бш • Сш (г), (1.5)

где Мд - масса воды в деаэраторе, кг; Сяв(г) - изменение во времени концентрации примеси в питательной воде, мкг/кг; Бб - расход конденсата греющего пара из ПВД, кг/с; сб - концентрация примеси в конденсате греющего пара из ПВД, мкг/кг; - расход пара из отбора турбины, кг/с; С^ - концентрация примеси в паре отбора турбины, мкг/кг; Бпнд_А - расход теплоносителя, поступающего из ПНД-4, кг/с; Всобсте - расход рабочего тела, возвращаемого в деаэратор, от потребителей собственных нужд, кг/с; -расход питательной воды, кг/с.

Мп • = Бт • Ст (г) - Б0 • (Кр + о) • Сг (г) - БпРОд • Сг (г), (1.6)

где Мпг - масса воды в котле, кг; Спг(г) - изменение во времени концентрации примеси в котловой воде, мкг/кг; Б - расход пара на турбину, кг/с; Б -расход продувочной воды, кг/с; Кр - коэффициент распределения примеси между водой и паром; о - влажность пара.

Аналитические решения уравнений (1.7-1.9) при ступенчатом возмущении в случае изменения присосов охлаждающей воды в

конденсаторе представлены следующим образом, и представлены уравнениями 1.7-1.9:

С Б ■ С + Б ■ С + В ■ С С -—■

Скк (0 = ^ ■ Впрт+ к к " " - сП~ ■ (Бпрг- Бпр0) ■ еМк ; (1.7)

-4

Г) В ■ С + С ■ (В + В ) Г) -—

С (А — Впнд-4 /-< , 6 Сб Стурб ( турб с^сте) В пнд-4 /' \ Мд . /1 0\

Спе) _ ■ Сккт + ^ ^ ' (Сккт Скк0) 'е ; (1.8)

пе пе пе

С ■ В В ■ (С - С ) - ) ■*

£ /у\ _ _ пет пе___пет ^ пе0/ ^ Мпг / ^

" () " Во ■ (Я, +©) + Впрод " Во ■ +©) + Эпрд ' . ( . )

Уравнение для расчета концентрации примеси в паровой фазе барабана котла имеет следующий вид:

Спар (*) = С^ (*) ■ (Кр +ш). (1.10)

В основном на практике рассматривают случай ступенчатого изменения присосов охлаждающей воды в конденсаторе. Это связанно с возникновением аварийной ситуацией, например, при разрыве трубок конденсатора. В результате расчета определяются изменения концентрации натрия в основном конденсате, питательной воде, котловой воде и насыщенном паре во времени.

Расчет выполнен для энергоблока с котлом с естественной циркуляцией типа ТГМЕ-464 и турбиной Т-110-120/130. На рис. 1.6-1.9 представлены результаты моделирования переходных процессов, протекающих в каждом из основных элементов энергоблока.

Следует отметить, что с точки зрения оперативного персонала ТЭС представляют интерес прогнозируемые расчетные значения содержания натрия по тракту обусловленные внезапными присосами охлаждающей воды

в конденсаторе. Скорость переходного процесса в значительной степени зависит от типа элемента конденсатно-питательного тракта.

В (рис.1.10) представлены данные по исследованию влияния экспоненциального изменения концентрации натрия на переходные процессы в основных элементах энергоблока и представлены аналитические решения уравнений (1.5, 1.6) с учетом экспоненциальных изменений концентраций натрия в основном конденсате и питательной воде.

Из данных (рис.1.10) дан сравнительный анализ кривых при ступенчатом и экспоненциальном воздействиях по содержанию натрия в основном конденсате.

времл, час

Рис. 1.6. Изменение во времени концентрации натрия в основном конденсате при изменении присосов охлаждающей воды в конденсатор.

время, ч

Рис. 1.7. Изменение во времени концентрации натрия в питательной воде при изменении концентрации натрия в основном конденсате.

