Совершенствование химконтроля и диагностики нарушений водно-химического режима барабанного котла высокого давления тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.14, кандидат технических наук Еремина, Наталья Александровна

• Еремина, Наталья Александровна
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Еремина, Наталья Александровна

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА. ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Проблемы водно-химического режима и химконтроля барабанных котлов высокого давления.

1.2. Химконтроль конденсатно-питательного тракта.

1.3. Методы косвенных измерений концентраций ионных примесей по результатам измерений рН и электропроводности.

1.4. Задачи исследования.

2. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДОВ ХИМКОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ И НАРУШЕНИЙ ВХР КОНДЕНСАТНО-ПИТАТЕЛЬНОГО ТРАКТА И КОТЛА.

2.1. Методы химконтроля и диагностики ВХР котла.

2.2. Использование измерений рН и электропроводности для повышения информативности автоматизированного химконтроля за питательной водой и конденсатом.

2.2.1. Измерение и расчет электропроводности и величины рН питательной воды энергоблоков с барабанными котлами.

2.2.2. Использование метода химконтроля пробы и ее Н-фильтрата.

2.3. Погрешность расчета концентраций.

2.4. Выводы.

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ИОННЫХ РАВНОВЕСИЙ В КОТЛОВОЙ ВОДЕ И ВОДАХ ТИПА КОНДЕНСАТА.

3.1. Математическое описание расчета ионных равновесий в растворах, моделирующих котловую воду.

3.2. Математическое описание расчета ионного состава вод типа конденсата.

3.3. Выводы.

4. ПРИМЕНЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ

ВХР ТЭС С БАРАБАННЫМИ КОТЛАМИ.

4.1. Анализ ВХРТЭС.

4.2. Промышленное исследование работы информационно-вычислительной системы.

4.3. Диагностика нарушений ВХР конденсатно-питательного тракта с использованием ИВС.

4.3.1. Присосы охлаждающей воды в конденсаторах турбин.

4.3.2. Колебания в дозировке аммиака.

4.3.3. Определение качества добавочной воды.

4.4 Информационно-вычислительная система АХК КПТ.

4.4.1.Описание структуры «ИВС контроля качества питательной воды ТЭС с барабанными котлами высокого давления».

4.4.2.Работа системы в автономном режиме.

4.4.3.Работа системы в режиме ручного ввода.

4.5.Использование ИВС для работы в режиме тренажера.

4.6. Использование ИВС для оценки минерализации котловой воды.

4.7. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование химконтроля и диагностики нарушений водно-химического режима барабанного котла высокого давления»

Надежность, экономичность и безопасность тепловых электростанций (ТЭС) в значительной мере зависят от водно-химического режима (ВХР). В последние десятилетия прослеживается тенденция к некоторому ужесточению норм ВХР ТЭС, а именно, снижение величин и интервалов изменения избытков фосфатов, величины рН, понижение щелочных отношений котловой воды, установление предельного значения электропроводности Н-катионированной пробы питательной воды для котлов высокого давления (ВД) и т.д.

Важным фактором нарушения норм водно-химического режима является попадание потенциально-кислых органических веществ в тракт ТЭС с возвратными производственными конденсатами или с исходной водой. Снижение установленных в последнем издании ПТЭ избытков фосфатов уменьшает опасность коррозии в среде кислых фосфатов, но не исключает, а даже несколько увеличивает ее вероятность при заметном накоплении в котловой воде продуктов термолиза потенциально-кислых веществ.

Проблема совершенствования ВХР ТЭС в последнее время в большой степени связана с переменными режимами работы электростанций. При этом значительную роль играет химический контроль за дозировками реагентов, за качеством конденсатов, добавочной, питательной и котловой вод, контроль за состоянием поверхностей нагрева оборудования ТЭС.

Ужесточение норм ВХР в обстоятельствах ухудшения качества исходной воды и переменных режимов работы оборудования требует уточнения допустимых диапазонов изменения параметров ВХР по условию обеспечения надежной работы котла с учетом повышения надежности и информативности химического контроля.

