Разработка систем автоматического дозирования корректирующих реагентов и анализ водно-химических переходных процессов на ТЭС

В последнее время происходит реформирование и реструктуризация в системе энерговырабатываюгцих предприятий, что позволяет создавать конкурентные условия на энергетическом рынке Российской Федерации. Подобные условия приводят к существенному повышению требований к надежности работы оборудования и, в частности, к качеству водно-химических режимов ТЭС, что возможно только при внедрении систем контроля и управления ВХР. По данным отечественных исследований и зарубежных публикаций именно эксплуатация СХТМ существенно повышает надежность поддержания основных параметров ВХР в нормируемых диапазонах и приводит к снижению аварийности на ТЭС.

Водный режим является самостоятельной задачей, от решения которой зависит экономичность и надежность работы оборудования не только конденсатно-питательного тракта, но и ТЭС в целом. Опыт эксплуатации показывает, что нарушения водно-химического режима могут приводить к аварийному или преждевременному останову блока. В настоящее время ни один из применяемых на ТЭС водных режимов не обеспечивает в должной мере защиту от повышения коррозии оборудования конденсатного тракта, что негативно отражается на работе котлов и турбин. Поэтому особое значение придается вопросам автоматизации химико-технологических процессов в связи с необходимостью совершенствования водно-химических режимов. Несмотря на применение самых современных средств контроля, эксплуатируемые системы химико-технологического мониторинга используются только в качестве предоставления информации оперативному персоналу, без возможности управления и прогнозирования состояния водно-химического режима ТЭС.

Представленная работа позволяет проанализировать водно-химические переходные процессы на ТЭС, описывающие количественно поведение нормируемых примесей в основных элементах энергоблока и разработать системы автоматического дозирования корректирующих реагентов. Реализация предлагаемых в диссертации решений позволяет значительно повысить эффективность работы системы мониторинга и надежность работы оборудования ТЭС в целом.

На большинстве ТЭС находятся в эксплуатации морально и физически устаревшие системы автоматического дозирования корректирующих реагентов или вовсе отсутствуют. Несмотря на привлечение внимания специалистов ТЭС к управлению и прогнозированию в СХТМ, данные вопросы продолжают оставаться одними из наименее изученных. Задачами данной работы являются:

1. Анализ водно-химических переходных процессов на ТЭС с целью прогнозирования возможных последствий нарушений ВХР, протекающих в тракте энергоблока.

2. Разработка стенда для моделирования СХТМ в лабораторных условиях.

3. Анализ экспериментальных данных, полученных при исследовании ВХР ТЭС в номинальном режиме работы энергоблока, позволивший разработать системы автоматического дозирования корректирующих реагентов.

4. Разработка систем автоматического дозирования корректирующих реагентов с использованием сигналов приборов автоматического химического контроля.

Научная новизна работы представлена результатами исследования ВХР ТЭС с использованием СХТМ. Разработаны системы автоматического дозирования корректирующих реагентов. Разработаны математическая модель динамики развития нарушения ВХР по тракту энергоблока, а также нестационарная математическая модель распределения примеси в котловой воде. Разработан уникальный стенд, имитирующий работу СХТМ в лабораторных условиях. Проведена статистическая обработка данных стендовых исследований.

144 ВЫВОДЫ.

1. Проведен анализ водно-химических переходных процессов на ТЭС и показана необходимость использования систем автоматического дозирования корректирующих реагентов.

2. Разработаны математические модели, описывающие поведение примесей, таких как: концентрация натрия и гидразина в следующих точках тракта: основном конденсате, питательной воде, котловой воде и насыщенном паре.

3. Анализ математических моделей показал, что характер возмущения оказывает влияние на динамические характеристики процессов. Отмечено, в частности, что длительность переходного процесса в питательной воде возрастает в 10 раз при учете экспоненциального изменения концентрации натрия в основном конденсате.

4. Выявлено существенное влияние расхода продувки на характеристики переходных процессов концентрации натрия в котловой воде и насыщенном.

I. паре. Отмечено, что принятые нормы по-ВХР могут быть выдержаны в результате увеличения расхода продувки котла.

5. Разработан и создан экспериментальный стенд, позволяющий в лабораторных условиях моделировать систему химико-технологического мониторинга. Проведены стендовые испытания системы и средств химико-технологического мониторинга в режиме реального времени. Проведена статистическая обработка данных. Расчетным путем установлено, что все показания приборов находятся в допустимых пределах.

6. На основе стендовых испытаний исследованы влияния расхода и температуры пробы на показания приборов. Установлено, что изменения расхода от 3 до 5 л/ч и температуры от +17 до +30 °С пробы не влияют на показания приборов, что важно для СХТМ создаваемых и эксплуатируемых на электростанциях. Отмечено влияние дозирования гидразина на контролируемые показатели качества среды, такие как: окислительно-восстановительный потенциал, величина рН и электропроводимость.

7. Анализ результатов исследования ВХР энергоблоков ОАО «Кузбассэнерго» в стационарных режимах работы показал необходимость разработки систем автоматического дозирования корректирующих реагентов на ТЭС.

8. Разработаны системы автоматического дозирования гидразина, позволяющие повысить эффективность работы СХТМ. Показано, что применение системы с компенсацией возмущения по расходу питательной воды целесообразно. На основе сравнительного анализа одноконтурных систем автоматического дозирования гидразина в соответствии с концентрацией кислорода и значением ОВП отмечено, что регулируемой величиной считать значение ОВП.

9. Предложенные системы регулирования могут быть рекомендованы для внедрения на ТЭС в задачах автоматического дозирования корректирующих реагентов с использованием сигналов приборов автоматического химического контроля.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

СХТМ — система химико-технологического мониторинга;

ВХР — водно-химический режим;

ТЭС — тепловая электрическая станция;

ГРЭС — городская районная электрическая станция;

КВР — кислородный водный режим;

ГАВР — гидразинно-аммиачный водный режим;

УПП — устройство подготовки пробы;

СУПП — система устройства подготовки пробы;

АРДН — автоматический регулятор дозировочного насоса;

АСУ ТП — автоматизированная система управления технологическими процессами;

НД — насос-дозатор;

АХК — автоматический химический контроль;

УЭП — удельная электропроводимость;

АРМ — автоматизированное рабочее место;

ПНД — подогреватель низкого давления;

ПВД — подогреватель высокого давления;

БОУ — блочно-обессоливающая установка;

ХВО — химическая водоочистка;

АСР — автоматическая система регулирования;

ОВП — окислительно-восстановительный потенциал;

УП — указатель положения;

КЧХ — комплексно-частотная характеристика;

ПИ — пропорционально-интегральный;

П — пропорциональный;

ПЭВМ — персональная электронно-вычислительная машина.