Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Тепловые и ядерные энергоустановки

Диссертационная работа:

Ледуховский Григорий Васильевич. Совершенствование технологии десорбции кислорода в струйно-барботажных деаэраторах атмосферного давления : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.14 / Ледуховский Григорий Васильевич; [Место защиты: Иван. гос. энергет. ун-т]. - Иваново, 2008. - 226 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/709

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

Глава 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

ЛИТЕРАТУРНЫХ ИСТОЧНИКОВ 13

  1. Роль термической деаэрации воды в комплексе водоподготовительных мероприятий на объектах энергетики 13

  2. Физико-химические основы термической десорбции из воды растворенного в ней кислорода 16

  1. Статика процесса десорбции 17

  2. Кинетика процесса десорбции 24

1.3 Конструкции атмосферных деаэраторов

струйно-барботажного типа 30

1.4 Существующие модели и методы расчета процессов
тепломассообмена, реализуемых в атмосферных деаэраторах
струйно-барботажного типа 34

  1. Методики расчета струйных отсеков деаэраторов 34

  2. Методики расчета барботажных листов 46

  3. Методики расчета затопленных барботажных устройств 53

  4. Дегазация воды в деаэраторных баках

при отсутствии барботажных устройств 55

1.5 Задачи работы 56

Глава 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В СТРУЙНО-

БАРБОТАЖНЫХ ДЕАЭРАТОРАХ ТИПОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ 58

  1. Цели и задачи экспериментальных исследований 58

  2. Характеристика объектов экспериментальных исследований 59

  3. Схема отбора проб воды и пара 67

  4. Организация теплотехнического контроля 70

  5. Организация химического контроля 70

  6. Методика проведения экспериментальных исследований 71

  7. Результаты измерений контролируемых параметров 72

  8. Первичная обработка результатов измерений контролируемых параметров 73

  9. Результаты первичной обработки экспериментальных данных 83

Выводы по второй главе 100

Глава 3 АНАЛИЗ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЫХ
И РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
101

  1. Цели и задачи этапа исследований 101

  2. Предварительные расчеты 101

  3. Анализ данных о теплообмене и десорбции кислорода в струйных отсеках деаэраторов и разработка их математических моделей 108

  4. Анализ данных о теплообмене и десорбции кислорода на барботажном листе деаэратора ДА-300м. Идентификация

моделей С.С. Кутателадзе и В.А. Зысина 132

3.5 Влияние барботажа на эффективность десорбции кислорода

в деаэраторных баках 138

Выводы по третьей главе 143

Глава 4 ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СТРУЙНО-БАРБОТАЖНЫХ ДЕАЭРАТОРОВ АТМОСФЕРНОГО ДАВЛЕНИЯ... 145

  1. Цели и задачи этапа работы 145

  2. Выявление влияния режимных параметров

на эффективность работы деаэраторов 145

  1. Выявление влияния эксплуатационных колебаний режимных параметров во времени на эффективность работы деаэраторов 166

  2. Разработка рекомендаций по совершенствованию

эксплуатации деаэраторов 174

4.5 Практическая реализация результатов работы 176

Выводы по четвертой главе .'. 177

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ 180

Список использованных источников 182

ПРИЛОЖЕНИЯ 194

Приложение А. Метрологическое обеспечение экспериментальных работ... 195

Приложение Б. Первичная обработка результатов измерений 206

Приложение В. Документы, подтверждающие практическую реализацию
результатов работы 224

«Сумма нашего бытия никогда

не делится на разум без остатка,

но всегда остается какая-нибудь

удивительная дробь»

{Иоганн Вольфганг Гете)

Введение к работе:

Актуальность темы. Обеспечение качественной дегазации технологических вод является одной из приоритетных задач эксплуатации и проектирования объектов энергетики. В отечественной и зарубежной практике наиболее широкое распространение получили термические методы дегазации, обладающие неоспоримыми экологическими преимуществами по сравнению с альтернативными, например, химическими методами. Значительную долю дегазационных аппаратов, применяемых на действующих и проектируемых энергообъектах России, составляют термические деаэраторы струйно-барботажного типа атмосферного давления. К настоящему времени благодаря специальным работам сотрудников МЭИ, НПО ЦКТИ, ВТИ, лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки» УлГТУ, ИГЭУ и других научных и производственных организаций1 накоплен опыт использования атмосферных деаэраторов, обобщение которого позволяет заключить, что эффективность их работы зависит от значений многих режимных факторов. Причем в отличающихся друг от друга вариантах конструкций деаэраторов эта зависимость различна.