И 250 -1-1-1-1

§ 0 10 20 30 40

время, ч

Рис. 1.8. Изменение во времени концентрации натрия в котловой воде: 1- при расходе продувки 0,5%; 2 - при расходе продувки 2% при изменении концентрации натрия в питательной воде.

время, ч

Рис. 1.9. Изменение во времени концентрации натрия в насыщенном паре: 1-при расходе продувки 0,5%; 2 - при расходе продувки 2% при изменении концентрации натрия в котловой воде.

Проведенные расчетные исследования, представленные в (рис.1.10), позволяют установить, что учет экспоненциального изменения концентрации натрия в основном конденсате ведет к значительному изменению времени протекания переходного процесса в питательной воде (рис. 1.10, кривая 2).

Изучение поведения гидразина в пароводяном тракте, представленное в (рис.1.10) показало, что следы гидразина остаются в котловой воде, и он не разлагается полностью. В связи с этим была разработана нестационарная математическая модель распределения концентрации гидразина в котловой воде барабанного котла, которая базируется на аналитическом решении дифференциального уравнения баланса:

СЛО _

^ ^пв ^ пег V / ^0 ^ 1 ^ пгг V / ^пр V/ ^ пгг V / ±у± „ ^ пгг V1 / ^^

М, • К2 • Спгг «),

Мк = Д. • С пе, «) - О, • (К + р) • С„ «) - Ц„ Ц) • С,,, «) - М „ • К1 • С,,, Ц) -

где С^ (*) - изменение во времени концентрации гидразина в котловой воде, мкг/кг; Сив г(0 - изменение во времени концентрации гидразина в питательной

воде, мкг/кг; Кв - коэффициент распределения гидразина; р = —; К -

о

константа скорости термолиза гидразина, 1/с; К2 - константа скорости комплексообразования, 1/с.

В случае ступенчатого изменения концентрации гидразина в питательной воде решение уравнения (1.8) примет следующий вид:

Спгг () т-. /т^ . ч . вг . /гл . тг ч , .г + (Спег0 Спегт)

С ■ Б

^ттигт ТТЪ__// ■

00 ■ (Кв + р) + В + (К + К2)■ мк 1 пег0 Спегт;

(1.12)

в - + К*

■ е .

В ■ (кв + р)+в„р + ( к + к 2) ■ м.

На рис. 1.11 представлено изменение концентрации гидразина в котловой воде во времени при различных расходах продувки.

Результаты расчета распределения концентрации гидразина в объеме котла показали, что значение концентрации гидразина и время пребывания гидразина не зависят от расхода продувки, так как определяющими факторами являются комплексообразование и термолиз.

Следует отметить, что на сегодняшний момент нет математического описания поведения фосфатов в котловой воде барабанных котлов и, как следствие этого нет алгоритмов и схем автоматического регулирования дозирования фосфатов.

35"

30-

25- /Г 1

20- -1— -1-1-1

время, ч

Рис. 1.10. Сравнение кривых разгона концентраций натрия в питательной

воде: 1 - при ступенчатом изменении концентрации натрия в основном конденсате; 2 - при экспоненциальном изменении концентрации натрия в

основном конденсате.

-1-1-1-1

О 0.05 0.1 0.15 0.2

время, ч

Рис.1. 11. Изменение во времени концентрации гидразина в котловой воде: 1-при расходе продувке 0,5 %; 2 - при расходе продувке 2 % при ступенчатом изменении гидразина в питательной воде.

На рис. 1.12. - 1.15. приведены функциональные зависимости изменения удельной электропроводности и рН от концентрации фосфатов в котловой воде чистых и соленых отсеков.

