Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ литературных данных о процессах термической деаэрации воды. постановка задач исследования 9
1.1. Физико-химические основы термической деаэрации воды 9
1.1.1. Влияние растворенных в воде газов на коррозию теплоэнергетического оборудования 9
1.1.2. Водные растворы коррозионно-активных газов 14
1.1.3. Процесс передачи вещества на границе двух фаз при термической деаэрации 18
1.2. Технологии десорбции коррозионно-активных газов в термических деаэраторах 25
1.3. Технологии регулирования процессов термической деаэрации воды 42
1.3 Л. Традиционные способы управления термическими деаэраторами 42
1.3.2. Новый подход к регулированию термических деаэраторов 47
1.3.3. Способы однопараметрического регулирования термических деаэраторов 50
1.4. Постановка задач исследования 56
Глава 2. Разработка технологий многопараметрического управления процессами термической деаэрации воды на ТЭС 58
2.1. Разработка концепции комплексного управления термическими деаэраторами 58
2.2. Технологии регулирования деаэрационных установок по нескольким регулирующим параметрам 61
2.3. Управление термическими деаэраторами по нескольким регулируемым параметрам 68
Глава 3. Энергетическая эффективность технологий термической деаэрации 75
3.1. Методика оценки энергетической эффективности 75
3.2. Определение энергетической эффективности методом удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении 77
3.3. Оценка экономичности технологий комплексного регулирования термических деаэраторов 83
3.4. Технико-экономическое исследование технологий комплексного управления процессами термической деаэрации воды 100
3.5. Выводы 105
Глава 4. Экспериментальное построение динамических характеристик термических деаэраторов 106
4.1. Условия проведения эксперимента 106
4.2. Методика экспериментального исследования 110
4.3. Результаты эксперимента 112
4.4. Математическая обработка экспериментальных данных 122
Основные выводы 136
Список литературы 138
Приложения 156
- Технологии десорбции коррозионно-активных газов в термических деаэраторах
- Технологии регулирования деаэрационных установок по нескольким регулирующим параметрам
- Определение энергетической эффективности методом удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении
- Методика экспериментального исследования
Введение к работе
Актуальность работы. Уровень защиты оборудования и -трубопроводов от внутренней коррозии в значительной степени определяет надежность и экономичность тепловых электрических станций. Основным способом удаления растворенных в исходной воде коррозионно-активных газов, к которым прежде всего относятся кислород и диоксид углерода, является термическая деаэрация воды.
Имеющиеся в технической литературе рекомендации по способам и средствам регулирования термических деаэраторов сформулированы четыре - пять десятилетий назад и к настоящему времени устарели как пэ уровню реализации в них научных представлений о процессах деаэрации, так и по уровню использования современных технических возможностей.
Изменившиеся в последнее время экономические условия, в частности, резкое удорожание топливно-энергетических ресурсов и нехватка средств для замены изношенного оборудования, сделали весьма актуальной проблему повышения энергетической эффективности технологических процессов.
Настоящая работа посвящена проблемам повышения качества и экономичности термической деаэрации путем совершенствования технологий управления термическими деаэраторами.
Научным консультантом работы является к.т.н,, доцент Цюра Д.В.
Работа выполнена в рамках программы Министерства образования и науки
Российской Федерации «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» (подпрограмма «Топливо и энергетика», тема № 01.01.025) и гранта Министерства Образования для поддержки научно-исследовательской работы аспирантов государственных образовательных учреждений высшего профессионального образования, находящихся в ведении Федерального агентства по образованию (шифр гранта А 04-3.14-447).
Целью работы является повышение энергетической эффективности технологий термической деаэрации воды путем разработки способов многопараметрического управления деаэраторами и создания условий для их реализации на тепловых электрических станций.
Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: разработаны новые технологии управления термическими деаэраторами тепловых электростанций и котельных, в которых реализуются идеи многопараметрического регулирования процессов термической деаэрации по нескольким регулирующим и регулируемым параметрам; доказано, что управление процессами тепломассообмена в термических деаэраторах по нескольким параметрам позволяет повысить качество и экономичность работы теплоэнергетических установок за счет обеспечения заданной концентрации удаляемого газа в деаэрированной подпиточной воде при оптимальном режиме работы турбоустановки с максимальной выработкой электроэнергии на тепловом потреблении; произведена оценка энергетической эффективности теплофикационных установок ТЭЦ с термическими деаэраторами путем определения удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении; выполнена оценка влияния на энергетическую эффективность использования в роли конечных регулируемых показателей качества остаточной концентрация кислорода и величины рН, соответствующей отсутствию диоксида углерода в деаэрированной воде; получены экспериментальные динамические характеристики промышленного термического деаэратора как объекта регулирования; произведена оценка влияния важнейших режимных параметров на эффективность процесса деаэрации и степень запаздывания определяемого показателя эффективности (остаточного содержания кислорода в деаэрированной воде) по отношению к изменениям режимных параметров; в результате эксперимента уточнены оптимальные параметры деаэрации воды в струй но-барботажных деаэраторах современных конструкций; получены аналитические динамические характеристики испытанного термического деаэратора тепловой электрической станции.
Схема решения проблемы показана на рис. 1.12.
Основные методы научных исследований.
В диссертационной работе использованы метод активного однофакторного эксперимента, современные методы технико-экономических расчетов в энергетике, эвристические методы поиска новые технических решений. Для расчетов и построения графических зависимостей использовались пакеты прикладных программ Microsoft Excel и MathCAD.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. Предложено управление термическими деаэраторами тепловых электростанций осуществлять по нескольким регулирующим и регулируемым параметрам. Идея многопараметрического управления реализована в серии новых технологий термической деаэрации воды, позволяющих повысить надежность, качество и экономичность работы теплоэнергетических установок за счет глубокого удаления коррозионно- активных газов при минимальных энергетических затратах;
Новизна созданных технологий подтверждена 32-я патентами РФ на изобретения,
2. В результате экспериментального исследования получены в графическом и аналитическом виде динамические характеристики промышленного термического деаэратора как объекта регулирования.
Достоверность результатов работы обусловлена проведением эксперимента в реальных промышленных условиях на натурном аппарате ТЭЦ с применением современных средств измерений, практической проверкой и использованием предложенных решений на действующих теплоэнергетических предприятиях.
Практическая ценность работы.
1. Разработаны новые высокоэффективные технологии комплексного управления термическими деаэраторами на теплоэнергетических предприятиях, обеспечивающие гарантированное поддержание нормативного качества деаэрации при максимальной энергетической эффективности ТЭЦ и котельных.
2. Построены экспериментальные динамические характеристики промышленного деаэратора современной конструкции, позволяющие эффективно реализовать предложенные решения помногопараметрическому управлению термическими деаэраторами.
Практическая реализация результатов работы.
На Ульяновской ТЭЦ-3 внедрены рекомендации по оптимизации режимных параметров термических деаэраторов, позволяющие улучшить деаэрацию и уменьшить скорость коррозии трубопроводов недеаэрированной химически очищенной воды.
На Самарской ГРЭС и Чебоксарской ТЭЦ-2 приняты к использованию разработанные автором рекомендации по технологиям управления дегазационными аппаратами водоподготовительных установок и по совершенствованию противокоррозионной обработки и контроля качества подпиточной воды теплосети.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены: на 4-й Российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (УлГТУ, 2003 г.), на V Минском Международном форуме по тепломассообмену (2004 г.), на Межвузовской научной конференции «Современные научно-технические проблемы теплоэнергетики и пути их решения» (СарГТУ, 2004 г.), на 35-37 СНТК УлГТУ (2001-2003 гг.), на 37-39 НТК ППС УлГТУ (2003-2005 гг.), на 9, 10 и 11-й Международных НТК студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (МЭИ, 2003-2005 гг.), на заседаниях постоянно действующего научного семинара научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки» УлГТУ (Ульяновск, 2000-2005 гг.). В 2003 г. разработка энергоэффективных производственных технологий отмечена дипломом Российской научно-технической выставки «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности».
