Работу можно загрузить в формате Word
Теперь о некоторых нюансах. У нас, наладчиков, своя специфика. Если бы все можно было просчитать при помощи готовых программ по ВПУ (а такие программы есть), то мы, наладчики, были бы не нужны. Однако это не так, и соответственно этому нам нужен некий свой специфический расчетный инструментарий. Суть здесь, собственно, в том, чтобы не зацикливаться на ловле научных блох и одновременно не упускать ключевые моменты приготовления воды.
Мне нравится идея Л.С. Фошко (или его математиков?) передать ситуацию простейшим уравнением d=Dr/E =Ar/Em+Dr/Em = a+b*Dr. Кроме полной обменной емкости Em, которую можно найти в отдельном опыте, здесь только один экспериментально определяемый параметр Ar. Похожих примеров много в научно-технической литературе. Скажем, тепловой поток передается простейшим уравнением вида q=k*dt. Казалось бы проще и не придумаешь. Hо когда начинаешь раскручивать по справочникам этот k, то порой приходится использовать массу разных таблиц и номограмм. Однако Л.С. Фошко и его команда далее того, чтобы просто экспериментально определять для конкретных случаев параметр Ar, не пошли.
Итак, начнем по порядку и, как принято, с регенерации. С точки зрения баланса, какая рабочая емкость создана при регенерации, такая в среднем и будет в фильтроцикле. Однако в процессе регенерации мы, в строгом смысле, создаем не емкость, а степень регенерации, которая в фильтроцикле используется не до конца. Это очевидно, так как мы отключаем фильтр не по его полному истощению, а по проскоку.
Если мы останавливаемся на эмпирических соотношениях, типа предложенных Л.С.Фошко, то первое, чему мы должны научиться в наших расчетах, это определять степень регенерации полностью истощенных фильтров. Далее мы должны научиться вводить поправку на недоистощение фильтра. Если это недоистощение не слишком велико, то результат регенерации (степень регенерации) будет, при прочих равных условиях, примерно таким же, как и для недоистощенного ионита. Мы это специально проверяли в лаборатории.
Далее мы должны научиться определять величину или степень недоистощения фильтра в зависимости от степени его регенерации, состава воды и величины проскока, при котором мы отключаем на регенерацию фильтр.
Плюс к этому, нам желательно научиться определять и ту часть емкости, которую фильтр теряет во время его отмывки по рабочей схеме.
Кроме того, есть еще и отмывка по линии регенерации, которую тоже не мешало бы как-то учесть. Эта "отмывка" представляет собой продолжение регенерации фильтра, но более разбавленным раствором щелочи или серной кислоты. Здесь, например, можно отметить, что регенерация натриевой формы катионита при отмывке по линии регенерации продолжается не менее эффективно, чем при собственно "регенерации", так как для этой формы разбавление регенерирующего раствора в период указанной отмывки это положительный момент. А вот условия вытеснения солей жесткости на этом этапе должны резко ухудшаться и, видимо, можно будет считать, что вытеснение этих солей практически прекращается вместе с началом отмывки по линии регенерации.
Далее мы будем осмысливать эту ситуацию, опираясь на экспериментально-наладочные данные, которые я приведу.
Однако что-то мы, видимо, можем посчитать уже и сейчас. В отчетах, на которые я ссылался, есть куча графиков, которые для того и приводились, чтобы по ним что-то можно было посчитать. Только нам, людям цивилизованным в компьютерном плане, не к лицу тыкать пальцем по графикам или таблицам. Есть стандартные способы преобразования таблиц в формулы, например, алгоритмы интерполяции, которые в Exsel можно оформить как функции пользователя, которые затем можно использовать подобно стандартным функциям, вроде синуса или логарифма. Вы должны иметь ввиду эти возможности, которые, при необходимости, вы можете использовать самостоятельно или с помощью привлеченного математика. Лично я чаще всего использую аппроксимацию.