Обработка экспериментальных данных проводилась методом наименьших квадратов [74]. Проводились 3 вида аппроксимаций - линейная Щх), квадратичная - 12(х) и аппроксимация с помощью степенной функции -О(х). В результате математической обработки было получено, что итоговая зависимость удельной электропроводности от концентрации фосфатов в котловой воде чистых отсеков (%ч.о.) является линейной и выражается уравнением (рис. 1.12.):

Хч.о. = 1, 286 + 5,285^- (1.13)

Для котловой воды соленых отсеков аналогичная зависимость также имеет линейный характер, но численные значения для правого и левого солевых отсеков отличаются (рис. 1.13.):

правый отсек: х„.о=9,501-е080! - 4,881 (114)

Р03

левый отсек: х ¡?.о=21,43^ С0-5!?-18,415 (115)

РО4

Функциональные зависимости рН от концентрации фосфатов в котловой воде чистого и соленого отсеков имеют более сложный характер. Если для чистых отсеков они могут быть с некоторой степенью приближения приняты прямолинейными (рис. 1.14.), то для соленых отсеков эти зависимости имеют параболический характер (рис. 1.15.).

X

к • • •

ОД

ад од

2 -

X

а

к

• • •

ОД

ОД

ОД

9 -

8.8 -

8.6 -

0.5

1.5

0.5

1.5

Р , X Сро4

Р, X Сро4

Рис. 1.12. Функциональные зависимости изменения рН и удельной электропроводности (Х, мкСм/см) от концентрации фосфатов (Сро43-,

-5

мг/дм ) в чистом левом отсеке.

к

• • •

ОД)

* ад

ОД)

6 -

2 -

9.2 -

к

• • •

ад 9

X

Л ад °(х) 8.8

8.6

0.5

1.5

0.2

0.4

0.6

Р, х Сро4

Р, х Сро4

Рис. 1.13. Функциональные зависимости изменения рН и удельной электропроводности (Х, мкСм/см) от концентрации фосфатов (Сро43-, мг/дм3) в чистом правом отсеке.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Аунг Мьо Кхин, 2017 год

Список литературы

1. Dooley B., McNaughton W. Appropriate Controls for Phosphate Boiler Water Treatments to Avoid Acid Phosphate Corrosion and Hydrogen Damage. Power Plant Chemistry, 2001, v.3, p. 127-134.

2. Дули Б. Значение защитной оксидной пленки для предотвращения повреждений котельных труб на тепловых электростанциях. Автореферат докторской диссертации, Москва, МЭИ, 1996 г.

3. Hui Siu-Kuen, Yuen Chun-Pang. The Development of the Equilibrium Phosphate Treatment of the HRSC Power Plant Chemistry, 2000, v.2, №6, p. 399-344.

4. Dooley B., McNaughton W. Boiler Tube Failures: Theory and Practice. V.2: Water-Touched Tubes,1996, EPRI, Palo Alto, CA.EPRI TR 105261-V2.

5. Dooley B., Paul Z. Phosphate Chemistry and Corrosion Fatigue. Int. Water Conference, Pittsburg, PA, 1995, IWC, p. 95-117.

6. Fourth Int. Conference on Cycle Chemistry in Fossil Boilers., 1994, EPRI, Palo Alto, CA, TR-104502.

7. Dooley B., McNaughton W. Boiler Tube Failures: Theory and Practice. V.1: Boiler Tube Fundamentals. EPRI, 1996.

8. Dooley B., Shields K. Cycle Chemistry for Conventional Fossil Plants and Combined Cycle/HRSGs. Power Plant Chemistry 2004, 6(3).

9. Федоров А.И. Исследование гидравлики и распределение примесей в циркуляционных контурах и барабане (чистый отсек) котла высокого давления // Теплоэнергетика. 2004. № 2 С. 52—57.

10. Федоров А.И. Влияние конструкции и состояния внутри котловых устройств на надежность работы барабанных котлов. Водно-химические режимы и водоподготовка на ТЭС //Научно-технический семинар. М.: ВТИ. 2004. С. 125-143.

11. Котельные установки / Под ред. Э.И. Ромма. М-Л.: ГЭИ, 1946. Т. 2.

12. Холодовекий Г.Е. Расчет схем ступенчатого испарения в котлах с естественной циркуляцией, М-Л.: АН СССР, 1948.