Публикации. По теме диссертации опубликовано 49 печатных работ, в том числе 1 монография, 10 статей и 3 полных текста докладов, тезисы 2 докладов, 32 патента РФ на изобретения, свидетельство о регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, изложенных на 160 страницах машинописного текста, содержит 56 иллюстраций, 4 таблиц, список литературы из 170 наименований, приложения.
Технологии десорбции коррозионно-активных газов в термических деаэраторах
Физическая десорбция газов является основным средством противокоррозионной обработки питательной воды паровых котлов и подпиточной воды систем теплоснабжения. В качестве физических десорберов применяются тепломассообменные аппараты различных конструкций. Первоначальная десорбция диоксида углерода из исходной воды происходит в декарбонизаторах, а окончательное удаление растворенных кислорода и диоксида углерода производится в термических деаэраторах за счет нагрева и диспергирования воды в потоке пара и последующего удаления образовавшейся парогазовой смеси - выпара. В качестве дополнительных средств противокоррозионной обработки воды на заключительной стадии водоподготовки применяются различные методы химического связывания растворенных коррозионно-активных газов с помощью едкого натра, аммиака, гидразина, сульфита натрия.
Термическая деаэрация позволяет снизить содержание кислорода в обрабатываемой воде до величин, допускаемых нормами Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей [46].
В соответствии с ГОСТ 16860 - 88 [20] выделяют следующие типы деаэраторов в зависимости от давления в корпусе:- деаэраторы повышенного давления (ДП) с абсолютным рабочим давлением 0,6-1,0 МПа (6 - 10 кгс/см2);- деаэраторы атмосферного давления (ДА) с абсолютным рабочим давлением 0,11- 0,13 МПа (1,1 - 1,3 кгс/см2);- деаэраторы вакуумные (ДВ) с абсолютным рабочим давлением 0,015 - 0,08 МПа (0,15 - 0,8 кгс/см2).
Каждый тип деаэраторов характеризуется своей номинальной производительностью. Например, для деаэраторов повышенного давленияона изменяется от 225 до 2800 т/ч; для деаэраторов атмосферного давления - от 1 до 300 т/ч; для вакуумных деаэраторов - от 5 до 1200 т/ч.Термические деаэраторы должны удовлетворять требованиям, приведенным в ГОСТ 16860 - 88 «Деаэраторы термические» [20].
Аппараты повышенного давления обычно применяются в качестве деаэраторов питательной воды тепловых электростанций. Деаэраторы атмосферного давления используют для деаэрации питательной воды тепловых электростанций и котельных низкого и среднего давления, добавочной питательной воды ТЭЦ высокого давления, подпиточной воды закрытых систем теплоснабжения. С начала 70-х годов в водоподготовительных установках для подпитки систем теплоснабжения и паровых котлов ТЭЦ для противокоррозионной обработки широко применяются струйно-барботажные вакуумные деаэраторы конструкции НПО ЦКТИ.
Распространение вакуумных деаэраторов на тепловых электростанциях обусловлено [82]:в схемах деаэрации подпиточной воды теплосети -возможностью применения пара низкопотенциальных отборов или отработанного пара турбин ТЭЦ для подогрева теплоносителей перед вакуумными деаэраторами и устранения потерь конденсата греющего пара за счет использования в качестве греющего агента перегретой подпиточной или сетевой воды;в схемах деаэрации добавочной питательной воды котлов -возможностью снижения давления пара отопительных отборов турбин, в схему которых включены вакуумные деаэраторы, до уровня, определяемого температурным графиком работы теплосети, и использования низкопотенциальных нерегулируемых отборов турбин для регенеративного подогрева деаэрированной воды;-в схемах промышленно-отопительных котельных распространение вакуумных деаэраторов определяется возможностью исключения потерь конденсата греющего пара при деаэрации подпиточной воды теплосети и в ряде случаев - возможностью снижения потерь теплоты с уходящими газами котлов при деаэрации добавочной питательной воды.