Выдающийся вклад в развитие технологий стуйно-барботажной деаэрации воды при атмосферном давлении внесли С.С. Кутателадзе, В.М. Боришанский, И.И. Оликер, В.А. Пермяков, В.И. Шарапов, В.А. Зысин, А.А. Захаров, Р.Г. Черная, М.П. Белоусов, И.К. Гришук, B.C. Галустов и другие исследователи. В последнее время работы по исследованию и моделированию процессов деаэрации ведутся в ИГЭУ (В.П. Жуков, Е.В. Ба-рочкин. В.Н. Виноградов, И.А. Шатова)

В ряде опубликованных работ широкое распространение получило статистическое описание процессов деаэрации; при этом на основании соответствующих экспериментальных исследований разрабатываются многофакторные модели для деаэратора в целом. Такой путь имеет существенный недостаток: при внесении изменений в конструкцию деаэратора требуются повторные экспериментальные исследования и разработка новых статистических моделей. Кроме того, такие модели не могут применяться при выполнении различных поисковых работ: оптимизации технологической схемы, нахождении оптимальных значений режимных параметров при изменении условий эксплуатации.

Наиболее предпочтительными в этом случае являются математические модели технологических процессов, реализуемых в отдельных элементах струйно-барботажных деаэраторов атмосферного давления. При наличии вариантов конструктивного исполнения таких деаэраторов, все они состоят из струйных отсеков, затопленных и незатопленных барботажных устройств. Однако существующая база методов расчета струйных и барботажных элементов деаэраторов не позволяет с требуемой адекватностью описать реализуемые в них технологические процессы во всем диапазоне изменения регулируемых и контролируемых параметров. Методики расчета некоторых применяемых в практике элементов деаэраторов отсутствуют, также как и опубликованные экспериментальные данные, характеризующие их работу.

Отсутствие методик, обеспечивающих требуемую точность расчета с определением значений всех интересующих параметров, приводит к увеличению сроков проведения режимио-наладочных испытаний деаэрационньтх установок и объема проводимых опытов, что влечет за собой значительные издержки. Из-за неясности влияния на процессы деаэрации отдельных режимных факторов режимно-наладочные испытания часто проводится в сокращенном объеме, что не позволяет получить развернутую информацию об эффективности деаэратора.

На ряде предприятий деаэрационные установки находятся в стадии реконструкции, модернизации или полной замены. Однако предпроектные проработки технологических решений и проектные расчеты аппаратов ведутся с использованием недостаточно точных методик, отсутствуют соответствующие алгоритмы и программные комплексы, что приводит к появлению технологических ошибок

уже в начале жизненного цикла деаэрационных установок.

. 6

Таким образом, выяснение влияния на эффективность деаэрации в целом отдельных параметров работы деаэраторов струйно-барботажного типа атмосферного давления, разработка алгоритмов расчета реализуемых в струйных и барботажных элементах этих деаэраторов технологических процессов и совершенствование на их основе эксплуатации таких деаэраторов являются актуальными задачами энергетики.

Цель работы состоит в повышении эффективности обескислороживания воды в термических деаэраторах струйно-барботажного типа атмосферного давления на основе совершенствования режимов их эксплуатации.

Здесь и далее под критерием повышения эффективности работы деаэратора или отдельных его элементов понимается уменьшение остаточной концентрации растворенного кислорода в деаэрированной воде С2 при одном и том же значении концентрации кислорода в исходной воде С\. Под эффектом десорбции кислорода (эффектом обескислороживания) понимается измеряемая в процентах величина (С,-С2)-100/С,.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

проведение в производственных условиях экспериментальных исследований работы деаэраторов ДСА-300 и ДА-300м при использовании современных приборов теплотехнического и химического контроля с целью получения опытных данных, характеризующих работу отдельных элементов этих деаэраторов;

разработка на основе полученных экспериментальных данных математических моделей процессов нагрева воды и десорбции из неё растворенного кислорода, реализуемых в отдельных струйных и барботажных элементах деаэраторов;

проведение расчетных исследований работы деаэраторов типа ДСА и ДА при изменении параметров, характеризующих режим их эксплуатации, с выборочным проведением наблюдений для моделируемых условий с целью получения количественных характеристик влияния режимных и конструктивных параметров на эффективность деаэрации;

разработка рекомендаций по совершенствованию работы струйно-барботажных деаэраторов атмосферного давления.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  1. Получены новые экспериментальные данные, характеризующие протекание процессов нагрева воды и десорбции из неё растворенного кислорода раздельно в струйных и барботажных элементах деаэраторов атмосферного давления типов ДСА и ДА.

