V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

Всемерное повышение эффективности использования топлива и сбережение энергетических ресурсов является основной задачей Энергетической стратегии России до 1930 года. Модернизация и технологическое обновление энергетического сектора позволит значительно сократить потери теплоты и создать условия для эффективной эксплуатации энергетического оборудования.

Исследования на действующих объектах показали несовершенство существующих энергетических установок. Котлы досрочно выводятся из эксплуатации из-за низкого качества питательной и котловой воды, а выработанная теплота не доходит до потребителя ввиду высоких потерь в трубопроводах тепловых сетей.

Следовательно, для повышения надежности энергоустановок должна обеспечиваться высоким качеством питательной и котловой воды, а получение теплоты потребителем существенно зависит от качества изоляции тепловых сетей. Таким образом, совершенствование систем водоподготовки и изоляции тепловых сетей становится все более актуальной проблемой.

Ниже приведены результаты исследований, выполненных на энергетических объектах Нижегородской области – ТЭЦ ОАО «Сахарный завод» (г. Сергач) и тепловых сетях пос. Дивеево.

Исследование работы водоподготовительной установки ТЭЦ ОАО «Сахарный завод»

ТЭЦ завода ОАО «Нижегородсахар» обеспечивает тепловой и электрической энергией технологические нужды производства, отопление и вентиляцию завода, а также близлежащей территории. Получение качественного теплоносителя, надежная работаоборудования и трубопроводов зависит в первую очередь от эффективности системы водоподготовки. Задачами исследований явилось определение эффективности действующей системы подготовки питательной воды в котельной и разработка мероприятий по совершенствованию. Выполнено планирование эксперимента [1,2] и освоены методики измерения качества котловой воды. Разработана последовательность выполнения анализов.

Рассмотрим систему водоподготовки в котельной ТЭЦ завода ОАО «Нижегородсахар». Водозабор осуществляется из собственной водозаборной скважины с параметрами воды: жесткость - Ж₀=12,8 мкг-экв/кг; щелочность - Щ₀=5,8 (мкг-экв)/кг; сухой остаток - S₀=1050 мг/кг. Приготовление питательной воды для котлов осуществляется при помощи водоподготовительной установки, выполненной по схеме - двухступенчатое натрий-катионирование.

Метод натрий-катионирования, предусматривает только умягчение воды, солесодержание же котловой воды уменьшается за счет продувки.

Процент продувки зависит от режима работы завода.

Существуют три режима:

1. Чисто-конденсатный режим (величина продувки р=1-3%). Этот режим включается когда завод работает на 90-100%;

2. Питание котлов с небольшими добавками умягчённой воды (р=5%). Завод функционирует на 50%;

3. Питание котлов полностью умягчённой водой (р=8-10%). Завод не функционирует, мощности ТЭЦ расходуются на собственные нужды и для обеспечения функционирования дрожжевого цеха.

Согласно режимной карты солесодержание в котле ОГО-50 не должно превышать: в чистом отсеке – 850-1050 мг/кг, в левом циклоне–2200-2400 мг/кг, в правом циклоне – 3800-4200 мг/кг.Для ДКВР 15/13 солесодержание котловой воды не должно превышать – 2500-2700 мг/кг.

Результаты испытаний в части суточного изменения солесодержания в котлах ОГО-50 и ДКВР 15/13 в период питания котлов полностью умягченной водой представлены на рис.1-4.

Рис.1. График изменения солесодержания в чистом отсеке котла ОГО-50-1

Рис.2. График изменения солесодержания в левом циклоне котла ОГО-50-1

Рис.3. График изменения солесодержания в правом циклоне котла ОГО-50-1

Рис.4. График изменения солесодержания котловой воды в ДКВР 15/13

На основе анализа работы действующей водоподготовительной установки, был сделан вывод о необходимости совершенствования метода химической очистки питательной воды.

Решением проблемы высокого солесодержания может быть применение последовательного метода водород-натрий-катионирования (рис.5).

Рис. 5. Схема последовательного водород-натрий-катионирования воды: 1- водород-катионитовый фильтр; 2 – дегазатор; 3 – вентилятор; 4 - бак; 5 - насос; 6 -натрий-катионитовый фильтр первой ступени; 7- натрий-катионитовый фильтр второй ступени.

Последовательное водород-натрий-катионирование воды применяется для обработки сильно минерализованных вод с солесодержанием более 1000 мг/л. на рис. 5. Работа системы водоподготовки (см. рис. 5) заключается в следующем. Одна часть воды проходит через фильтр Н₁, а другая - мимо него. Затем смесь потоков воды поступает на дегазатор для удаления кислорода и диоксида углерода, а далее - на две ступени натрий-катионитовых фильтров. Основным преимуществом этого процесса является глубокое удаление солей жесткости, снижение щелочности и хорошее использование обменной емкости Н-фильтров.

Таким образом, реконструкция системы водоподготовки позволит увеличить надежность работы котлов и оборудования, повысить качество пара, используемого в турбоустановке для производства электроэнергии.

Исследование пенополимерминеральной теплогидроизоляции трубопроводов.

Однако эффективность системы теплоснабжения в целом не может быть достигнута, если модернизировать только источник теплоты. Причиной может стать некачественная изоляция трубопроводов тепловой сети.

Существует множество факторов, которые могут влиять на качество и состояние современной изоляции теплопроводов. Далее, более подробно будет рассмотрен фактор процесс высыхания полиминеральной теплогидроизоляции [6].

