Совершенствование методов расчета растворимости и прогнозирования границ отложения примесей теплоносителя в водопаровом тракте энергоблоков

• Автор: Лукашов, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 05.14.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новочеркасск
• Количество страниц: 159 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Взаимосвязь между повреждаемостью оборудования ТЭС и

АЭС и их воднохимическими режимами.

1.2 Состав солеотложений и зоны их образования на участках

водопарового тракта прямоточных котлов

1.3 Влияние гидродинамических условий потокатеплоносителя

на образование накипи в паровых котлах

1.4 Выводы.
1.5 Задачи данного исследования
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ РАСТВОРИМОСТИ ПРИМЕ
СЕЙ И ПАКИПЕОБРАЗОВАНИЯ В ВОДОПАРОВОМ ТРАКТЕ
КОТЛОВ .
2.1 Условия растворимости и образования твердой фазы из
водных растворов неорганических соединений
2.2 Методы определения растворимости веществ в воде и паре
при высоких ТиР.
, 2.2.1 Экспериментальные методы.
2.2.2 Термодинамический метод
2.2.3 Кондуктометрический метод
Ф 2.3 Выводы.
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ РАСТВОРИМОСТИ И
ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ПРИМЕСЕЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ ТЭС И АЭС ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ И ДАВЛЕНИЯХ .
3.1 Растворимость и электропроводность естественных примесей в воде и паре прямоточных котлов.
3.1.1 Взаимосвязь закономерностей растворимости и электро
проводности легкорастворимых естественных примесей в воде при высоких Т и Р
3.1.2 Взаимосвязь закономерностей растворимости и электро
проводности труднорастворимых естественных примесей в воде при высоких Т и Р.
3.2 Взаимосвязь растворимости и электропроводности продуктов коррозии конструкционных материалов в теплоносите
ф ле энергоблоков.
3.3 Выводы
4 ИССЛЕДОВАНИЕ РАСТВОРИМОСТИ И ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ РеОН2 В ВОДЕ ПРИ ВЫСОКИХ ТИР.
4.1 Формы существования продуктов коррозии железа в обессоленной нейтральной воде и их электропроводность
4.2 Экспериментальнотеоретическое определение электролити
ческих свойств растворов РеОН2 при высоких Т и Р, характерных для конденсатопитательного тракта ТЭС и АЭС
4.2.1 Экспериментальное исследование электропроводности растворов сульфатов железа, никеля и цинка в диапазоне Т от
до 0С.
4.2.1.1 Измерительная ячейка электропроводности
4.2.1.2 Приборы и измерительная схема.
4.2.1.3 Приготовление растворов.
4.2.1.4 Тарировка ячейкидатчика и наладочные работы
4.3 Экспериментальный материал и результаты
г его обработки.
4.3.1 Электропроводность чистой воды
ф 4.3.2 Удельная электропроводность растворов сульфатов железа,
никеля и цинка.
4.3.3 Эквивалентная электропроводность растворов сульфатов
железа, никеля и цинка.
4.3.4 Оценка точности эксперимента
4.4 Расчетнотеоретическое определение температурной зависимости электропроводности растворов электролитов вдоль
. линии насыщения.
4.5 Расчет растворимости РеОН2 в воде при высоких Т и Р по
данным об электропроводности.
4.5 Л Определение предельной эквивалентной электропроводности растворов 2 при высоких Т и Р.
П 4.5.2 Определение эквивалентной электропроводности растворов
РеОНг в широком диапазоне Т и С
4.5.3 Определение закономерностей изменения эквивалентной и
Ф удельной электропроводности насыщенных растворов
труднорастворимых соединений в воде
при высоких Т и Р
4.5.4 Определение закономерностей изменения эквивалентной и
удельной электропроводности насыщенных растворов 2 при высоких Т.
4.5.5 Расчет растворимости 2 в воде по данным об
. электропроводности при изменении Т от до 0С.
4.6 Выводы.
5 ПРОГНОЗИРОВАНИЕ НАЧАЛЬНЫХ ГРАНИЦ ОТЛОЖЕНИЯ
ПРИМЕСЕЙ НА ТЕПЛООБМЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ ВО ДОПАРОВОГО ТРАКТА ПРЯМОТОЧНЫХ КОТЛОВ СК .
5.1 Прогнозирование начальных границ отложения примесей
теплоносителя по зависимостям эквивалентной электропроводности их растворов от плотности водопаровой среды контура прямоточного котла СКД
5.2 Исследование адекватности прогнозируемых и действи
тельных начальных границ отложения примесей теплоносителя в прямоточных котлах ТЭС.
5.3 Сопоставление прогнозируемых границ начала отложения
примесей теплоносителя с закономерностями их распределе
ния по тракту, полученными в результате испытаний промышленных котлов СКД.