Целью диссертации является разработка и исследование методов диагностики ВХР барабанного котла и химического контроля за состоянием ВХР с применением ПЭВМ, удовлетворяющих повышенному уровню надежности и экономичности работы теплоэнергетического оборудования.

Научная новизна работы:

1 .Разработана методика расчетного анализа и диагностики фосфатных водно-химических режимов паровых котлов высокого давления по диаграммам состояния, отличающихся повышенной информативностью анализа ВХР.

2.Разработана методика расчетного определения ионного состава вод типа конденсата по измерениям их электропроводности и величины рН с учетом температуры и солесодержания.

3.Разработан новый метод автоматизированного химического контроля (АХК) кон-денсатно-питательного тракта ТЭС, отличающийся при равном объеме приборных измерений более высоким уровнем информативности.

Практическая ценность работы:

1 .Разработан программный продукт для расчетного анализа и диагностики ВХР, в том числе , режима фосфатирования котловой воды паровых котлов высокого давления на базе диаграмм состояния.

2.Предложена система АХК за ВХР конденсатно-питательного тракта, позволяющая на базе измерений рН и электропроводности определять количественный состав ионных примесей конденсата и питательной воды.

3 .Представлены результаты опытно-промышленной проверки нового метода АХК ВХР конденсатно-питательного тракта.

4.Согласованы технические условия совместной разработки ИГЭУ и фирмы «Тех-ноприбор» (г.Москва) приборного комплекса на базе отечественных промышленных приборов: кондуктометров и рН-метров контроля качества конденсата и питательной воды.

Основные положения, выносимые на защиту:

1.Методика расчетного анализа и диагностики фосфатных водно-химических режимов по диаграммам состояния.

2.Методика расчета ионного состава вод типа конденсата по измерениям их электропроводности и величины рН с учетом температуры и солесодержания.

3.Метод автоматизированного химконтроля за питательной водой и турбинным конденсатом.

4.Результаты исследований нового метода АХК ВХР конденсатно-питательного тракта.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на международной научно-технической конференции «VIII Бенардосовские чтения» (Иваново, ИГЭУ, июнь 1997), юбилейной научно-технической конференции «Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования» (Иваново, ИГЭУ, июнь 1998), всероссийском совещании «Совершенствование ВХР, средств его автоматизации и мониторинга электростанций» (Москва, ВВЦ, май 1999), международной научно-технической конференции «IX Бенардосовские чтения» (Иваново, ИГЭУ, июнь 1999), научно-техническом семинаре РАО «ЕЭС РФ» (Тула, ноябрь, 1999).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 6 печатных работ [12,25,63,69,71,78].

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Глава первая посвящена анализу существующих ВХР барабанных котлов высокого давления и методов химического контроля ВХР котла и конденсатно-питательного тракта.

Заключение диссертации по теме «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты», Еремина, Наталья Александровна

выводы:

1. Существующая практика организации и химконтроля ВХР показывает необходимость разработки и внедрения новых, более информативных методов АХК, обеспечивающих оперативную диагностику нарушений ВХР.

2. Анализ и диагностика режимов фосфатирования котловой воды могут быть выполнены с применением усовершенствованных диаграмм состояния ВХР, предложенных к реализации в системах мониторинга. Построение и анализ диаграмм состояния выполняются по методу Бринкли с учетом конкретных особенностей состава котловой воды.

3. С использованием диаграмм состояния выполнен анализ и выявлены противоречия основных норм качества котловой воды (для котлов с давлением пара 14 МПа), а также анализ эффективности режимов фосфатирования для ряда ТЭС Центрэнерго. Впервые установлено, что нормы качества котловой воды для чистого отсека выполняются только при режиме фосфатирования с избыточной свободной щелочностью.

4. Разработан при участии автора и внедрен прикладной программный продукт для систем мониторинга ВХР, направленный на повышение оперативности и информативности их функционального анализа.

