Введение к работе
Актуальность работы.
Важнейшим направлением снижения затрат на производство энергии является обеспечение надежности основного теплоэнергетического оборудования. Статистические данные энергетики свидетельствуют, что иодоподготовка и водно-химический режим в значительной степени определяют условия его эксплуатации и влияют на интенсивность процессов износа труб поверхностей нагрева котлов и работу проточной части турбин. В экспертной системе контроля и оценки условий эксплуатации ТЭС из семи направлений основного уровня два связаны с водно-химическим режимом и водоподготовкой и в качестве локальных напраатсний (подуровней) предусматривают автоматизированный химконтроль и мониторинг процессов водоподготовки. Необходимость автоматизированного хпмконтроля обусловлена гак же нсстационарно-стью рабочих режимов, частыми пусками и остановами оборудования.
Нсстационарность п отношении водоподготошггельного оборудования проявляется в изменениях, часто в сторону ухудшения, качества исходной воды, отклонениях от нормативных характеристик качества реагентов и ионитов. В то же время, ужесточается экологический контроль за деятельностью ТЭС, появляются новые малоотходные технологии водоподготовки, проекты «экологически чистых» ТЭС.
Новые малоотходные технологии водоподготовки предполагают разделение потоков по химическим показателям, обработку и утилизацию стоков. Без использования автоматизированного химконтроля эксплуатация такігх систем может быть невозможна.
Работа посвящена вопросам организации автоматизированного химконтроля на во-доподготовитсльных установках (ВПУ) ТЭС. Актуальность се обусловлена не только названными выше причинами, но и новыми горизонтами, открывшимися с развитием и внедрением в производство средств вычислительной техники и средств связи контролирующих приборов с управляющей ЭВМ. Впервые появилась возможность создания контрольно-диагностических комплексов, легко сопрягающихся с автоматизированной системой управления, в частности, управления водоподготовкой.
При наличии надежных промышленных приборов химконтроля таких, как кондуктометры и потенциометры, центр тяжести в решении задач автоматизированного химконтроля (АХК) переносится на создание алгоритмов, разработку химико-технологических основ, обеспечивающих количественное определение концентраций примесей в технологических потоках на ВПУ.
Цель работы состоит в создании математических моделей ионных равновесий технологических потоков и реализации их в методы и системы автоматизированного химконтроля на ВПУ и, в первую очередь, на широко распространенных установках химического обессоливания и новых малоотходных термохимических водоподготовках.
В работе решены следующие научные и практические задачи:
разработка математических алгоритмов расчета ионных равновесий в основных технологических потоках, включающих, наряду с химическими компонентами, физико-химические параметры, непосредственно измеряемые приборами хим-контроля, такие как электропроводность, рН, ЭДС электрохимического элемента;
разработка и химико-технологическое обеспечение методов количественного приборного хпмконтроля в рамках системы автоматизированного химконтроля іюдоподготовки;
теоретическое обоснование и практическая проверка предложенных систем автоматизированного хпмконтроля для химического и термического обессоливания полы на ТЭС.
При этом в качестве наиболее важных объектов и процессов ВПУ выделены процессы регенерации ионитных фильтров, и процессы в испарителях термохимических установок, отпускающих дистиллят на подпитку котлов и продувочную воду для приготовления регенерационного раствора соли.
Научная новизна работы:
-
Впервые разработан алгоритм и апробирована методика количественного контроля процессов регенерации Н-катионитного и ОН-анионитного фильтров, основанная на измерении удельной электропроводности регенерационных растворов до и после фильтра.
-
Предложена полная схема автоматизированного контроля блока фильтров химического обессолнвания, включая рабочие процессы и процессы регенерации иони-тов.
-
Впервые разработан автоматизированный химконтроль испаритсльноіі установки, позволяющий по измерению электропроводности и рН количественно определять нормируемые параметры качества дистиллята: концентрации катионов натрия и углекислоты, и по измерению электропроводности продувки - рассчитывать минерализацию концентрата испарителя, необходимую как для управления собственно величиной продувки, так и для последующей обработки продувочной воды.
-
Предложена схема автоматизированного химконтроля термической обессоливающей установки, способная обеспечить эксплуатационный режим малоотходной термохимической ВПУ.
Практическая ценность работы определяется созданием систем АХК, которые могут быть использованы как на действующих установках химического и термического обессолнвания, так и на вновь проектируемых, в том числе малоотходных термохимических ВПУ. Практически могут использоваться как системы АХК в целом, так и отдельные их фрагменты. Автоматизированный потенциометрический химконтроль истощения Na-катионитных фильтров внедряется в настоящее время на Тобольской ТЭЦ и Нижневартовской ГРЭС. Прошли успешные промышленные испытания на Саранской ТЭЦ-2 системы химконтроля дистиллята испарителя и осветленной воды. На Костромской ГРЭС идет поэтапная реализация схемы автоматизированного химконтроля за блоком фильтров химического обессолнвания добавочной воды котлов.
На основе проведенного исследования в рамках системы АХК разрабатывается уникальная система подготовки проб, обеспечивающая автоматизированный химконтроль одним прибором нескольких (от 3 до 5) одноименных фильтров. К решению задачи привлечен широкий круг специалистов - от ученых ИГЭУ до инженерно-технических работников Костромской ГРЭС и Фурмановского завода "Темп".
Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечена:
в расчетно-теоретической части - использованием классических законов ионных равновесий в растворах электролитов;
в части измерений - использованием наиболее надежных приборов химконтроля: кондуктометров и потенциометров, прошедших государственную аттестацию и рекомендованных для подобного рода измерений;
в отношении определения количественных значений концентраций ионов и электролитов, представляемых системой АХК - сравнением с данными химического анализа параллельных проб, полученными в лабораторных условиях общепринятыми методами.
Автор защищает:
математические алгоритмы и методики количественного определения концентраций ионов и электролитов в растворах по измеренным значениям электропроводности и рН;
результаты опытно-промышленных исследований, полученных при разработке и испытании методов АХК различных технологических потоков на ВПУ ТЭС;
схемы автоматизированного химконтроля для установок химического и термиче
ского обессолнвания воды.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы были представлены на:
Международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития элсктротехники"(г. Иваново, 1992, 1994, 1997 г.г.)
научно-технических Советах Костромской ГРЭС (1997 г.), Саранской ТЭЦ-2 (1995 г.). Тобольской ТЭЦ и Нижне-Вартовской ГРЭС (1997 г.);
техническом Совете НПП "Техноприбор" (г. Москва, 1997г.);
. заседании кафедры ХХТЭ и ТЭС ИГЭУ (г. Иваново, 1997г.).
Публикации. Основные результаты исследования опубликованы в 9-й печатных работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 138 страницах машинописного текста, включая 51 рисунок и 33 таблиц. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, выводов и списка л»ггсратуры из 93 наименований и приложения.
