Исследование и математическое моделирование химико-технологических процессов водообработки на ТЭС

• Автор: Бушуев, Евгений Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Иваново
• Количество страниц: 359 с. : ил.

1.1. Химикотехнологическая характеристика водного теплоносителя

ТЭС и АЭС.

1.1.1. Минеральные и органические примеси природных вод

1.1.2. Требования к качеству отдельных потоков теплоносителя.

1.2. Математическое моделироваииехимикотехнологических процессов

и использование его в теплоэнергетике.

1.2.1. Ограничения и перспективы развития расчетных методов

в химикотехнологических системах

1.2.2. Предпосылки и направления разработки математических моделей химикотехнологических процессов на ТЭС и АЭС

1.3. СХТМ ВХР энергоблоков электростанций.

1.3.1. Структура и содержание СХТМ ВХР.

1.3.2. Проблемы развития СХТМ
1.4. Разработка расчетных методов ионных равновесий научной школы ИГЭУ
1.5. Цель и задачи исследования.
ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ БАЗЫ
И МЕТОДА МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ХИМИКОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ТЭС
2.1. Классификационная характеристика технологических вод и водных растворов, используемых на ГЭС.
2.2. Обоснование выбора измерительной базы
2.3. Обоснование выбора метода математического моделирования химикотехнологических процессов
2.4. Методика выполнения лабораторных исследований и промышленных
испытаний.
2.4.1. Методика выполнения лабораторных исследований.
2.4.2. Методика проведения промышленных испытаний
2.5. Метрологическая оценка результатов измерения и расчетов
2.5.1. Оценка погрешности расчета косвенных показателей
2.6. Выводы по второй главе.
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ
3.1. Математическая модель электропроводности растворов электролитов, используемых на ТЭС.
3.2. Разработка алгоритма и программы расчета удельной электропроводности водных растворов электролитов.
3.2.1. Расчет удельной электропроводности по известному составу ионных примесей.
3.2.2. Оценка адекватности ММ электропроводности технологических вод ТЭС.
3.3. Примеры использования расчетного метода для технологических
3.4. Расчет концентрации ионов электролита по измеренной электропроводности.
3.5. Математическая модель АХК регенерации ионитов с использованием измерения электропроводности.
3.6. Выводы но третьей главе.
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ИОННЫХ РАВНОВЕСИЙ ПРИМЕСЕЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ II ОСНОВЕ ИЗМЕРЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ И
4.1. Обобщенная математическая модель ионных равновесий
для теплоносителя ТЭС и вторых контуров АЭС
4.1.1. Описание обобщенной ММ.
4.1.2. Температурные зависимости основных констант ионных равновесий.
4.1.3. Метод решения ММ на базе принятой измерительной системы .
4.2. ММ ионных равновесий отдельных потоков
конденсатнопитагельного тракта водного теплоносителя
4.2.1. ММ ионных равновесий в обессоленной воде добавочной воде энергоблоков
4.2.2. ММ ионных равновесий в конденсате и питательной воде энергетических котлов ТЭС при аммиачной обработке.
4.3. ММ ионных равновесий в котловой воде барабанных котлах
при фосфатном ВХР
4.4. ММ ионных равновесий в питательной воде прямоточного котла
с целью определения потенциальнокислых веществ
4.5. Разработка компьютерной программы по косвенному определению ионных примесей в теплоносителе основе измерения удельной электропроводности и
4.6. Выводы по четвертой главе.
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА И ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ИОННЫХ РАВНОВЕСИЙ В ТЕПЛОНОСИТЕЛЕ ЭНЕРГОБЛОКОВ ТЭС
5.1. Лабораторные исследования.
5.2. Промышленные испытания
5.2.1. Результаты измерений и расчетов качества теплоносителя энергоблока на Костромской ГРЭС
5.2.2. Результаты измерений и расчетов качества теплоносителя энергоблока на Канаковской ГРЭС
5.2.3. Результаты измерений и расчетов качества теплоносителя энергоблока на Печорской ГРЭС
5.2.4. Результаты измерений и расчетов качества теплоносителя энергоблока на ТЭЦ ОАО Мосэнерго
5.2.5. Результаты измерений и расчетов качества теплоносителя энергоблока на ТЭЦ9 ОАО Мосэнерго.
5.2.6. Результаты измерений и расчетов качества теплоносителя энергоблока на Ивановской ТЭЦ
5.2.7. Применение методики расчета ПКВ в питательной воде и паре промышленных энергоблоках с прямоточных котлов.
5.3. Разработка анализатора примесей конденсата и питательной воды энергетических котлов ТЭС АПК
5.4. Метрологическая оценка результатов расчета.
5.5. Разработка метода калибровки кондуктометра в условиях сверхчистых вод
5.6. Разработка метода калибровки рНметра в условиях сверхчистых
5.7. Совершенствование СХТМ ВХР энергоблоков ТЭС
5.8. Выводы по пятой главе
ГЛАВА 6. РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ СХЕМ ОБРАБОТКИ ВОДЫ НА ТЭС
6.1. Математическая модель схемы обработки воды на ТЭС
6.1.1. Составление ММ изменения показателей качества воды по стадиям обработки
6.1.2. Обоснование критериев выбора оптимальных схем ВПУ
6.2. Разработка инструментального средства для проектирования
и анализа работы действующих ВПУ
6.3. Расчет и анализ основных и перспективных схем обессоливания
воды на ТЭС.
6.3.1. Исследование изменения технологических, экологических
и техникоэкономических характеристик обессоливания воды в широком диапазоне минерализации.
6.3.2. Расчет и анализ основных схем обессоливания воды при изменении производительности установки
6.4. Анализ состояния водоподготовки и возможные пути
ее совершенствования на действующих ТЭС
6.5. Выводы по шестой главе.
ГЛАВА 7. РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
И В УЧЕБНЫЙ ПРОЦЕСС ОТДЕЛЬНЫХ РАЗРАБОТОК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ.
7.1. Разработка компьютерного тренажера по организации ВХР на ТЭС
с прямоточными котлами
7.1.1. Разработка динамических ММ оценки состояния ВХР
на энергоблоках ТЭС и АЭС.
7.1.2. Использование математической модели для поиска нарушений
ВХР конденсатнопитательного тракта.
7.1.3. Реализация компьютерного тренажера
7.2. ММ системы АХК обработки продувочной воды парогенераторов
на АЭС с ВВЭР
7.3. Реализация ММ в учебном процессе.
7.4. Выводы по седьмой главе
Основные результаты и выводы
Список литературы


