Создание математической модели образования отложений продуктов коррозии на теплопередающих поверхностях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.14, кандидат технических наук Исянова, Анастасия Рамисовна

• Исянова, Анастасия Рамисовна
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Исянова, Анастасия Рамисовна

Введение.

Глава I Факторы, влияющие на процесс образования отложений продуктов коррозии железа.

1.1. Влияние теплового потока и концентрации продуктов коррозии в теплоносителе на скорость образования отложений продуктов коррозии железа.

1.2. Влияние типа водно-химических режимов на скорость образования отложений продуктов коррозии железа.

1.3. Влияние значения рН и заряда частиц на скорость образования отложений продуктов коррозии железа.

1.4. Тепло- и массообмен в трубах паровых котлов.

Глава 2 Основные аспекты моделирования процесса образования отложений продуктов коррозии железа.

2.1. Физическая модель образования отложений продуктов коррозии железа.

2.2. Анализ имеющихся уравнений расчета скорости образования отложений продуктов коррозии.

2.3. Постановка задачи исследования.

Глава 3 Влияние различных параметров на скорость образования отложений продуктов коррозии железа.

3.1. Обработка экспериментальных данных в программе

STATISTICA 7.0.

Глава 4 Теоретические аспекты моделирования процесса образования внутритрубных отложений продуктов коррозии железа.

4.1. Механизмы образования внутреннего и внешнего слоев отложений продуктов коррозии железа.

4.2. Моделирование процесса образования внутреннего слоя отложений продуктов коррозии железа.

4.3. Оценка правильности математического описания процесса образования внутреннего слоя отложений продуктов коррозии железа.

4.4. Моделирование процесса образования внешнего слоя отложений продуктов коррозии железа.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Создание математической модели образования отложений продуктов коррозии на теплопередающих поверхностях»

Одной из причин снижения надежности оборудования, а, следовательно, возникновения повреждений поверхностей нагрева современных котельных агрегатов, является образование отложений на теплопередающих поверхностях.

Усовершенствования в конструкции котельных агрегатов, связанные с увеличением рабочих параметров (температуры, давления, тепловых нагрузок), привели к повышению требований к качеству питательной воды, проведению химических очисток [1]. Однако, при переходе к высоким параметрам, скорость образования отложений на внутренних поверхностях нагрева оборудования повысилась.

Увеличение скорости образования внутритрубных отложений вызывает увеличение температуры металла стенки трубы, что может привести к пережогу труб и приводит к снижению межпромывочного периода. Кроме того, при увеличении скорости образования отложений, в частности, при высоких тепловых нагрузках, интенсифицируются коррозионные процессы.

Основными примесями питательной воды являются продукты коррозии конструкционных материалов, а именно, железа и меди. Анализ состава внутритрубных отложений современных котельных агрегатов показывает, что их основная доля приходится на продукты коррозии железа (80-85%) [2-5].

Для оценки межпромывочного периода, а также для повышения надежности работы оборудования, практическое значение имеют количественные и качественные характеристики внутритрубных отложений продуктов коррозии железа.

В настоящее время единственным способом оценки скорости образования отложений продуктов коррозии железа является метод вырезки труб после останова котла, что малопригодно для раннего обнаружения слоя отложений.

Моделирование процесса образования отложений продуктов коррозии конструкционных материалов, учитывая качество теплоносителя (воды) и рабочие параметры оборудования, позволит спрогнозировать скорость образования внутритрубных отложений.

Для составления математических моделей процесса образования отложений продуктов коррозии необходима, прежде всего, физическая модель, которая могла бы учитывать достаточное количество значимых факторов, влияющих на процесс образования отложений. Использование математических моделей позволит оценить состояние оборудования и своевременно принять меры в случае отклонения параметров работы от нормируемых значений.

Заключение диссертации по теме «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты», Исянова, Анастасия Рамисовна

10. Результаты работы могут быть использованы для прогнозирования скорости образования отложений продуктов коррозии железа на теплопередающих поверхностях с учетом условий эксплуатации оборудования.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Исянова, Анастасия Рамисовна, 2009 год

1. Петрова Т.И., Кашинский В.И., Семенов В.Н. и др. Влияние теплового потока на скорость образования отложений продуктов коррозии железа и меди в котлах // Теплоэнергетика. 2008. - №7. - С. 2-5.

2. Давидзон М.И. О влиянии плотности теплового потока на образования внутритрубных отложений // Теплоэнергетика. 2001. - №1. - С. 7273.

3. Давидзон М.И., Маурин Л.Н. О массопереносе при образовании внутритрубных отложений// Теплоэнергетика. 2000. - №9. - С. 55-57.