5. Разработана ИВС химконтроля качества вод типа конденсата, основу которой составляют измерения рН и электропроводности в питательной воде и турбинном конденсате. ИВС позволяет вести непрерывный контроль за важнейшими оперативными показателями ВХР конденсатно-питательного тракта и своевременно вы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исследования, проведенные в рамках диссертации позволяют сделать следующие

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Еремина, Наталья Александровна, 2000 год

1. Инструкция по фосфатированию котловой воды. М.: СПО «Союзтехэнерго», 1978.

2. Организация надежного водно-химического режима энергетического оборудования. Водно-химический режим паровых и водогрейных котлов промышленной энергетики. Руководящие указания. Вып.54 Л.: НПО ЦКТИ, 1988, с.20-21.

3. Вайнман А.Б. Предупреждение коррозии барабанных котлов высокого давления. -М.: Энергоатомиздат, 1985.

4. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. М.: ,1961.

5. Кот A.A., Деева З.В. Водно-химический режим мощных энергоблоков ТЭС.-М.: Энергия, 1978.

6. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей. М.: Энергоатомиздат, 1989.

7. Об условиях образования кислых форм фосфатов / Ю.М. Кострикин, А.Б. Вайнман, Е.П. Крылова, И.М. Каменюк//Электрические станции, 1992, №9, с.34-37.

8. Расчетные и экспериментальные характеристики фосфатного режима / Ю.М. Кострикин, А.Б. Вайнман, М.И. Данкина и др.// Электрические станции, 1991, №10.

9. Водный режим барабанных котлов и испарительных установок/Сб. трудов ВТИ. Под ред. Гронского Р.Н. М.: Энергоатомиздат, 1990.

10. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. М.: СПО ОРГРЭС, 1996.

11. И.Салашенко О.Г., Петин B.C., Бускунов Р.Ш. Об источниках кислых органических продуктов в пароводяном контуре ТЭС // Энергетик, 1996, №8.

12. Влияние органических примесей на водно-химический режим барабанного котла / В.Н. Виноградов, H.A. Еремина, Б.М. Ларин, Ю.А. Морыганова // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем. Труды ИГЭУ. Вып. 2., Иваново, 1998, с.155-158.

13. Дули Р.Б. Значение оксидной пленки для предотвращения повреждения котельных труб на ТЭС. Автореф. дисс. докт. техн. наук. М.: МЭИ, 1996.

14. М.Ходырев Б.Н., Коровин В.А., Щербинина С.Д. и др. Проблема термолиза органических веществ в пароводяном контуре ТЭС // Энергетик, 1988, №7.

15. Поведение продуктов термолиза органических веществ в двухфазной области: кипящая вода равновесный насыщенный пар // О.И. Мартынова, Т.И. Петрова, О.С. Ермаков, А.А. Зонов // Теплоэнергетика, 1997, №6, с.8-11.

16. Йовчев М. Коррозия теплоэнергетического и ядерноэнергетического оборудования. М.: Энергоатомиздат, 1988.

17. Dooley R.B., Paul 1. Фосфатирование котловой воды и усталостно-коррозионные разрушения. Proc. 56th Int. Water Conf. October-November 1995, Pittsburg, USA, paper IWC-95-17 (на англ. языке).

18. Василенко Г.В., Сутоцкий Г.П., Дули Р.Б. О бесфосфатном водном режиме барабанных котлов // Электрические станции, 1995, №5, с. 19-24.

19. Costa S.I., Brestel L.O. Managing a captive-alkalinity boiler-treatment program // Power, 1989, №3, p.21-28.

20. Мартынова О.И. Водно-химический режим электростанций с барабанными котлами // Теплоэнергетика, 1995, №10.

21. Камалетдинов М.Г., Насыров M.JI. Опыт оптимизации фосфатно-продувочного режима барабанных котлов // Энергетик, 1998, №2.

22. Dobrevski I., Winkler R. Zum Hidout in Kraftwerksanlagen // VGB Kraftwerkstechnik, 1993, №1, S.35-40.

23. Мамет B.A., Мартынова О.И. Процессы «хайд-аута» (местного концентрирования) примесей котловой воды парогенераторов АЭС и их влияние на надежность оборудования // Теплоэнергетика, 1993, №7, с.2-7.