  2. Получены критериальные уравнения для расчета процессов нагрева воды и десорбции из неё растворенного кислорода в струйных отсеках деаэраторов атмосферного давления при струйно-капельном гидродинамическом режиме работы этих отсеков.

  3. Выполнена идентификация выведенных ранее в общем виде критериальных уравнений С.С. Кутателадзе и В.А. Зысина для расчета процессов нагрева воды и десорбции из неё кислорода на непровальных барботажных листах в деаэраторах атмосферного типа при недогреве воды до температуры насыщения на входе в лист не более 8 С.

  4. Для затопленного барботажного устройства, представляющего собой одиночный перфорированный коллектор на дне деаэраторного бака, получены новые экспериментальные данные об эффективности обескислороживания воды при изменении удельного расхода пара на барботаж в широком диапазоне.

Достоверность полученных результатов обусловлена:

организацией экспериментальных исследований с учетом требований отраслевых нормативных документов, государственных и международных стандартов в области метрологии, теплотехнического и химического контроля;

применением стандартизированных методов измерений и методов обработки экспериментальных данных, использованием поверенных средств измерений;

проведением экспериментальных исследований в условиях промышленной эксплуатации методом активного эксперимента с выборочным дублированием опытов, сопоставлением полученных данных с результатами наблюдений других объектов, а также опубликованными экспериментальными данными других авторов.

Практическая ценность достигнутых результатов заключается в следующем:

  1. Получены новые экспериментальные данные, характеризующие эффективность работы струйных и барботажных элементов деаэраторов ДСА-300 и ДА-300м, в том числе, барботажного устройства, представляющего собой одиночный перфорированный коллектор на дне деаэраторного бака.

  2. Получены уточненные количественные характеристики влияния на эффективность обескислороживания воды в струйно-барботажных деаэраторах атмосферного давления режимных параметров: температуры и расхода исходной воды, удельного расхода выпара, уровня воды в деаэраторном баке, удельного расхода пара на барботаж в деаэраторном баке, концентрации кислорода в исходной воде.

  3. Показана возможность использования моделей технологических процессов деаэрации для расчета основных режимных характеристик деаэраторов в ходе их режимно-наладочных испытаний, а также для оперативного контроля технического состояния деаэраторов в ходе их эксплуатации.

  4. Разработаны мероприятия по совершенствованию режимов работы струйно-барботажных деаэраторов атмосферного давления.

  5. Обоснована целесообразность использования режимов работы деаэраторов, оборудованных барботажным устройством деаэраторного бака, при подаче в них только барботажного пара; описана технология применения таких режимов и приведены результаты их практического внедрения.

Реализация результатов работы. Результаты работы (данные натурных испытаний деаэраторов, их режимные характеристики, алгоритмы и компьютерные программы по расчету деаэраторов) использованы в ходе режимно-наладочных испытаний четырех деаэраторов ДСА-300 и двух деаэраторов ДА-300м участка хим-водоочистки теплосилового цеха, двух деаэраторов ДСА-200 мартеновского цеха, трех деаэраторов ДА-100 энерготехнологического участка стана «2800», четырех деаэраторов ДСА-200 энерготехнологического участка стана «2000», двух деаэраторов ДА-50 машинного зала теплосилового цеха ОАО «Северсталь»; деаэратора ДСА-75 подпитки тепловой сети филиала ОАО «ОГК-3» «Костромская ГРЭС»; деаэратора ДСА-200 Ивановской ТЭЦ-1 ОАО «Ивановская генерирующая компания», а также переданы ОАО «Тепломонтажналадка», где используются при проектировании и наладке атмосферных деаэрационных установок. Реализация резуль-

татов работы подтверждена тремя актами внедрения. Результаты работы использованы в учебном процессе ИГЭУ при подготовке учебно-методического пособия «Выбор основного и вспомогательного оборудования ТЭС» и в читаемом диссертантом курсе лекций «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях». Автор защищает

методику и результаты экспериментальных исследований технологических процессов, реализуемых в струйных и барботажных элементах деаэраторов ДСА-300 и ДА-300м;

критериальные уравнения для расчета процессов нагрева воды и десорбции из нее кислорода в струйных отсеках деаэраторов атмосферного давления при струйно-капельном гидродинамическом режиме их работы;

- параметры идентификации критериальных уравнений С.С. Кутателадзе
и В.А. Зысина для расчета процессов нагрева воды и десорбции из неё кислорода
на непровальных барботажных листах в деаэраторах атмосферного типа при недог-
реве воды на входе в лист до температуры насыщения до 8 С;

характеристики эффективности обескислороживания воды в деаэраторном баке с затопленным барботажным устройством типа одиночного перфорированного коллектора на дне деаэраторного бака;

результаты расчетно-экспериментальных исследований влияния режимных параметров на эффективность десорбции из воды кислорода и разработанные на их основе рекомендации по совершенствованию режимов работы струйно-барботажных деаэраторов атмосферного давления.