Деаэраторы этого типа представляют собой аппараты, в которых ьа опорные решетки засыпается неупорядоченная или нерегулярная насадка. Исходная вода стекает по насадке сверху вниз, а навстречу ей движется пар. В пленочных аппаратах пленочное течение жидкости происходит по всей высоте деаэратора, тогда как в деаэраторе с неупорядоченной насадкой -лишь по высоте элемента насадки. При перетекании жидкости с одного элемента насадки на другой пленка жидкости разрушается и на нижележащем элементе образуется новая пленка. Некоторая часть жидкости при этом проваливается в виде капель через расположенные нижг слои насадки.
При прочих равных условиях неупорядоченная насадка допускает меньшую предельную гидравлическую нагрузку, чем упорядоченная насадка или струйная колонка, но зато обеспечивает более высокий объемный коэффициент массоотдачи и соответственно меньшее остаточное содержание газов в воде.
В качестве элементов насадки применяют кольца Рашига, кольца с продольными перегородками (кольца Лессинга), кольца с крестообразными и спиральными перегородками, кольца с пробо денными стенками (кольца Палля), седла Берля, поверхность которых представляет собой гиперболический параболоид, седла Инталокс. Насадки могут иметь также форму греческой буквы омега, пропеллера, шара (рис. 1.2).
Технологии регулирования деаэрационных установок по нескольким регулирующим параметрам
Применение технологий комплексного регулирования термических деаэраторов по нескольким регулирующим параметрам возможно как на тепловых электрических станциях, так и в котельных установках. Однако при выборе последовательности регулирования режимных параметров существуют принципиальные отличия. Если говорить о тепловых электростанциях, то основной задачей в данном случае является получение максимально возможной величины утф_, кВт-ч/м3, - удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении за счет использования высокоэкономичных отборов пара теплофикационных турбин для подогрева теплоносителей деаэрационных установок. При выборе последовательности регулирования режимных параметров в котельных установках основным критерием является снижение затрат электроэнергии на собственные нужды.
В качестве примеров технических решений, в которых реализуется сформулированный подход к управлению термическими деаэраторами, ниже рассмотрены способы работы деаэрационных установок на тепловых электростанциях. По первому из этих способов заданное качество деаэрации обеспечивается путем последовательного регулированиятемпературы исходной воды и расхода перегретой воды - греющего агента (рис. 2.1) [136, 137].
Регулятор содержания растворенного кислорода 9 в подпиточной воде теплосети соединен с датчиком 10, измеряющим содержание растворенного кислорода в деаэрированной подпиточной воде, и с регулирующими органами 11 на трубопроводе греющей среды подогревателя исходной воды и 12 на трубопроводе перегретой воды. Обеспечение заданной концентрации растворенного кислорода в деаэрированной подпиточной воде осуществляют путем последовательного регулирования температуры исходной воды и расхода греющего агента. При повышении концентрации растворенного кислорода относительно заданной величины сначала повышают температуру исходной воды впределах тепловой мощности подогревателя исходной воды или до температуры txoe - 40ч50 С, а затем при необходимости увеличивают расход перегретой воды. Напротив, при понижении концентрации кислорода относительно заданной величины сначала уменьшают расход перегретой воды, а затем снижают температуру исходной воды. Такой порядок регулирования обеспечивает преимущественную загрузку высокоэкономичного нижнего отопительного отбора турбины
На рис. 2.2 приведена схема тепловой электростанции, по которой обеспечение заданной концентрации растворенного кислорода в деаэрированной подпиточной воде 50 мкг/дм3 осуществляют путем последовательного регулирования температуры исходной и перегретойРис. 2.2. Принципиальная схема тепловой электростанции с комплексным регулированием процесса деаэрации по нескольким регулирующим параметрам: 1 -турбина; 2 - деаэратор; 3, 4, 5 - трубопроводы исходной, перегретой и деаэрированной подпиточной воды; 6 - обратный сетевой трубопровод; 1,9 - подогреватели исходной и перегретой воды; 8, 10 - трубопроводы греющего пара; 11 - регулятор содержания растворенного кислорода; 12 - датчик содержания растворенного кислорода; 13, 14 -регулирующие органы; 15 - сетевые подогреватели
При повышении концентрации растворенного кислородаW относительно заданной величины сначала повышают температуру исходнойводы, а затем при необходимости увеличивают температуру перегретой воды. Напротив, при понижении концентрации кислорода относительно заданной величины сначала уменьшают температуру перегретой воды, а затем снижают температуру исходной водыВ схеме тепловой электростанции, изображенной на рис. 2.3, качество деаэрации обеспечивается путем последовательного регулирования температуры и расхода греющего агента [141, 143].отклонение его от заданной величины с помощью регулятора содержания растворенного кислорода 11 и регулирующих органов 13 увеличивают расход перегретой воды на деаэратор. Затем при необходимости увеличивают ее температуру с помощью регулирующего органа 14, установленного на трубопроводе пара высокого потенциала подогревателя перегретой воды.