24. Еремина Н.А. Особенности ВХР ряда ТЭС центрального региона // Тезисы докл. международной научно-технической конф. «VIII Бенардосовские чтения», Иваново, ИГЭУ, 1997, с. 156.

25. Сутоцкий Г.П., Кокошкин И.А, Василенко Г.П., Петров В.Ю. Нормирование требований к водно-химическим режимам с целью повышения надежности энергетического оборудования // Труды ЦКТИ, 1987, №235, с.81-85.

26. Белянин B.C., Мамет В.А., Григорьева Г.В. Значения рН, электропроводности и окислительного потенциала растворов, содержащих С02, NH3, N2H4 // Теплоэнергетика, 1989, №5, с.7-10.

27. Деркасова В.Г., Карелин В.А. Потенциометрический анализ технологических вод ТЭС и АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1992. 160 с.

28. Виноградов А.Б. Рекомендации по выполнению устройств для автоматизации фосфатно-продувочного режима и коррекционной обработки питательной воды на действующих электростанциях с барабанными котлами. М.: СПО «Союзтехэнерго», 1981. 35 с.

29. Клочов В.Н. О кондуктометрическом контроле коррекционной обработки питательной воды // Теплоэнергетика, 1974, №10, с.46-49.

30. Субботина Н.П. Водный режим и химконтроль на ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1985.

31. Коровин В.А., Рубчинская С.М. Зависимость величины рН растворов типа питательной воды от их температуры // Энергетик, 1977, №9, с.31-33.

32. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1971.

33. Бородин В.А., Козловский Е.В., Васильев В.П. Обработка результатов калориметрических измерений на ЭЦВМ при изучении сложных равновесий в растворах // Ж. неорг. химии. Вып.9, 1982, с.2169-2172.

34. Кульский Л. А., Гороновский И.Т., Ровинская Т.М. Измерения электропроводности воды, как метод контроля углекислотной агрессивности // Гидрохимические материалы, 1955, т.23, с. 183.

35. Мостофин A.A. Кондуктометрический контроль процесса амминирования и его особенности // Теплоэнергетика, 1971, №12, с.75-78.

36. Расчет водно-химических режимов теплоэнергетических установок. Уч. пособ.: Под ред. О.И. Мартыновой. М.: МЭИ, 1985.

37. Кострикин Ю.М., Коровин. В.А., Рубчинская С.М. Влияние повышения температуры пробы на значение pH и электропроводности // Теплоэнергетика, 1982, №1, с.76.

38. Маркин Г.П., Богословский В.Г. Контроль pH теплоносителя по удельной электропроводности // Энергетик, 1984, №4, с. 14.

39. Мостофин A.A. Уточнение показаний кондуктометров с предвключенными Н-катионитовыми фильтрами // Электрические станции, 1974, №1, с.79-81.

40. Коровин В.А., Рубчинская С.М. Влияние углекислоты на показания кондуктометров с предвключенными Н-катионитовыми фильтрами // Электрические станции, 1974, №1, с.81-82.

41. Мусинова Ю.В., Смирнов С.Н. Расчет электропроводности водных растворов аммиака в широкой области концентраций // Теплоэнергетика, 1998, №9.

42. Воронов В.М., Назаренко П.Н., Паули В.К. Некоторые принципы внедрения систем химико-технологического мониторинга на ТЭС // Теплоэнергетика, 1997, №6, с.2-7.

43. Рогацкин Б.С. Экономическая эффективность автоматизации химического контроля водного режима электростанций // Теплоэнергетика, 1993, №7, с.24-26.

44. Живилова Л.М., Тарковский В.В. Система и средства автоматизации контроля водно-химического режима тепловых электростанций // Теплоэнергетика, 1998, №7, с. 14-19.

45. Опыт разработки систем мониторинга водно-химических режимов ТЭС и АЭС / В.Н. Воронов, П.Н. Назаренко, И.С. Никитина, А.П. Титаренко // Теплоэнергетика, 1994, №1, с.46-50.