4. Давидзон М.И. Накипеобразование в экранных трубах котлов // Теплоэнергетика. 2008. - №7. - С. 43-46.

5. Мартынова О.И., Громогласов А.А., Михайлов А.Ю., Насыров M.JI. Исследование влияния температуры на электрофоретическую подвижность частиц продуктов коррозии // Теплоэнергетика. 1977. -№2.-С. 70-71.

6. Мартынова О.И., Резников М.И., Меньшикова В.Л. и др. Исследование образования отложений продуктов коррозии железа на поверхностях парогенерирующих каналов // Теплоэнергетика. 1977. - № 6. - С. 49 -52.

7. Зенкевич Ю.В., Секретарь В.Э. Образование отложений из окислов железа в трубах парогенераторов сверхкритического давления // Теплоэнергетика. 1976. - №11. - С. 66-69.

8. Манышна Н.Н. Условия образования отложений в присутствии ряда накипеобразователей и способы их предотвращения // Электрические станции. 1962. - №2. - С. 13-16.

9. Беляков И.И., Красикова Л.Ю., Белоконова А.Ф. Отложения магнетита в экранах котла ТГМП-114 и опыт их удаления // Теплоэнергетика. 1974. - №2. - С. 49-53.

10. Маргулова Т.Х., Беляев А.А. Причины железоокисных отложений в котлах типа ТП-170 и меры по их устранению // Теплоэнергетика. 1964. - №9. - С. 45-51.

11. Красякова Л.Ю., Беляков И.И. Отложения окислов железа в НРЧ котла закритического давления с мазутной топкой // Теплоэнергетика.- 1970. -№1. — С. 28-32.

12. Манысина Н.Н. Накипеобразование в паровых котлах смногократной циркуляцией // Теплоэнергетика. 1958.-№12.-С. 12 -18.

13. Чудновская И.И., Штерн З.Ю., Брук М.Д. Результаты исследования структуры внутритрубных образований при четырех водно-химических режимах // Труды ЦКТИ. 1978. — №158. - С. 5559.

14. Чудновская И.И., Штерн З.Ю. Исследование теплофизических свойств ферритовых (магнетитовых) отложений на трубах парогенераторов // Труды ЦКТИ. 1976. -№139. -С. 81-85.

15. Фурунжиева А.В. Изучение влияния органических соединений на коррозию углеродистой стали и латуни в тракте ТЭС с барабанными котлами. Автореф. дис. . канд. техн. наук, М.: 2004.t i

16. Маргулова Т.Х., Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций: Учеб. для втузов по спец. «Технология воды и топлива на тепловых и атомных электростанциях». 2-е изд., испр. и доп. - М.: Высшая школа, 1987. - 214 с.

17. Маргулова Т.Х., Москвин JI.H., Ефимов А.А. и др. Обоснование и результаты внедрения комплексонно-щелочного водного режима // Теплоэнергетика. 1983. - №8. - С. 39-44.

18. Вайнман А.Б. О щелочном режиме барабанных котлов давлением 11,0 15,5 МПа // Теплоэнергетика. - 1979. - №9. - С. 16-19.

19. Li Zhigang, Huichuh Н. Status of Cycle Chemistry and Availability of Generating Units of Fossil Plants in China // Proceeding of 6lh International Conference on Cycle Chemistry in Fossil Plants. June 2729, 2000. Columbus. Ohio. USA. p. 22.1-22.7.

20. Price T. AVT to ОТ Conversion on a Drum Boiler Unit at Thomas Hill Energy Center // Proceeding of 5th International Conference on Cycle Chemistry in Fossil Plants. June 10-12, 1997. Charlotte. USA. p. 1.11-1.32.

21. McCarthy F., Bane J., O'Connor G. Oxygenated Treatment in a 300 MW Drum Type Boiler // Proc. of 6th International Conference on Cycle Chemistry in Fossil Plants. June 27-29, 2000. Columbus. Ohio. USA. p. 5.15.12.

22. The ASME Handbook on Water Technology for Thermal Power Systems / Editor-in-Chief Paul Cohen. EPRI. New York. 1989.

23. Deposition Drum Boiler Tube Surfaces. Electric Power Research Institute, Palo Alto, С A, 2004. TR- 1008083.

24. Deposition Drum Boiler Tube Surfaces. Electric Power Research Institute, Palo Alto, CA, 2005. TR 1010186.t

25. Манышна Н.Н., Пржляковский М.М., Булавицкий Ю.М. и др. Образование железоокисных накипей в паровых котлах с многократной циркуляцией // Теплоэнергетика. 1959. - № 2. - С. 32-35.