Схема тепловой электростанции, изображенной на рис. 2.4, показывает еще одну технологическую возможность регулирования качества деаэрации путем последовательного изменения температуры исходной воды и расхода вьшара. Порядок регулирования, выбранный в схемах тепловых электростанций с комплексным управлением процессом термической деаэрации по нескольким регулирующим параметрам (рис. 2.1-2.4), обеспечивает преимущественную загрузку высокоэкономичного нижнего отопительного отбора турбины, что естественно повышает энергетическую эффективность тепловых электрических станций.
Таким образом, новые технологии позволяют повысить не только качество деаэрации, но и экономичность работы тепловой электрической станции в целом.Рассматривая технологии управления процессами деаэрации в котельных, порядок изменения величины режимных параметров в этом случае будет иной.
В качестве примера рассмотрим способ термической деаэрации воды в котельной (рис. 2.5) [147, 151], по которому заданная концентрация кислорода в деаэрированной воде поддерживается путем изменения тех же режимных факторов, что и в схеме, изображенной на рис. 2.2, -температуры исходной воды и температуры греющего агента. Однако, как уже было отмечено, при выборе последовательности регулирования режимных параметров существуют принципиальные отличия. При выборе последовательности регулирования режимных параметров в котельных установках основным критерием является снижение затрат электроэнергии на собственные нужды.
Поддержание заданной концентрации растворенного кислорода в деаэрированной подпиточнои воде осуществляют путем последовательного регулирования температуры греющего агента и температуры исходной воды (именно в этой последовательности и состоит основной отличительный признак), причем при повышении концентрации растворенного кислорода относительно заданной величины сначала увеличивают температуру греющего агента.
Рис. 2.5. Принципиальная схема вакуумной деаэрационной установки котельной с комплексным регулированием процесса деаэрации по нескольким регулирующим параметрам: 1 - вакуумный деаэратор; 2, 3, 4 - трубопроводы исходной, перегретой и деаэрированной подпиточной воды; 5 - подогреватель исходной воды; 6 - трубопровод греющей среды подогревателя исходной воды; 7 - подогреватель греющего агента; 8 -трубопровод греющей среды подогревателя греющего агента; 9 - регулятор содержания растворенного кислорода; 10 - датчик содержания растворенного кислорода; 11, 12 -регулирующие органы; 13 - подпиточной насос; 14 - обратный сетевой трубопровод
Затем при необходимости повышают температуру исходной воды и, напротив, при понижении концентрации кислорода относительно заданной величины, сначала снижают температуру исходной воды, а затем температуру греющего агента. Такой порядок регулирования обеспечивает минимальные затраты электроэнергии на собственные нужды.
Как уже было отмечено, комплексное регулирование процесса термической деаэрации воды осуществимо как по нескольким регулирующим, так и по нескольким регулируемым параметрам.