Личное участие автора в получении результатов диссертационной работы состоит:

- в разработке методики, организации и проведении экспериментальных ис
следований деаэраторов ДСА-300 и ДА-300м в условиях промышленной эксплуа
тации;

проведении расчетного анализа применимости существующих моделей тепломассообмена в отношении отдельных элементов струйно-барботажных деаэраторов атмосферного давления;

получении критериальных уравнений для расчета процессов нагрева воды и десорбции из неё кислорода в струйных отсеках атмосферных деаэраторов при струйно-капельном гидродинамическом режиме работы этих отсеков;

идентификации критериальных уравнений С.С. Кутателадзе и В.А. Зысина для расчета процессов нагрева воды и десорбции из неё кислорода на непровальных барботажных листах в деаэраторах атмосферного типа при недогреве воды на входе в лист до температуры насыщения не более 8 С;

проведении анализа эффективности обескислороживания воды при изменении параметров работы деаэраторов типов ДСА и ДА;

разработке рекомендаций по совершенствованию режимов работы и конструктивного исполнения струйно-барботажных деаэраторов атмосферного давления.

Апробация работы. Основные результаты опубликованы и обсуждались на 14-и конференциях, в том числе девяти международных: Международной научной конференции «Энерго-ресурсосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства» (Иваново, 2004 г.); Международных научно-технических конференциях «Состояние и перспективы развития энерготехнологии» XII, XIII и XIV Бенардосовские чтения (Иваново, 2005, 2006 и 2007 г.); XI и XII Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2005 и 2006 г.); XVIII Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-18» (Казань, 2005); XX Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях - ММТТ-20» (Ярославль, 2007); III Молодежной международной научной конференции «Тинчуринские чтения» (Казань, 2008); V Российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» (Ульяновск, 20-21 апр. 2006 г.); IV Межрегиональной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Информационные технологии, энергетика и экономика», (Смоленск, 2007); Региональной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Электромеханика» (Иваново, 2006); Региональных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Теплоэнергетика» (Иваново, 2007 и 2008).

Список публикаций. Основные положения диссертации опубликованы в 28 работах, в том числе в 7 статьях по списку ВАК, 14 полных текстах докладов, 6 тезисах докладов, а также одном учебно-методическом пособии.

Содержание и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения по работе, списка использованных источников из 142 наименований и трех приложений. Диссертация включает 48 рисунков, 13 таблиц (в основном тексте диссертации). Общий объем работы составляет 226 стр. машинописного текста, в том числе 35 стр. - приложения.

/

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность научному руководителю д.т.н., профессору В.П. Жукову, к.т.н., доценту В.Н. Виноградову и к.т.н., доценту Е.В. Барочкину за критический анализ рукописи диссертации, ценные советы по представлению материала и помощь в организации и проведении экспериментальных исследований, аспирантам Д.Г. Денисову, И.В. Степину, инженеру П.Г. Михееву за участие в экспериментальных работах, а также коллективам кафедр прикладной математики и тепловых электростанций ИГЭУза помощь в подготовке диссертации к защите.

Подобные работы
Тихомирова Юлия Юрьевна
Совершенствование контроля водного режима барабанных котлов сверхвысокого давления
Феткуллов Марат Рифатович
Совершенствование технологий термической деаэрации воды тепловых электрических станций
Ямлеева Эльмира Усмановна
Совершенствование технологий защиты воды систем теплоснабжения от вторичного насыщения коррозионно-агрессивными газами
Макарова Елена Владимировна
Совершенствование технологий противокоррозионной обработки питательной воды ТЭЦ
Батти Мухаммад Камран Лякат
Совершенствование технологии и контроля обработки воды на ТЭС при расширении энергоблоками с прямоточными котлами : для условий республики Пакистан
Гришин Александр Александрович
Совершенствование технологии обработки воды, загрязненной органическими веществами, на тепловых электростанциях
Ларин Андрей Борисович
Совершенствование технологий ионирования маломинерализованных вод на ТЭС
Гостьков Владимир Васильевич
Совершенствование технологии обработки водного теплоносителя на тепловых и атомных электростанциях на основе использования перспективных ионитов
Силин Вадим Евгеньевич
Совершенствование технологии термохимической подготовки древесного топлива для малых ТЭС
Осинцев Константин Владимирович
Совершенствование технологии факельного сжигания разнородных твердых топлив и природного газа в топках котлов с фронтальным размещением горелок

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net