13. Маргулова Т.Х. Методы получения чистого пара. М-Л.: ГЭИ, 1953.

14. Кот А .А. Водный режим паровых котлов. М-Л.: ГЭИ, 1960.

15. Водный режим тепловых электростанций (обычных и атомных)/ Под ред. Т.Х. Маргуловой М-Л.: Энергия, 1965.

16. Федоров А.И. Методика расчета трехступенчатой схемы испарения котловой воды барабанных котлов // Электрические станции. 1997. № 11 С. 10—12.

17. Федоров А.И. Рекомендации (технические предложения) по переводу барабанных котлов на пониженные параметры пара. М.: СПООРГРЭС, 1998.

18. Сутоцкий Г.П. Водный режим промышленных котельных и теплоутилизационных установок // В сб. Водный режим и водоподготовка на промышленных ТЭЦ. М.: БТИ, 1967. Вып. 5. С. 38—79.

19. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. М.: Энергия, 1976.

20. Левич В.Г. Физико-химическая гидродинамика. М.: АН СССР, 1952.

21. Кафаров В.В. Основы массопередачи. М.: Высшая школа, 1979.

22. Трембовля В.И., Фингер Е.Д., Авдеева А.А. Теплотехнические испытания котельных установок. М.: Энергоатомиздат, 1991.

23. Щеткин В.С. Методические указания по испытаниям естественной циркуляции в энергетических котлах (МУ 34-70-174-87). М.: СПО Союзтехэнерго, 1988.

24. Пржиялковский М.М. Циркуляция воды в паровых котлах и методы ее исследования. М.: Энергия, 1967.

25. Оснащение паровых стационарных котлов устройствами для отбора проб пара и воды. Методические указания РД 24.031.121-91.

26. Федоров А.И. Анализ причин повреждений экранных труб поверхностей нагрева котла ТПЕ-208 // Электрические станции. 2003. №4. С. 41-46.

27. Гидравлический расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) / О.М. Балдина В.А. Локшина Д.Ф. Петерсон и др. М.: Энергия, 1979.

28. Федоров А.И. Исследование причин поврежденний экранных труб выносного солевого отсека котла ТПЕ-208 энергоблока 210 МВт // Теплоэнергетика. 2003. №4. С. 17-22.

29. Федоров А.И. Рекомендации по наладке внутрикотловых сепарационных устройств барабанных котлов. М.: ОРГРЭС, 2001.

30. РД 24.130.04-88. Проектирование паропромывочных устройств паровых стационарных котлов. Методические указания. М., 1989.

31. ОСТ 108.030.03-83. Циклоны выносные паровых стационарных котлов. Типы. Основные параметры. Конструкции и размеры. Технические требования. Л.: НПО ЦКТИ, 1984.

32. Федоров А.И., Бузников Е.Ф., Масловский Г.В. Результаты исследования двухступенчатого выносного циклона со сферической вставкой // Теплоэнергетика. 1988. № 9. С. 51-55.

33. РД 24.031.121-91. Оснащение паровых стационарных котлов устройствами для отбора проб пара и воды. Методические указания. СПб.: НПО ЦКТИ, 1993.

34. Комплекс регистрации и анализа технологических величин / Ю.С. Тверской, А.В. Мурин, С.А. Таламанов и др. // Электронный журнал. Новое в Российской энергетике. 2001. № 11. С. 25-30.

35. Опыт применения комплекса анализа и регистрации сигналов при проведении теплотехнических испытаний парового барабанного котла / Ю.С. Тверской, А.И. Федоров, А.В. Голубев и др. // Тез. докл. междунар. науч -техн. конф.: Состояние и перспективы развития электротехнологии (Х Бенардосовские чтения). Иваново, 2001.

36. Щеткин В.С. Испытание циркуляции в боковом и заднем экранах головного газоплотного котла БКЗ-420-140НГМ // Электрические станции. 1978. № 3. С. 21-24.