Значительный вклад в развитие математического моделирования химикотехнологических процессов на ТЭС внес профессор кафедры Технологии воды и топлива ТВТ МЭИ ТУ В. Ф. Очков. Большой его заслугой является применение математических пакетов МаЛСа, Мар1е для решения инженерных задач , . В его работах представлено значительное количество ММ поведения теплоносителя энергоблоков в основной и вспомогательных теплоэнергетических системах, приводится также описание созданных на их основе компьютерных тренажеров и имитационных моделей, направленных на обучение студентов и эксплуатационного персонала ТЭС. К сожалению, в представленной диссертации в виде научного доклада , практически не содержатся данные практического использования представленных ММ, отсутствуют результаты расчетов для практических нужд водоподготовки, а также проверка их адекватности. Существует большое количество возможных вариантов схем водоподготовки для получения обессоленной воды на ТЭС и АЭС. Наибольшее распространение в нашей стране получила технология химического обессоливания на базе прямоточных ионитных фильтров рис. Эта технология применяется уже несколько десятилетий и показала себя вполне наджной для вод малой и средней минерализации 1СП5 мгэквдм3 1. Рис. ИВ исходная вода О осветлитель К ввод раствора коагулянта ШВ шламовые воды БОВ бак осветлнной воды МФ механический фильтр Н, Ни соответственно Нкатионитные фильтры I и II ступеней , Ац соответственно ОПанионитные фильтры I и II ступеней Д декарбонизатор БЧОВ бак частично обессоленной воды обессоленная пода БН бакнейтрализатор КС кислый сток ЩС щелочной сток Кд корректирующая нейтрализующая добавка
Для вод с высокой минерализацией 4 С1 5 мгэквдм или при повышенном содержании органических соединений Ок мгОдм3 используют термическое обессоливание рис. Традиционные технологии химического и термического обессоливания морально устарели и связаны с большим расходом реагентов 2, , на регенерацию. То есть эксплуатационные расходы реагентов в раза превосходят необходимое стехиометрическое количество, причм большая часть реагентов сбрасывается со сточными водами, загрязняя гидросферу. Рис. Двух, трехступенчатые схемы ионирования воды комплектуются большим количеством прямоточных фильтров с арматурой, контрольноизмерительными приборами и трубопроводами. Это требует значительных капитальных вложений многочисленного эксплуатационного и ремонтного персонала, усложняет и затрудняет автоматизацию ВПУ. Эксплуатация ионитных фильтров требует периодической досыпки в них ионита для компенсации потерь фильтрующего материала в результате его истерания. Для загрузки ионообменных фильтров ВПУ ТЭС и АЭС РФ ежегодно приобретается тыс. США . Кроме того, в природной воде постоянно отмечается рост загрязненности техногенными органическими соединениями удобрениями, ядохимикатами, нефтепродуктами и т. Традиционные технологии водоподготовки удаляют эти загрязнения недостаточно эффективно, что приводит к образованию в коиденсатнопитательном тракте кислотнопотенциальных веществ, и, как следствие, многочисленным фактам нарушения ВХР. Ужесточение экологических требований к водоподготовке, с одной стороны, ухудшение качества обрабатываемой воды с другой, при удорожании реагентов, ионитов,а также высокие эксплуатационные затраты привели к совершенствованию традиционных технологий и созданию новых схем обессоливания. Применение в схемах ионообменного обессоливания и умягчения воды противоточных фильтров один из путей совершенствования технологии химобессоливания . Существует большое количество технологий по организации противоточного ионирования. В РФ на ТЭС и АЭС наибольшее распространение получили противоточные технологии ВНИИАМ , , разработанная компанией i, США , , Германия и , США . Применение противоточных схем обессоливания рис. Дальнейшее развитие термического обессоливания привело к созданию различных малоотходных схем, основанных на использовании продувки испарительной установки для регенерации катионитных фильтров, обработку и утилизацию сточных вод процесса регенерации .