Об особенностях ВХР в части баланса поступления-удаления примесей в пароводяном тракте ТЭЦ

Вопросы расчета баланса поступления/удаления примесей в пароводяном тракте ТЭЦ это те вопросы, которыми обычно не владеет даже очень опытный эксплуатационный персонал. Поэтому освоение этих расчетов позволяет молодому специалисту решать многие важные практические задачи на хорошем уровне уже с первых самостоятельных шагов.

 

Целью правильного ведения водно-химического режима, является обеспечение надежной и экономичной работы оборудования ТЭС в той части, которая зависит от ведения ВХР.

 

Условия, обеспечивающие эту цель, регламентированы в нормах качества паров, питательной воды и конденсата. Поэтому основной задачей наладки и ведения воднохимического режима является обеспечение установленных норм. Эта задача может решаться как посредством проведения технических мероприятий (например, устранением неисправностей и дефектов в работе оборудования), так и воздействием на факторы, позволяющие регулировать поступление/удаление примесей в пароводяном цикле ТЭС (размер непрерывной продувки котлов, дозирование реагентов и др.).

 

ВХР-баланс (ВХРБ) - это совокупность поступления и удаления примесей в пароводяном цикле ТЭС. Здесь прежде всего надо различать неустановившиеся (нестационарные) и установившиеся (стационарные) режимы ТЭС. Любое изменение в работе ТЭС - изменение электрической нагрузки, подключение нового оборудования, пуски и изменения размера непрерывной продувки котлов - приводят к перераспределению содержаний примесей в водах и парах. Этот процесс протекает во времени и соответствующий ему режим называется нестационарным. По окончанию этого процесса в водах и парах устанавливаются постоянные концентрации примесей и режим, отвечающий этой ситуации, называется стационарным.

 

Предметом нашего рассмотрения будут в основном только стационарные режимы. Однако надо иметь ввиду, что на практике стационарность режимов постоянно нарушается и поэтому нам приходится ориентироваться не на разовые замеры тех или иных показателей, а на таблицы данных, которые мы усредняем или обрабатываем каким-то другим статистическим путем. Тем не менее, будем считать, что мы имеем дело со стационарными режимами, а особенности статистической обработки данных будем рассматривать как отдельный вопрос (в дальнейшем ему будет посвящен отдельный раздел).

 

Итак, в стационарном режиме содержание всех ингредиентов (примесей) во всех точках отбора пароводяного тракта стабильно и нам остается только отобразить этот факт математическим путем. В общем, это и не так уж сложно: "Все перемены, в натуре случающиеся, такого суть состояния, что ежели что-то прибудет в одном месте, то в другом оно обязательно убудет" - М.В. Ломоносов. Теперь нам остается только перебрать все возможные ингредиенты и для каждого из них составить баланс: то, что поступает в пароводяной цикл (или в отдельный его элемент) за единицу времени, равно тому, что выводится из цикла (или элемента) за ту же единицу времени. Так что ВХРБ - это частный случай закона сохранения веществ. Тот, кто хорошо чувствует этот закон, может и самостоятельно составить все балансы, опуская излишние подробности данного рассмотрения и останавливаясь разве что только на некоторых специфических моментах.

 

Итак, что такое ВХР-баланс мы вроде бы уже разобрались: то, что прибывает, всегда равно тому, что убывает, и так по всем компонентам, которые поступают в пароводяной цикл по нашей воле (при дозировании реагентов в процессе коррекционной обработки) или иным путем.

 

На какие вопросы может ответить ВХР-баланс? ВХРБ может ответить на вопросы как один из факторов влияет на какой-то другой и в какой мере. Например, размер непрерывной продувки котла влияет на солесодержание котловых вод, а через котловые воды и на солесодержание паров. Все это можно рассчитать и представить наглядно, на графиках при разных размерах непрерывной продувки. В рамках этого вопроса можно ответить еще на два других и весьма существенных вопроса:

 

при каких условиях обеспечивается достижение требуемых норм качества паров и вод;

 

какие показатели качества паров и вод являются реально достижимыми для конкретной технологической схемы ТЭС.

 

С необходимостью ответа на первый вопрос мы наиболее часто сталкиваемся при проведении теплохимических испытаний котлов, по результатам которого мы регламентируем (нормируем) размер непрерывной продувки и качество питательной воды.

 

Второй вопрос возникает, в частности, при анализе проекта на предмет возможности обеспечения норм ведения ВХР при предложенных проектных схеме и составе оборудования.

 

Так или иначе, но эти два вопроса надо всегда иметь ввиду при любом анализе ВХР как для ТЭС в целом, так и для отдельных ее элементов (например, для барабанных котлов).

 

На какие вопросы не может ответить ВХРБ? ВХРБ не может ответить на многие вопросы, связанные с дефектами работы оборудования. Например, на вопрос почему не работает насос-дозатор фосфатов или на вопрос почему неправильно показывает расходомер на линии непрерывной продувки.

 

Обнаружение дефектов работы оборудования является важной составляющей наших работ. Однако необходимость такой работы с нашей стороны проявляется прежде всего при выполнении пусконаладочных работ - т.е. при вводе в действие нового оборудования, когда эксплуатационный персонал не обучен в должной мере, а зачастую и не укомплектован. Но при выполнении наладочных (а не пусконаладочных!) работ мы зачастую имеем дело с ситуацией, когда эксплуатационный персонал знает дефекты работы своего оборудования не хуже нас. К тому же выявление указанных дефектов может и не входить в наши прямые обязанности по договору (если иное не предусмотрено прейскурантом на проведение работ).