26. Брусаков В.П. Закономерности выделения веществ на теплопередающих поверхностях под действием термоэлектрических эффектов // Атомная энергия. 1971. - т. 30. вып. 1. — С. 52 - 56.

27. Фракционный состав частиц продуктов коррозии и его влияние на процесс образования железоокисных отложений на парогенерирующих поверхностях / Резников М.И., Меньшикова В. Л., Лысков М.Г. и др. // Тр. МЭИ. 1980. - вып. 466. - С. 10-17.

28. Маргулова Т.Х., Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций. — М.: Высшая школа, 1987. — 319 с.

29. Стырикович М.А., Миропольский Э.Л., Полонский B.C. и др. Влияние отложений окислов железа на массообмен в парогенерирующих каналах 11 Тр. МЭИ. 1972. - вып. 128. - С. 25-32.

30. Третьяков Ю.М. О поведении примесей теплоносителя вблизи поверхности осаждения // Тр. МЭИ. 1980. - вып. 75. - С. 3-9.

31. Третьяков Ю.М. Исследование скорости отложения примесей в парогенерирующих каналах при закритическом давлении теплоносителя // Теплоэнергетика. 1971. - № 2. - С. 44 - 47.

32. Глебов В.П., Антикайн П.А., Зусман В.М. и др. Кинетика образования внутренних железоокисных отложений в трубах высокотеплонапряженных поверхностей нагрева котлов // Электрические станции. 1975. - №8. - С. 19-23.

33. Резников М.И., Меньшикова В.Л., Кобяков И.Ф. и др. Отложения продуктов коррозии на обогреваемых и необогреваемых поверхностях из нержавеющей стали // Тр. МЭИ. 1975. - вып. 238. - С. 27-32.i

34. Глебов В.П., Эскин Н.Б., Зусман В.М. Влияние внутренних железоокисных отложений на температурный режим работы труб радиационных поверхностей нагрева парогенераторов сверхкритического давления // Теплоэнергетика. 1975. - №11. - С. 51-55.

35. G. Bohnsack The solubility of magnetite. A critical evaluation of the compiled data // Proc. of the 10th International Conference on the properties of steam, Vol.2, Moscow, 3-7 September, 1984.

36. Sweeton F.H., Baes C.F. The Solubility of Magnetite and Hydrolysis of Ferrous Ion in Aqueous Solutions at Elevated Temperatures // J. Chem. Thermodynamics. 1970. - vol. 2. - p. 479.

37. Глебов В.П., Зусман B.M., Таратута B.A., Эскин Н.Б. Исследование структуры и физико-химических характеристик железоокисных отложений в экранах парогенераторов с.к.д. // Теплоэнергетика. -1978.-№2.-С. 57-60.

38. Левич В.Т. Физико-химическая гидродинамика М.: Изд-во АН СССР, 1952.- 183 с.

39. Конторович Л.Х. Исследование образования железоокисных отложений в тракте энергоблоков СКД и разработка средств, обеспечивающих их уменьшение. Автореф. дис. . канд. техн. наук, Л.: 1980.

40. Макрушин В.В. Исследование влияния водно-химических режимов на коррозию углеродистой стали и образование отложений продуктов коррозии в тракте барабанных котлов. Автореф. дис. . канд. техн. наук, М.: 2005.

41. Петрова Т.И., Исянова А.Р. Анализ расчетных зависимостей скорости образования отложений продуктов коррозии железа в водном теплоносителе // Вестник МЭИ. — 2007. №3. - С.63-66.

42. Глебов В.П. Аналитическое определение количества железоокисных отложений на внутренней поверхности труб и котлов СКД // Теплоэнергетика. 1979. - № 3. - С. 55 - 58.

43. Zwickler R. Der Einfluss poroser Eisenoxidablagerungen auf der Warmeiibergang bei iiberkritischen Driicken. «VGB», Speisewassertagung, 1966.

44. Давидзон М.И. Накипеобразование внутри труб при постоянной тепловой нагрузке // Теплоэнергетика. 2007. - №5. - С. 64-67.

45. Популярное введение в программу STATISTICA/ Боровиков В.П.- М.: Компьютер Пресс, 1998. 344 с.

46. STATISTICA. Искусство анализа данных на компьютере/ Боровиков В.П., 2-е изд. С-Пб.: Питер, 2003. - 184 с.

47. Теория вероятностей и математическая статистика: Учебное пособие для вузов/ В.Е. Гмурман. 9-е изд., стер. -М: Высшая шк.ола, 2003. - 484 с.

48. Чудновская И.И. Штерн З.Ю. Структурное состояние и теплопроводность внутренних отложений парогенераторов // Водоподготовка. Водный режим и химконтроль на паросиловых установках. 1978. - Выпуск 6. - С 55-60.