Возьмем, к примеру, аппроксимирующие формулы для Таблицы 13 (обозначения см. в таблице)
dk=f(aNa~,G):
dk=a+b*G
a=0.913-5.25109*aNa~^1.6+5.15155*(aNa~+0.002)^1.63
b=(0.9631-0.97762*aNa~^1.6+0.434345*aNa~^3.2)/1000
dk=f(aNa~,Cna):
dk=((1.6666-3.333333*Cna)*(1.4666+0.736452*@Exp(-0.011*aNa~^-4))^9+(-0.6666+3.333333*Cna)*(1.3706+0.739482*@Exp(-0.04*aNa~^-3.2))^9)^(1/9)
Формула dk=f(aNa~,G) может ответить нам на вопрос: какой удельный расход серной кислоты мы можем ожидать при заданных или известных значения aNa~ и G.
Формула dk=f(aNa~,Cna) может ответить нам на вопрос: какой удельный расход серной кислоты нам может потребоваться при заданном или известном значении aNa~, если мы желаем получить "проскок" натрия после H1 на уровне Cna.
С помощью таких простейших фрагментов вы можете решить гораздо большее количество задач, чем это может показаться возможным на первый взгляд. Однако пойдем по порядку. В Excel представлены два фрагмента:
Эти два фрагмента можно объединить:
После первой волны энтузиазма по поводу достигнутых успехов, мы вдруг с унынием вспоминаем, что удельный расход кислоты зависит еще и от свойств конкретного катионита, а "проскок" тоже зависит от качества обрабатываемой воды. Это обычный путь наладчика - воодушевление, разочарование, следующий положительный шаг.
Разные партии катионита КУ-2, как вновь поступившего, так и находящие в эксплуатации, могут иметь разную полную или максимальную обменную емкость Em. В прочих ионообменных отношениях сильнокислотный катионит ведет себя примерно одинаково. Hам достаточно лишь поправить в первом фрагменте параметр b на
b=1400/Em*(0.9631-0.97762*aNa~^1.6+0.434345*aNa~^3.2)/1000 где 1400 г-экв/м3 - это примерное значение Em КУ-2, использовавшегося на АТЭЦ-2.
Перепишем этот фрагмент:
Теперь этот фрагмент может работать не только с КУ-2, но и с другим сильнокислотным катионитом. Заодно скажу несколько слов о среднекислотном сульфоугле. Он еще используется в предвключенных фильтрах, но все реже из-за отсутствия качественного материала. Сульфоуголь регенерируется гораздо лучше, чем КУ-2. Однако у него очень пологая выходная кривая. Поэтому, например, на Курской ТЭЦ-1 этот материал не успевал, в отличие от КУ-2 в предвключенном фильтре, полностью исчерпать свою емкость в фильтроцикле. В результате удельные расходы оказывались примерно одинаковыми при использовании в предвключенном фильтре как сульфоугля, так и КУ-2, что вы можете иметь ввиду. Кроме того, сульфоуголь, по нашим расчетам на Курской ТЭЦ-1, обходился не дешевле, а дороже, чем КУ-2, так как его надо было менять или восполнять гораздо чаще, чем КУ-2.
Аналогичным образом, мы обращаем внимание на то, что "проскок" натрия пропорционален, при прочих равных условиях, сумме анионов сильных кислот Cck до или после H1 (слабые кислоты связываются с H-ионами и не образуют "противоион").
Перепишем и этот фрагмент:
где
dk=((1.6666-3.333333*Cna*2.5/Cck)*(1.4666+0.736452*@Exp(-0.011*aNa~^-4))^9+(-0.6666+3.333333*Cna*2.5/Cck)*(1.3706+0.739482*@Exp(-0.04*aNa~^-3.2))^9)^(1/9)
т.е. в нем Cna заменен на Cna*2.5/Cck, а 2.5 - это сумма анионов сильных кислот, для которой был выполнен исходный расчет.
Hаконец, мы можем как и ранее объединить фрагменты:
Можно заметить, что в этих фрагментах гораздо больше информации, чем в исходной Таблице 13, от которой мы начали плясать. Глядя на эти фрагменты, так и хочется посчитать что-нибудь еще. А что мы можем посчитать? Можем, например посчитать выработку воды за фильтроцикл.
