Моделирование, разработка критериев и оценка эффективности функционирования системы оборотного охлаждения на ТЭС

• Автор: Смирнов, Андрей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 166 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СИСТЕМА ОБОРОТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ТЭС И МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ВОДЫ (обзор литературы)

1.1 Типы оборотных систем охлаждения на ТЭС

1.2 Зависимость энергетических потерь ТЭС от температуры охлаждающей воды и интенсивности карбонатных отложений
1.3 Основные теоретические характеристики тепловых процессов в системах оборотного охлаждения

1.3.1 Особенности испарительного охлаждения

1.3.2 Тепловые процессы в конденсаторе

1.4 Методы обработки охлаждающей воды на ТЭС

1.4.1 Теоретические аспекты

1.4.2 Продувка системы оборотного охлаждения
1.4.3 Подкисление циркуляционной воды
1.4.4 Рекарбонизация воды
1.4.5 Магнитная обработка
1.4.6 Коррекционная обработка воды
1.4.6.1 Фосфатирование охлаждающей воды
1.4.6.2 Комплексонная обработка
1.4.7 Умягчение охлаждающей воды
1.4.8 Биоцидная обработка охлаждающей воды
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИСС ЛЕДОВ АЛИЙ
2.1 Экспериментальная установка, моделирующая работу СОО
2.2 Технические характеристики СОО и аппаратов КТЭЦ
2.2.1 Описание и характеристика градирен
2.2.2 Описание и характеристики циркуляционных насосов
2.2.3 Описание и характеристики конденсаторов
2.3 Инфракрасная спектроскопия поглощения

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ ОБОРОТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ КТЭЦ
3.1 Математическая модель для расчета материального баланса СОО
3.2 Расчет особенностей работы СОО по математической модели
3.3 Моделирование химических реакций и физико-химических процессов в СОО КТЭЦ
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОСАЖДЕНИЯ НА
ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКЕ
ГЛАВА 5. ОЦЕНКА ЭФФЕКТР1ВНОСТИ РАБОТЫ СОО КТЭЦ
5.1 Расчет количества малорастворимых соединений, осажденных в СОО
5.2 Поведение микрофлоры, динамика содержания органических веществ и механических примесей
5.3 Состав, структура и распределение осадков и отложений в СОО
5.4 Определение причин осадкообразования в СОО
5.4.1 Нестабильность исходной воды
5.4.2 Степень концентрирования (упаривания)
5.4.3 Нестационарность потоков
5.4.4 Взаимосвязь причин со скоростью осадкообразования
5.5 Критерии и методики
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
На ТЭС Российской Федерации широкое распространение получила бессточная система оборотного охлаждения (СОО), при которой вода наиболее благоприятного и постоянного качества и подогретая в конденсаторе турбин (КТ) используется на водоподготовительной установке (ВПУ) ТЭС. Поскольку в СОО используется техническая необработанная вода, на поверхностях теплообмена в конденсаторах турбин образуются отложения малорастворимых веществ (накипь). Как считается, причина накипеобразования - концентрирование малорастворимых компонентов воды в результате испарения воды в градирнях.
Из-за низкой теплопроводности отложений, образующихся на поверхности теплообмена конденсаторов, увеличивается температурный напор. Как известно из научно-технической литературы, давление в конденсаторах турбин зависит от загрязнения поверхности охлаждения. Из-за этого ухудшается вакуум. Ухудшение вакуума приводит к перерасходу пара. Соответственно, снижается КПД ТЭС, что в конечном итоге приводит к пережогу топлива. По данным ВТИ толщина накипи в 1 мм приводит к перерасходу топлива на ТЭС на 7%. Перерасход топлива по этой причине на электростанциях России в среднем составляет 2% и на некоторых ТЭС достигает 10%!
В нормативной и научно-технической литературе устанавливаются ограничения на степень упаривания воды в СОО при бессточной схеме данного типа. По разным источникам коэффициент упаривания (Ку) в СОО не должен превышать 1,3 и даже 1,2. При этом не учитывается состав исходной (природной) воды, ее температура, время года и т.д. Неудивительно, что с проблемой отложений в конденсаторах и ухудшением вакуума сталкиваются все без исключения ТЭС, работающие по такой схеме. Кроме того, в СОО протекают и другие негативные процессы — коррозия оборудования, зашламление (зарастание) протоков и аппаратов, биообрастание и биозашламление и др. Сложность проблемы заключается в том, что применение традиционных методов коррекционной обработки воды СОО сдерживается требованиями к качеству воды на ВПУ.

дымовых газов в циркуляционную воду. Продукты сгорания отбираются за дымососом и очищаются от золы в сухих мультициклонах. Наиболее рациональный среди различных систем насыщения воды газом является схема с использованием водоструйного эжектора [23] (рис. 1.3), который обеспечивает хорошее перемешивание дымовых газов с обрабатываемой водой. После эжектора водогазовая смесь поступает через барботажное устройство в приемный колодец циркуляционных насосов.
Рис 1.3 Схема рекарбонизации охлаждающей воды дымовыми газами:
1-дымосос; 2-золоуловитель; 3-водоструйный эжектор; 4-конденсатор; 5-циркуляционный насос; 6-насос подачи воды к эжектору;
7-градирня; 8-барботажное устройство.
Необходимый расход дымовых газов при нормальных условиях, м3/ч, может быть определен по формуле [13]:
М-АСс0д-етр
ЧСС02
где АСС02 — необходимое увеличение концентрации СО9 в охлаждающей воде, мг/дм3; р - степень использования углекислоты (доля СО2, поглощаемая водой при соприкосновении ее с газами), % (составляет до