37. Федоров А.И. Исследование циркуляции в мощном паровом контуре, замкнутом на выносной циклон // Электрические станции. 1992. № 2. С. 14-21.

38. Федоров А.И. Исследование гидравлических характеристик выносных циклонов с тангенциальным вводом пароводяной смеси // Электрические станции. 1993. № 11. С. 2-8.

39. Гидравлический расчет котельных агрегатов. Нормативный метод / Под ред. В.А. Локшина и др. М.: Энергия, 1978.

40. Маргулова Т.Х. Рациональное конструктивное оформление, методика расчета и перспективы применения схем ступенчатого испарения с выносными циклонами (Техническая информация). М.: МЭИ, 1983.

41. Маргулова Т.Х. О расчетах водного режима в отношении чистоты пара. - Теплоэнергетика, 1955, № 3.

42. ОСТ 108.030.03-83. Циклоны выносные паровых котлов стационарных. НПО ЦКТИ, 1983.

43. ОСТ 108.838.10-80. Циклоны выносные котлов низкого и среднего давления. НПО ЦКТИ, 1980.

44. Федоров А.И., Бузников Е.Ф. К гидродинамике паровых безбарабанных контуров. - Теплоэнергетика, 1989, № 1.

45. А. с. 91405 СССР. Безбарабанный водотрубный котел с естественной циркуляцией / М. А. Стырикович, Е. Ф. Бузников.

46. Серков А. Г., Алексеев И. П., Демянеико Н. Г. Безбарабанный котел-утилизатор самонесущей конструкции // Промышленная энергетика. 1986. № 9. С. 30-32.

47. Федоров А. И., Бузников Е. Ф. Результаты испытаний опытного пароводогрейного безбарабанного котла КВП 40/30 // Электрические станции. 1985. № 6. С. 30-34.

48. Федоров А. И., Бузников Е. Ф. Испытание циркуляции парового контура пароводогрейного котла // Электрические станции. 1985. № 10. С. 14-19.

49. Кошельков В. В., Федоров А. И., Берсенев А. П. Результаты испытаний головного пароводогрейного котла типа КТК-100 // Электрические станции, 1985. № 12. С. 23-27.

50. Федоров А. И., Бузников Е. Ф. Реконструкция двухступенчатого выносного циклона // Энергетик. 1985. № 3. С. 23-25.

51. Сорокин Ю. Л., Осипов А. М. Допустимые нагрузки сепарирующих устройств парогенераторов АЭС // Тр. ЦКТИ. 1971. Вып. 108.

52. Акопьянц Б. Е. Повышение эффективности выносных сепараторов пара и надежности циркуляционных контуров котлов низкого давления: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л., 1972.

53. А. с. 1125438 СССР. Выносной центробежный сепаратор пара / Е. Ф. Бузников, А. И. Федоров, А. А. Верес и др. // Открытия. Изобретения. 1984, № 43.

54. Федоров А. И., Бузников Е. Ф. Результаты испытаний опытного пароводогрейного безбарабанного котла КВП 40/26 // Электрические станции. 1985. № 6.

55. Локшин В. А. Технические характеристики трубок для измерения расхода жидкости. - Теплоэнергетика, 1954.

56. Федоров А. И. Исследование работы рециркуляционных труб в контурах, замкнутых на выносные циклоны. - Электрические станции, 1991, № 10.

57. Повышение циркуляционной надежности типового выносного отсека котлов ТП-230-2 / Батенко В. Ф., Кувшинов Г. И. и др. М. - Л.: ОРГРЭС, 1960, вып. XXI.

58. ОСТ 108.020.03-75. Циклоны выносные котлов паровых стационарных. ЦКТИ, 1975.

59. Кемельман Д. И. Линейная сепарация влажного пара. М.: Энергоиздат, 1982.

60. Агеев А. Г., Карасев В. Б., Ильин А. М. Исследование центробежных сепараторов в контуре принудительной циркуляции. -Энергомашиностроение, 1971, № 11.