Определение энергетической эффективности методом удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении
Рассмотрим подробнее метод УВЭТП, на котором основана методика ВИШ. Мощность N . , кВт, развиваемая турбиной на тепловом ч і потреблении за счет отборов пара на подогрев теплоносителей на г -ом участке схемы установки (дополнительная теплофикационная мощность), определяется по формуле где Д - расход пара, отпускаемого из отбора на подогрев потоков добавочной воды, кг/с; io и - энтальпии острого пара и пара из і -го отбора; цэ, цм — электрический и механический КПД турбогенератора. На величину мощности, развиваемой турбиной на тепловом потреблении, существенное влияние оказывает мощность N , которая р і вырабатывается паром регенеративных отборов, расходуемым на подогрев конденсата пара, используемого для подогрева теплоносителей на /-м участке схемы. Наиболее просто учет N возможен путем введения в выражение для определения N , коэффициента кп учитывающего регенеративный подогрев конденсата пара отборов турбины. Тогда формула (3.1) приобретает вид Проф. Г. А. Шапиро рекомендовал принимать величину кг фиксированной, равной 1,16 [78]. Однако, принимать фиксированную величину кг можно только для расчетов энергетической эффективности технологий с однотипными тепловыми схемами водоподготовки, но и тогда целесообразно предварительно уточнить величину кг для этих однотипных схем, поскольку в зависимости от тепловых режимов даже при использовании одной и той же схемы величина кг изменяется в пределах 1,10-1,20 [50, 88], т.е. достаточно сильно сказывается на точности расчетов.
В некоторых случаях расчет по формулам (3.1) и (3.2) невозможен. Например, использование схем с подачей в вакуумный деаэратор добавочной питательной воды в качестве греющего агента конденсата сетевых или регенеративных подогревателей не предполагает использования пара, следовательно, Д = 0 и N,„ =0. Вся дополнительная электрическая мощность N , развиваемая на тепловом потреблении при использовании этих схем, обусловлена увеличением расходов пара на регенеративный подогрев конденсата [88]. Для определения N использована идея введения в схему турбоустановки условных эквивалентных регенеративных подогревателей, предложенная в 60-е годы проф. Е.Я. Соколовым [57] и проф. З.Ф. Немцевым для упрощенного расчета тепловых схем. Энтальпия условного эквивалентного регенеративного отбора /э , заменяющего все " "і действительные регенеративные отборы, паром которых подогревается конденсат /-го отбора, определяется как Отметим, что точнее было бы определять і3 как полусумму р I энтальпий первого по ходу пара регенеративного отбора /; и отбора, предшествующего г -му отбору: т.к. острый пар с энтальпией io и і-ьтй отборы не принимают участия в регенеративном подогреве конденсата /-го отбора. Однако определение і3 по формуле (3.4) потребовало бы значительного увеличения объема Р j исходных данных для расчета. При использовании формулы (3.3) вместо формулы (3.4) предполагается, что распределение регенеративных отборов пара по проточной части турбины равномерное. N определяется по формуле где D - расход пара условного эквивалентного отбора для регенеративного подогрева конденсата /-го отбора после подогрева потоков воды на і-м участке схемы, кг/с. Величина D определяется из теплового баланса условного регенеративного подогревателя: где і - энтальпия питательной воды, кДж/кг; /. - энтальпия конденсата /-го отбора после подогрева потоков обрабатываемой воды на г-м участке схемы, кДж/кг. Мощность, потребляемую насосами, кВт, можно представить как насосом, кПа; цп - КПД насоса. Для сравнения вариантов водоподготовительных установок .с различной производительностью сумму значений (лгяіА+ЛГ ), а также (-1 Nm следует отнести к расходу подготавливаемой воды Gg (добавочной питательной). Определить величину удельной выработки электроэнергии на 1 м3 воды можно, используя уравнение Экономия условного топлива АВ, т, определяется с помощью разности Avmp, где Ъ — удельный расход условного топлива на конденсационную Э.