Исследование процессов высыхания пенополимерминеральной теплогидроизоляции

Одним из основных методов изучения процессов тепловлагопереноса в теплопроводах является исследование полей температур, влагосодержания по сечению теплоизоляционного слоя и величины потока влаги в различные моменты времени в зависимости от влагосодержания, интенсивности теплового воздействия на различные типы изоляционных конструкций [7].

Таким методом удобно исследовать факторы, влияющие на скорость высыхания и увлажнения теплоизоляционных материалов с капиллярно-пористой структурой при различных условиях.

На рисунке 6. представлен общий вид разрезной неизотермической колонки, позволяющей проводить исследования, описанных выше процессов из одного опыта.

Были проведены исследования скорости высыхания пенополимерминеральной (ППМ) изоляции при различных способах прокладки тепловых сетей.

Для всех испытуемых образцов ППМ изоляции создавался определенный температурно-влажностный режим, который отвечал условиям прокладки тепловых сетей.

Рис. 6. Схема разрезной неизотермической колонки. 1 - нагреватель; 2 – образец; 3 – климатическая камера; 4 теплоизоляционный слой;

5 – металлический лист.

 

Установка состоит из термостата с нагревателем (1), тепло– и влагоизолированных образцов (2) , климатической камеры (3), системы измерения и регулирования ( на рисунке не показана).

Для изучения нестационарного процесса нагреваемые образцы рассматриваются как фрагменты одного образца, тепловлажностное состояние которого определятся в различные моменты времени теплового воздействия.

Исследования проводились следующим образом. Несколько образцов исследуемого материала увлажняли до определенного влагосодержания, затем их влагоизолировали по всей длине за исключением торцевых поверхностей.

Для замера температур по сечению образцов устанавливали термопары.

Образцы помещали в теплоизоляционный слой термостата (4) таким образом, чтобы один торец был плотно прижат к металлическому листу, прилегающему к нагревателям. Металлический лист (5) и нагреватели позволяли создавать одинаковую температуру на торцах всех образцов, прижатых к термостату, что позволило обеспечить одномерность потоков тепла и влаги в процессе эксперимента.

После установки образцов задавались определенные режимы в термостате ( Т₁= 30- 200^о С) и камере (Т_н = 20- 53 при φ = 0,7 - 1 ) .

Через заданный промежуток времени образцы извлекали, не нарушая при этом заданного режима. Образцы разделяли на слои, которые влагоизолировали друг от друга и окружающей среды, помещая их в бюксы, что исключало возможность перераспределения в них влаги. Взвешиванием затем полученных и высушенных образцов находили влагосодержание по сечению образцов на момент их снятия.

Этот метод позволил получать быстро и точно представление о развитии полей температур и влагосодержания в слоях ППМ изоляции для заданного тепловлажностного режима и следовательно прогнозировать кинетику высыхания ППМ, ее влажностное состояние после увлажнения при любых аварийных режимах, возникающих в эксплуатационных условиях.

На рис. 7. и 8. приведены кривые распределения влагосодержания в зависимости от времени по длине образца в ППМ изоляции. В обоих случаях φ=0,7, температура воздуха 25^о С.

 

Рис. 7. Кинетика высыхания теплоизоляционного слоя ППМИ в неизотермической разрезной колонке, при температуре горячего конца 363К (90°C).

 

 

Рис. 8. Распределение влагосодержания по длине образца ППМИ (γ=300 кг/м³) в

неизотермической разрезной колонке при температуре горячего конца 363К (90°C). Начальная средняя влажность образцов при установке в колонку 12% (по массе).

 

На рисунке 9. представлено изменение во времени среднего влагосодержания ППМ изоляции, увлажненной к началу эксперимента до влагосодержания 12% по массе (температура горячего конца 70^о С, температура воздуха 25 ^о С при φ = 0,7).

Характер полученных кривых позволяет заключить, что увлажненная ППМ изоляция быстро высыхает.

 

Рис. 9. Распределение влагосодержания по длине образца ППМИ (γ=300 кг/м³) в

неизотермической разрезной колонке при температуре горячего конца 343К (70°C). Начальная средняя влажность образцов при установке в колонку 12% (по массе).

 

Библиографический список

1. Яворский В.А., Планирование научного эксперимента и обработка экспериментальных данных / Московский физико-технический институт (государственный университет). - М.: Долгопрудный. - 2006.-70с

2. В. В. Найденко, К. А. Тронина. Планирование эксперимента в технике очистки природных и сточных вод. / Учеб. пособие. – Горький: ГИСИ им. В. П. Чкалова, 1983.- 60 с.

3. Водоподготовка: Справочник /под ред. д.т.н., действительного члена Академии промышленной экологии С.Е. Беликова. – М.: Аква-Терм, 2007. – 240 с.

4. Лифшиц О.В. Справочник по водоподготовке котельных установок / Изд. 2-е, перераб. доп., М.: «Энергия».- 1976.- 288 с.

5. http://esco-ecosys.narod.ru

6. С. А. Петрицкий, А. Г. Воеводин, А. А. Севостьянов. Исследование эффективности теплоснабжение малых городов и поселков // Научно- технический журнал. 2007 № 3-4. С. 45-50.

7. Моисеев Б.В., Ильин В.В., Налобин Н.В. Энергосберегающие технологии при сооружении трубопроводов тепловых сетей. Изв. вузов. Строительство. - 2005. - № 2. - С. 75-78.

Код для цитирования: Скопировать