61. Акопьянц Б. Е. Использование расслоенного режима течения пароводяной смеси для улучшения условий работы парогенераторов низкого и среднего давления. - Энергомашиностроение, 1978, № 11.

62. Хьюнт Дж., Холл-Тейлор Н. Кольцевые двухфазные течения. Пер с англ. М.: Энергия, 1974.

63. Теплопередача в двухфазном потоке / Под ред. Д. Баттерворса и Г. Хьюитта. Пер. с англ. М.: Энергия, 1980.

64. Сорокин Ю. Л., Пушкина О. Л. О режимах течения газожидкостных смесей. - Тр. ЦКТИ, 1964, вып. 47.

65. Кутепов А. М. Стерман Л. С., Стюшин Н. Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании, 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1983.

66. Вопросы механики вращающихся потоков и интенсификация теплообмена в Я. Э. У. / Каменьщиков Ф. Т., Решетов В. А., Рябов А. И. и др. М.: Энергоатомиздат, 1984.

67. Сепарационные устройства АЭС / Агеев А. Г., Карасев В. Б., Серов И. Т., Титов В. Ф. М.: Энергоиздат, 1982.

68. Гидравлический расчет котельных агрегатов (Нормативный метод). М. - Л.: Энергия, 1973.

69. Сухарев Е.И. Влияние структуры пароводяной смеси на гидродинамические характеристики сопротивлений циркуляционных контуров паровых котлов. - Электрические станции, 1960, № 12.

70. Лопатин Б.А. Теоретические основы электрохимических методов анализа. Учебное пособие для ун-тов. М.: Высшая школа, 1975.

71. Бухаров Д.Г., Шавыкин А.В. Программно-аппаратный комплекс для сбора информации и автоматизации производственных процессов на базе приборов серии ИТ-2100 и программы «рНргош» // Вестник МЭИ. 2006. № 4.

72. Бухаров Д. Г., Зонов А. А., Шавыкин А. В. Промышленный бесконтактный кондуктометр ИТ - 2201 для контроля электрической проводимости теплоносителя. М.: Новое в Российской электроэнергетике. 2008. № 12. С 33 - 38.

73. Петрова Т. И., Кашинский В. И., Чернышов Е. В., и др. Исследование влияния концентраций фосфатов в котловой воде на электропроводность и рН.// Теплоэнергетика № 7. 2007 г. М. С. 6-9.

74. Костомаров Д.П. Вводные лекции по численным методам, М.: Логос, 2004.

75. Ларин Б.М., Бушуев Е.Н. Основы математического моделирования химико-технологических процессов обработки теплоносителя на ТЭС и АЭС. - М.: Изд. дом МЭИ, 2009. - 310 с.

76. Дули Б. Значение защитной оксидной пленки для предотвращения вращения повреждений котельных труб на тепловых электростанциях. автореф. дис. д-ра техн. наук. - М., 1996.

77. Кострикин Ю.М. Инструкция по анализу воды, пара и отложений в теплосиловом хозяйстве. М.: Энергия, 1967.

78. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации, СПО ОРГРЭС, АО «Энергосервис», М., 1996.

79. Воронов В.Н., Краснорядцев И.М. Проблемы математического моделирования теплогидравлических и водно-химических процессов в

парогенераторах АЭС с ВВЭР // Теплоэнергетика. - 1990. - №10. - С. 24-28.

80. Шепелев А.А., Краснорядцев И.М., Воронов В.Н. Влияние температурной неравномерности в объеме парогенераторов АЭС с ВВЭР на эффективность дозировки комплексонов в питательную воду // Теплоэнергетика. 1988. № 12. С. 61-63.

81. Лабунцов Д.А. Вопросы теплообмена при пузырьковом кипении жидкости // Теплоэнергетика. 1972. № 9. С. 14-18.

82. ОСТ 95 10310-88. Устройства внутрикорпусных сепараторов пара АЭС с реакторами типа РБМК.