К выработку электроэнергии, кг/(кВт"ч); Ъ - удельный расход условного топлива на теплофикационную выработку электроэнергии, кг/(кВт ч); реж_ 0бщИй расход подготавливаемой воды в исследуемом режиме, м3. Є При расчете энергетической эффективности технологий подготовки воды необходимо учитывать изменение расхода топлива на выработку в котле пара при изменении потенциала пара отборов турбины, используемого для подогрева потоков воды перед деаэраторами где AD. - разность расходов пара, получаемая при использовании пара разных потенциалов для нагрева воды на одну и ту же величину, т/год; i0, іп.в — энтальпии острого пара и питательной воды, кДж/кг; Q — теплота сгорания условного топлива, кДж/кг; ц - КПД парового котла. Определить экономичность технологий подготовки воды на ТЭЦ, руб., можно как где Ц,п - цена условного топлива, руб/т. Определение N , и iV рассмотренным выше способом требует / і минимума данных по режиму работы теплофикационной турбоустановки (по существу, достаточно лишь знания величины /,), Это позволяет применять его для оперативного решения широкого круга инженерных задач, связанных с оценкой структурных и режимных изменений в работе тепловых электростанций. При наличии более полных данных по режиму работы турбоустановки, в том числе по давлениям и энтальпиям пара всех отборов турбины, определение дополнительной мощности AN = N . +N , Р j Р і развиваемой турбиной на тепловом потреблении за счет отборов пара на подогрев теплоносителей на і-м участке схемы установки и за счет регенеративного подогрева конденсата этого пара, возможно, как уже отмечалось, методом коэффициентов приращения мощности (КПМ) [38] при работе турбоустановки в теплофикационном режиме с минимальным пропуском пара в ЦНД и методом коэффициентов изменения мощности (КИМ) [55] при работе в остальных режимах. Метод УВЭТП позволяет оценить энергетическую эффективность работы всей теплофикационной установки, включая турбину, т.е. охарактеризовать влияние режима деаэрации на термодинамический цикл ТЭЦ.
С помощью метода УВЭТП рассчитаны графические зависимости, характеризующие величину удельной выработки электроэнергии на тепловом потреблении при комплексном управлении термическими деаэраторами по нескольким регулирующим и регулируемым параметрам, схемы которых приведены в главе 2.
Технологически необходимые параметры режима деаэрации (температура исходной tx.0.e и перегретой 1г.а воды, расход греющего агента -перегретой воды GM) определялись по многофакторным математическим моделям деаэраторов (3.12-3.14), полученным после преобразования уравнений регрессии, представленных в [83, 102].Так, выражение для определения расхода греющего агента -перегретой воды G2.a, т/ч, необходимого и достаточного для обеспечения нормативного остаточного содержания кислорода 50 мкг/дм , выглядит:
Величины расходов деаэрируемой химически очищенной воды Gx0.e подставляются в формулу (3.12) в т/ч, температуры химически очищенной воды 0тв и перегретой воды 4а в С.При реализации технологии с применением в качестве регулирующего параметра температуры исходной химически очищенной воды ее оптимальная величина определяется по формуле:
Методика экспериментального исследования
Для проведения экспериментального исследования выбран метод однофакторного активного эксперимента [6, 13, 51], т.е. изменялся один из параметров работы деаэратора, а соответствующий результат фиксировался.
В качестве изменяемого фактора в одном случае принимался расходвыпара атмосферного деаэратора, в другом - температура исходной воды,подаваемой в деаэратор. Изменение расхода выпара проводилось спомощью регулирующей задвижки, установленной на трубопроводе отводавыпара в охладитель. Изменение расхода выпара проводилось ступенчаточерез определенные интервалы времени, обусловленныесамовыравниванием объекта регулирования - термического деаэратора после однократного возмущения, до полного закрытия задвижки, а затем ее открытия.
Другим регулирующим фактором была температура исходной воды перед охладителем выпара. Изменение ее проводилось ступенчато, путемувеличения расхода пара на подогрев исходной воды в подогревателе ПХОВ-25.