 

Впрочем, на энергопредприятиях, не относящихся к большой энергетике (в частности на металлургических заводах) ситуация бывает совершенно иной, и вся работа многолетне эксплуатируемого оборудования может выглядеть как сплошной дефект.

 

Хотя и все элементы ВХР ТЭЦ взаимосвязаны, но мы обычно подразделяем их на ВХР котлов (сюда примыкают и теплохимические испытания котлов) и ВХР ТЭЦ с точки зрения анализа составляющих питательной воды. Указанное подразделение условно, но оно имеет место и в прейскурантах на проведение работ.

 

Представим, что кто-то уже нарисовал для нас схему воднопаровых потоков ТЭС. Первоначально эта куча линий может показаться чем-то сложным и запутанным. Но, присмотревшись, начинаем замечать в этом многообразии некоторые типичные элементы. Их не много - всего лишь три - узлы, контуры, цепочки. Узел - это когда несколько (один или более) потоков входят в одну точку и несколько других (тоже один или более) выходят из этой точки. Простейший пример узла: две трубы входят одну точку (объединяются), а одна труба выходит из нее. Цепочка - это когда выход из одного узла является входом в другой узел, выход из второго узла является входом в третий узел, если такой имеется, и т.д. Ну а контур - это когда цепочки разветвляются и затем снова сходятся вместе. Пример контура - двухступенчатый котел (см. первый лист), где питательная вода входит в котел, упариваясь в двух степенях испарения, и в виде пара из первой и второй ступеней снова объединяется в поток насыщенного пара, образующегося в барабане котла.

 

Что является общим для всех этих как предельно простых, так и пусть даже для самых сложных элементов? Для каждого из элементов мы можем составить два уравнения баланса. Первое уравнение отвечает условию: количество входящего в элемент теплоносителя (воды, пара или конденсата) равно количеству выходящего теплоносителя. Второе - количество примесей, входящих в элемент примесей, всегда равно количеству примесей, выходящих из него. Вернее, по примесям можно составить не одно уравнение, а больше - по одному на каждую из примесей. Нам, вооруженным этим знанием, уже нетрудно представить, скажем, для котла, что количество питательной воды, поступающей в котел, равно количеству воды в потоках пара и непрерывной продувки, выходящих из котла. И тоже самое мы можем сказать, например, в отношении количеств кремнекислоты, поступающих в котел с питательной водой и выходящих из него с потоками пара и непрерывной продувки.

 

Возможно, кому-то эти простые объяснения, типа "выход равен входу", покажутся излишними. Казалось бы, что может быть проще, и нет здесь предмета для обсуждения. Может быть это и так. Однако, чтобы увидеть эту же простоту не применительно к контуру котла, а применительно к контуру всей ТЭС, требуется уже даже некоторое мужество. Многим даже и в голову не приходит такая мысль, что всю ТЭС разом можно тоже рассмотреть с точки зрения некоторых простейших соотношений. А нам такая мысль уже пришла в голову. Так что мы, тем самым, приобретаем некоторое преимущество против тех, у кого подобная мысль еще не возникала.

 

Однако это преимущество следует развивать в направлении достижения конкретных результатов. Следующий наш шаг - это освоение схем потоков в виде узлов, контуров, цепочек.

 

Для чего нам нужны эти схемы? Для того, чтобы внимательно пройтись по всем этим узлам, контурам, цепочкам и составить большую кучу разных уравнений. А для чего нам нужны уравнения? Для того, что уравнения можно преобразовать в нужные нам формулы. А формулы это уже то, что можно завести на компьютер и с их помощью что-то посчитать.

 

Чтобы получить нужные формулы, надо сначала поставить цели, которым должны отвечать наши формулы. Цели эти во многих случаях обычно уже известны. Например, на котле мы должны обеспечить требуемое качество пара в зависимости от размера непрерывной продувки и от качества питательной воды или котловых вод. В математическом плане это означает, что мы должны получить формулы зависимости качества пара от названных выше факторов. Обозначение и даже краткое описание этих факторов вы найдете в статье Обозначения.

 

Итак, согласно вышесказанному мы должны получить формулы вида:

 

Cp=f(Cpv,y) и Cp=f(C1kv,y) - это и есть изображение цели в формальном виде (обозначения здесь те же, что и на листе описания моделей). Иначе говоря, в куче располагаемых нами уравнений надо так убрать лишние переменные, чтобы в конечном уравнении остались в одном случае только переменные Cp, Cpv и y, а в другом - только Cp, C1kv и y.

 

Откуда начнем плясать? - от печки, т.е. от Cp:

 

D*Cp=n1s*C1p+n2s*C2p - это уравнение первого в направлении от Cp к Cpv узла. Далее спускаемся к котловым водам:

 

D*Cp=n1s*k1yn*C1kv+n2s*k2yn*C2kv где k1yn, k2yn мы обычно находим по результатам испытаний.

 

D*Cp=n1s*k1yn*C1kv+n2s*k2yn*C1kv/Kr

 

Отсюда: С1kv/Cp=D/(n1s*k1yn+n2s*k2yn/Kr)

 

Осталось отметить, что раздельное определение K1yn и K2yn осталось в уже далеком прошлом, а в наши дни мы, как правило, просто принимаем что:

 

K1yn=K2yn=Kyn_it

 

И т.д... Более детальные изложение и выводы формул оставим для дальнейшего рассмотрения. Hо желающие могут их вывести и самостоятельно. Например, анализируя модели, в разделе Расчеты и моделирование в ВХРБ, или изучив статью Устройство котлоагрегата. Кроме того, примеры вывода формул можно найти в литературе и в отчетах ДонОРГРЭС.

 

Copyright © 2009 - 2021 Алгоритмист | Правовая информация
Сделано в JustCreative | Карта сайта
Яндекс.Метрика