49. J. Izumi, Т. Morimoto, S. Tsubakizaki, S. Tsunoda et al. Assumption of boiler scale growth rate in oxygenated water treatment // J. Chem. Thermodynamics. 1 993. - vol. 3. - p. 423 - 434.

50. L. Tomlinson: Corrosion NACE Vol.37, No.10, p.591 (1981)

51. J. Izumi, et al.: Proc. 11th ICPWS (1991)

52. Straubert: Doctor thesis (1985)

53. E.C. Potter, G.M.W. Mann: Proc. 1st Int. Cong., Metallic Corrosion, London, p. 417 (1961)

54. Тихонов A.H., Самарский A.A. Уравнения математической физики, 5-е изд., стереотипное. -М.: Наука, 1977. 563 с.

55. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача, изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1969. -264 с.

56. Краткий справочник по химии/ Гороновский И.Т., Назаренко Ю.П., Некряч Е.Ф. Киев: Наукова думка, 1974. - 421 с.

57. М. Bjordal et al. Erosion and corrosion properties of WC coatings and duplex stainless steel in sand-containing synthetic sea water // Wear 186-187 (1995). p. 508-514.

58. W. Blatt, T. Kohley, U. Lotz and E. Heitz // Corrosion. 45(10) (1989) p. 793 -804.

59. E. Bardal, T.G. Eggen and Aa. S. Langseth. Proc. 12th Scandinavian Corrosion Congress / Eurocorr'92. Corrosion Society of Finland. Espoo. Finland.

60. M. Bjordal, E. Bardal, T. Rogne, T.G. Eggen. Surf. Coat. Technol. 70 (2-3) (1995) p. 215-220.

61. Василенко Г.В. Закономерности осаждения соединений железа в парогенераторах с.к.д. при различных водных режимах// Теплоэнергетика. 1978. - №3. - С. 43- 47.

62. Василенко Г.В., Сутоцкий Г.П., Рабкина М.Б. и др. Источники соединений железа в блоках с.к.д. // Энергомашиностроение. 1975. -№8. - С. 24 - 28.

63. Бонсак Г. Поведение гидрозакиси железа при высокой температуре. -«VGB». 1971. - №4. - С. 45 - 55.

64. Пика Л. Магнитная и немагнитная ржавчина в паровых котлах. — «VGB». 1959. - №63. - С. 23 - 29.

65. Уикс К.Е., Блок Ф.Е. Термодинамические свойства 65 элементов, их окислов, галогенидов, карбидов и нитридов. М.: Металлургия, 1965. -256 с.i I

66. Груздев Н.И., Шашарин Г.А. и др. О некоторых особенностях водно-химического режима ядерных реакторов с кипящей водой // Теплоэнергетика. 1975. - №5. - С. 68- 73.

67. Термодинамический анализ поведения теплоносителя кипящего реактора на основе растворимости системы Fe304 — Н20 О2 / В.И. Зарембо, А.А. Слободов, В.Г. Крицкий и др. // Журнал прикл. химии. -1986. - т.59 №5. - С. 1030- 1036.

68. Coughlin J.P. Contributions to the Data of Theoretical Metallurgy. XII. Heats and Free Energies of Formation of Inorganic Oxides / Bureau of Mines Bull., 542. 1954. - p. 80.

69. Coughlin J.P., King E.G. and Bonnickson K.R. High Temperature Heat Contents of Ferrous Oxide, Magnetite and Ferric Oxide / Jour. Am. Chem. Soc.,vol. 73.- 1951.-p. 3891.

70. Kelley K.K. Contributions to the Data of Theoretical Metallurgy. X. High Temperature Heat-Content. Heat-Capacity and Entropy Data for Inorganic Compounds / Bureau of Mines Bull., 476. 1949. - p. 241.

71. Kelley K.K. Contributions to the Data of Theoretical Metallurgy. XI. Entropies of Inorganic Substances. Revision (1948) of Data and Methods of Calculation / Bureau of Mines Bull., 477. 1950. - p. 147.

72. Kelley K.K. Contributions to the Data of Theoretical Metallurgy. XIII. High Temperature Heat-Content. Heat-Capacity and Entropy Data for the Elements and Inorganic Compounds / Bureau of Mines Bull., 584. 1960. — p. 232.

73. Rossini F.D., Wagman D.D. et al. Selected Values of Chemical Thermodynamic Properties. Nat. Chem. Thermodynamic Properties / Nat. Bureau of Standards Circ. 500. 1952. - p. 1266.

74. Гаррелс P.M., Крайст Ч.Л. Растворы, минералы, равновесия. М.: Мир, 1968.-496 с.