Портативный автоматический кислородомер, установленный на пробоотборной точке и подключенный к потоку, идущему после бака-аккумулятора деаэратора ДА-25, позволил вести непрерывный высокоточный мониторинг остаточной концентрации кислорода в деаэрированной воде.
Как уже отмечалось, одной из основных задач эксперимента было определение влияния на эффективность деаэрации различных режимных параметров. Поскольку приборов, позволяющих замерить реальное количество отводимого из деаэратора выпара, не существует, измерение этой величины проведено косвенным путем. Для этого измеряемыми аргументами были выбраны температура исходной химически очищенной воды и выпара до и после охладителя, расход исходной воды, давление в деаэрационнои колонке, а функцией - расход выпара, определяемый из уравнения теплового баланса охладителя выпара.
Измерения расходов и температур проводились штатными стационарными приборами. Измерение расхода исходной воды, подаваемой в деаэратор, дублировалось ультразвуковым портативным расходомером -счетчиком УРСВ «ВЗЛЕТ-ПР». Измерение температур потоков, идущих в охладитель выпара, и после него дублировалось образцовыми лабораторными ртутными термометрами с ценой деления 0,1 С.
Замеры остаточной концентрации кислорода в деаэрированной воде производились с помощью автоматического портативного анализатора -кислородомера «МАРК-301Т» производства ООО «ВЗОР». Измерения проводились при температуре пробы 30±5 С. Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности показаний анализатора при измерении концентрации растворенного кислорода составляют ±0,012Y (где Y-измеренное значение концентрации растворенного кислорода в мг/дм"). Кроме того, периодически для контроля за показаниями кислородомера проводились химические анализы содержания кислорода в обрабатываемых потоках и деаэрированной воде с помощью метиленового голубого согласно [33].Начальная концентрация растворенного кислорода в исходной химически очищенной воде составляла в период испытаний 13 мг/дм3, в конденсате ПСВ-90 - 0,06 мг/дм3, в конденсате ПСВ-500 - 1,14 мг/дм3, в потоке после дренажного бака - 2,6 мг/дм3.
Средневзвешенная концентрация кислорода всех потоков, подводимых в деаэратор составляет 5,9 мг/дм3.В результате испытаний атмосферного деаэратора ДА-25 получены значения регулируемых и регулирующих факторов процесса деаэрации, изменяющихся во времени, на основании которых построены графические динамические характеристики. На рис. 4.3 представлена зависимость расхода исходной химически очищенной воды, подаваемой в атмосферный деаэратор, от времени.
По графику можно судить об изменении Gxoe в период проведения эксперимента и о влиянии данного параметра на другие исследуемые величины. Из графика следует, что все изменения в течение времени проведения эксперимента незначительны. При номинальной производительности деаэратора 25 т/ч и полученном в ходе эксперимента максимальном отклонении 0,3 т/ч расход исходной воды не изменялся более чем на 1,5 %, что говорит о довольно стабильном режиме работы деаэратора в период эксперимента и отсутствии существенного влияния расхода исходной воды на результаты эксперимента.
В табл. 4.1 приведены основные этапы экспериментального исследования атмосферного деаэратора.Во время проведения эксперимента ставилась задача оценить влияние на эффективность деаэрации расхода выпара путем увеличения и уменьшения величины выпара, отводимого из деаэратора в охладитель выпара, а также температуры исходной воды, которая регулировалась путем изменения расхода пара на подогрев исходной воды в подогревателе.На рис. 4.4 представлена динамика изменения регулирующего фактора deb!n во времени по результатам опытов.
Изменение температуры исходной воды перед охладителем выпара осуществлялось путем увеличения или уменьшения расхода редуцированного пара котла ДЕ-10/14, применяемого в качестве греющего агента в подогревателе исходной воды ПХОВ-25.мвып кг/тРис. 4.7. Динамика изменения разности температур Аі()в исходной химически очищенной и деаэрированной воды