5.4 Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Личный вклад автора заключается в анализе и сопоставлении закономерностей растворимости и электропроводности растворов веществ при Т до 0С по данным разных авторов постановке и проведении экспериментальных исследований электропроводности растворов сульфатов железа, никеля и цинка при Т до 0С и обработке результатов измерений оценке правомерности применения закона аддитивности Кольрауша к высокотемпературным разбавленным растворам МОН2 и РеОН2 разработке методических основ определения исходных данных и расчета по аналитической зависимости УХап произведений растворимости РеОН2 по первой и второй ступеням диссоциации при Т до 0С обосновании электролитического метода прогнозирования начальных границ солеотложений и оценке его адекватности результатам натурных испытаний промышленных энергоблоков. Установленную адекватность закономерностей изменения растворимости и эквивалентной электропроводности примесей теплоносителя ТЭС и АЭС при его рабочих параметрах состояния. Усовершенствованную конструкцию термостатируемого кондуктометрического датчика и результаты экспериментального исследования электропроводности растворов сульфатов железа, никеля и цинка при Т до 0С. Методику расчета кондуктометрическим методом растворимости труднорастворимых примесей теплоносителя при Т до 0С. Результаты расчетов табличные данные величин растворимости и произведений растворимости по первой и второй ступеням диссоциации гидроксида двухвалентного железа при Т до 0С. Электролитический метод прогнозирования границ начала отложений примесей теплоносителя в водопаровом тракте контура прямоточных котлов СКД. Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов г. Курск, КГТУ, г. XXIV сессии семинара Диагностика энергооборудования г. Новочеркасск, ЮрГТУ НПИ, сентября г. IV международной конференции Повышение эффективности производства электроэнергии г. Новочеркасск, ЮрГТУ НПИ октября г. XXVI сессии Всероссийского семинара Диагностика энергооборудования г. Новочеркасск, ЮрГТУ НПИ сентября г. Всероссийской научнопрактической конференции Техносферная безопасность РостовнаДону Шепси, г. ЮрГТУ НПИ, на техническом совете ОАО НИИ ЮжВТИ, г. V международной научнотехнической конференции г. Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 9 печатных работах. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы, включающего 1 наименование, и приложения. Работа содержит 9 страниц машинописного текста, иллюстрирована рисунками и таблицами. Вода и водяной пар являются самыми распространенными и практически единственными рабочими телами на промышленных ТЭС и АЭС. В этих условиях особое значение приобретает обеспечение безнакипного водного режима всех элементов энергоблока. Нарушения водного режима приводят к преждевременному и даже аварийному останову оборудования. А это сопровождается значительными убытками, связанными с простоем энергоблоков ТЭС и АЭС. Например, для блока АЭС мощностью МВт, по существующим оценкам, эти убытки составляют от тыс. Англии и ФРГ и до 1 млн. США. С другой стороны, улучшение ВХР в сочетании с системой химикотехнологического мониторинга СХТМ обеспечивает экономический эффект до 0 тыс. Особо важное значение качество ВХР приобретает в связи с введением в эксплуатацию энергоблоков большой мощности. По результатам экспертной системы контроля и оценки условий эксплуатации тридцати пяти энергоблоков сверхкритичсского давления СКД, работающих на нейтрально кислородном водном режиме НКВР, была установлена достаточно жесткая взаимосвязь между ВХР, уровнем внедрения СХТМ и индексом повреждаемости оборудования рисунок 1. Индекс повреждаемости определялся с учетом двух основных факторов качества ведения технологического режима работы оборудования и качества химической технологии, обеспечивающей нормируемый воднохимический режим. Болес ранние результаты обследования блоков СКД в г. ГР на и при комбинированном окислительном КОР . Рисунок 1. Преобладающую роль в этих повреждениях играют отложения на внутренних поверхностях экранных труб котлов. На рисунке 1. РЧ газомазутных котлов СКД при различных ВХР. Нетрудно видеть, что для группы котлов, работающих на ГАР область А на рисунке 1. Для группы котлов, работающих на кислородноокислительном водном режиме область Б, рисунок 1. Рисунок 1. Для котлов, работающих на пылсугольном топливе и при чисто гидразинном воднохимическом режиме ГР область В, рисунок 1. ВХР. Однако, несмотря на весьма продолжительный период эксплуатации ТЭС и АЭС различной мощности, у химиков энергетиков, как отечественных, так и зарубежных, до сих пор не сформировалась единая точка зрения на оптимальный ВХР, который обеспечивал бы максимальную надежность работы основного оборудования энергоблоков.