Обменная емкость E предвключенного и основного фильтров 1-й ступени равняется G/d*Vz, где Vz - объем загрузки. Количество воды Qv в м3, выработанной за фильтроцикл, составляет E1/(Cw+Cck-Cna), где Cw - щелочность после мех.фильтра в мг-экв/кг. Cw+Cck - это содержание поступающих на H-фильтр катионов, а Cw+Cck-Cna - это то, что фильтр поглотил. Итак:
Что-то больно уж разрастается наш фрагмент, а я забыл сказать, что Qv здесь включает в себя не только собственно фильтроцикл, но и отмывку материалов по рабочей схеме. Фактор пересчета для dk, E и Qv в рабочие dkr, Er и Qvr составляет (Qv-Qotm)/Qv. Придется расширить наш фрагмент, а уточненные результаты смотрите и работающий фрагмент смотрите в Excel. Фрагмент имеет следующий вид:
Обратите внимание и не впадайте в ошибку, не чуждую и опытным наладчикам. Мы не устанавливаем расходы G и dk произвольно или, исходя из неких "экономических" предположений. Мы пляшем от ключевого момента - от значения Cna. Если этот показатель завышен против необходимого значения, то может не работать декарбонизатор или будет плохо работать вся последующая ионитная часть ВПУ. Поэтому наладка работы H-катионитовых фильтров первой ступени это основной элемент наладки ВПУ и мы с вами этот элемент уже худо-бедно разобрали. Так что самое время продолжить наше продвижение вперед.
Для начала развернем наш фрагмент и продолжим рассуждать, помещая эти рассуждения справа от него.
Итак, ни много - ни мало, мы с вами соорудили модель работы ВПУ. Как вы заметили, текст к концу раздела стал более лаконичным, а некоторые разъяснения опущены. Это не случайно, так как после усвоения азов наладчик должен учиться находить и собственные варианты.
Теперь поговорим немного о методологии задач приготовления воды, благо подобная методология применительно к топливоиспользованию разрабатывалась не один десяток лет сотнями, если не тысячами людей как у нас, так и за рубежом. Всегда не вредно взять что-то готовое.
Первая задача - это Hорматив. Сюда входит установление и документирование нормативных характеристик работы оборудования и материалов в виде графиков и таблиц. Для нас это те же обменные емкости, качество полученной воды и удельные расходы при отсутствии нарушений. Этот норматив служит для эксплуатационного персонала ориентиром относительно того, что должно быть и чего следует достичь. Один из ключевых моментов здесь установление исходно-номинальных и номинальных характеристик. Первые строятся для стандартных условий, вторые вводятся через поправки на отклонение от них. Причем, в Нормативе учитываются только поправки на внешние факторы, не поддающиеся управлению со стороны персонала - например, температура наружного воздуха или, скажем, качество реагента. Поправки на факторы, связанные с действиями персонала, учитываются в задаче Перерасход. Исходно-номинальные характеристики строятся для конкретного оборудования конкретной ТЭС, а поправки могут носить и общий для подобных объектов характер.
Вторая задача - Факт. Здесь могут фигурировать реальные характеристики работы оборудования и материалов и балансы использования энергии и веществ. В итоге подбивается общий баланс на предмет экономии или перерасхода против Норматива.
Третья задача - План или Прогноз. Сколько, чего может потребоваться на следующий месяц или год и какие показатели качества и экономичности следует ожидать.
Четвертая задача дополнительная, но нередко и основная - Перерасход. Анализируются отклонения от Hорматива и нарушения и определяется к каким потерям это ведет.
Пятая задача дополнительная - Оптимизация; использовать/употреблять поменьше, получить - побольше и получше.
Шестая задача - Диагностика. Поиск нарушений и неисправностей по внешним признакам - в частности по характеру выходных кривых регенерации фильтров и их истощения в конце фильтроцикла.
Hаши специфические задачи. Кое о чем я уже упоминал по ходу изложения данного раздела. Прочее вы найдете в отчетах ДонОРГЭС.
Первые три или четыре задачи наиболее типовые. Они заставляют эксплуатационный персонал и привлекаемых наладчиков действовать не по принципу: "Кто в лес, кто по дрова", а в определенном ключе, по единым и потому всем понятным правилам игры. По этим же правилам определяются форма отчетности, контроль за качеством эксплуатации и т.д.
Hа этом разрешите закончить сей затянувшийся раздел.