46. З.Паул и В.К. К оценке надежности работы энергетического оборудования // Теплоэнергетика, 1996, №12, с.37-41.

47. Мартынова О.И., Петрова Т.И. На IV международной конференции EPRI по водному режиму тепловых электростанций на органическом топливе (г.Атланта, США) // Теплоэнергетика, 1995, №11, С.22-27.

48. Паули В.К. Экспертная система контроля и оценки условий эксплуатации котлоагрегатов ТЭС //Теплоэнергетика, 1997, №5, с.38-43.

49. Петров В.Ю., Иванова T.JI. Опыт разработки систем диагностирования ВХР энергоблоков ТЭС // Труды ЦКТИ, 1989, №255, с.86-91.

50. Ларин Б.М. Технологическое обеспечение автоматического химического контроля и диагностики для установок обессоливания природной воды на ТЭС. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Иваново, 1991.

51. Ларин Б.М., Короткое А.Н., Голубкова H.A. Автоматизация на базе микроЭВМ контроля процессов химического обессоливания воды на ТЭС // Теплоэнергетика, 1989, №5, с.69-71.

52. Ларин Б.М., Короткое А.Н., Опарин М.Ю. Автоматизированный химконтроль термохимического обессоливания воды // Теплоэнергетика, 1996, №8, с.59-61.

53. Расчеты в аналитической химии с применением ЭЦВМ. Метод, разработка: Под ред. В.П. Васильева. Иваново: ИХТИ, 1985.

54. Бугаевский A.B., Мухина Т.П. Методы расчета равновесного состава в системах с произвольным количеством реакций. В кн.: Математика в химической термодинамике. Новосибирск: Наука, 1980, с.20-36.

55. Васильев В.П. Термодинамика растворов электролитов. М.: Высш. школа, 1982.

56. Рябин В.А., Остроумов М.А., Свит Т.Ф. Термодинамические свойства веществ. Справочник. Д.: Химия, 1977.

57. Виноградов В.Н., Кутуров М.В. Состояние и перспективы развития электротехнологии // Тезисы докл. междунар. конф. «VII Бенардосовские чтения». Т. 1. Иваново, 1994, с. 108.

58. Живилова Л.М., Маркин Г.П. Автоматический химический контроль теплоносителя ТЭС. М.: Энергоатомиздат, 1987, с.44.102

59. Еремина H.A. Автоматизированный химконтроль качества питательной воды барабанных котлов // Тезисы докл. международной научно-технической конф. «IX Бенардосовские чтения», Иваново, ИГЭУ, 1999, с. 161.

60. Волков Е.А Численные методы. М.: Наука, 1982, с.150-153.

61. Федосеев B.C., Федотова В.А. Влияние качества исходной воды ХВО на водный режим ТЭС // Теплоэнергетика, 1987, №9, с.41-44.

62. Кострикин Ю.М. Инструкция по анализу воды и пара и отложений в теплосиловом хозяйстве. М.: Энергия, 1967. 296 с.

63. Мартынова О.И. Международная конференция VGB «Химия на электростанциях 1998» // Теплоэнергетика, 1999, №7, с.76-77.

64. Мартынова О.И. Некоторые вопросы химконтроля, мониторинга и диагностики водного хозяйства на ТЭС США // Теплоэнергетика, 1990, №7, с.72-75.

65. Рабенко B.C., Поспелов A.A., Щебнев B.C., Виноградов A.JI. Компьютерные тренажеры для подготовки оперативного персонала энергопредприятия. // Повышение эффективности работы ТЭС и энергосистем. Труды ИГЭУ. Вып.1. -Иваново, 1997, с. 100.

66. Оценка концентрации реагентов при консервации паровых котлов. Повышение эффективности и надежности работы ТЭС и энергосистем / В.Н. Виноградов, H.A. Еремина, М.В. Кутуров, И.А. Шатова // Труды ИГЭУ. Вып.1., Иваново, 1997, с.HS-HS.