Контроль теплопроизводительности и эффективности прямоточных парогенераторов влажного пара

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контроль теплопроизводительности и эффективности прямоточных парогенераторов влажного пара

К.т.н. А.В. Коваленко, заведующий лабораторией АСУ, НТЦ «Теплоконтроль», г. Краснодар

Отсутствие средств контроля тепловой производительности, а также энтальпии и степени сухости генерируемого влажного пара на прямоточных парогенераторах является одной из причин недостаточно высокой эффективности их работы, а также причиной последующих потерь в технологических системах и процессах, использующих пар.

Известен ряд новых технических решений, которые могут быть использованы для контроля технологических параметров парогенераторов:

1. «Способ определения теплопроизводительности прямоточного парогенератора влажного пара с деаэратором» [1]. Суть способа состоит в измерении расхода, давления и температуры исходной воды в трубопроводе перед деаэратором и питательной воды в трубопроводе после деаэратора, а также в вычислениях по формулам, указанным в [1];

2. «Способ контроля эффективности прямоточного парогенератора влажного пара» [2]. Суть способа состоит в измерении расхода и теплотворной способности топлива, расхода и температуры исходной воды в трубопроводе перед деаэратором, расхода, давления и температуры питательной воды в трубопроводе после деаэратора, и в вычислении по формулам, указанным в [2];

3. «Способ контроля степени сухости влажного пара» [3]. Суть способа состоит в непрерывном отборе пробы из паропровода, измерении давления в паропроводе, в редуцировании и конденсации отбираемой пробы в объем потока воды на определенном участке, измерении расхода и температуры воды до участка конденсации; измерении расхода, температуры и давления воды после участка конденсации, а также в вычислениях по формулам, указанным в [3] (при реализации способа на парогенераторе в качестве участка конденсации может быть использован его деаэратор).

Если первые два способа могут быть реализованы только на прямоточном парогенераторе, то третий способ реализуется как в паропроводе парогенератора, так и на потоке.

Данные технические решения протестированы в системе управления прямоточного парогенератора УПГ-60/16М в условиях промышленной эксплуатации.

Полученные результаты показывают простоту реализации предлагаемых средств контроля и надежность получаемых вычислений. Эти результаты сделали явными имеющие место реальные факты снижения эффективности работы парогенератора в период его плановой эксплуатации, которые при отсутствии указанных способов контроля остаются незамеченными.

На рис. 1 показана схема парогенератора с необходимой детализацией технологических узлов и измерителей, используемых для контроля теплопроизводительности и эффективности парогенератора, энтальпии и степени сухости генерируемого влажного пара.

Схема включает в себя: газопровод 1 с арматурой и расходомером топливного газа 2; паропровод 3; линию 5 подачи воды в деаэратор 13 с расходомером воды 6 и датчиком температуры 7; линию 8 подачи воды от деаэратора в пароводяной тракт парогенератора 14 с расходомером воды 9, датчиком температуры 10 и датчиком давления 12; линию 11 подачи пара в деаэратор, а также блок обработки технологической информации 15.

Элементы представленной схемы для прямоточного парогенератора УПГ-60/16М являются его «базовой принадлежностью».

Для осуществления с их помощью контроля теплопроизводительности, тепловой эффективности (КПД), а также степени сухости и энтальпии генерируемого влажного пара необходимо по измеряемым параметрам выполнять вычисления, регламентируемые предлагаемыми способами контроля.

Возможность осуществления предлагаемых способов показана примерами вычислений.

Таблица. Параметры тепловой эффективности парогенератора УПГ-60/16М в контрольных точках с 06.12.07 г. по 09.05.08 г.

Во время эксперимента для выбранного момента времени зарегистрированы следующие значения измеряемых параметров:

¦ расход исходной воды (в деаэратор) - Gна деаэр=39,49 т/ч;

¦ расход питательной воды (из деаэратора) - Gна ПВТ=58,33 т/ч;

¦ давление в паропроводе - 12,62 МПа;

¦ температура исходной воды (в деаэратор) -t исх =1,12 ^ОС;

¦ температура питательной воды (из деаэратора) t _{на ПВТ}=150,69 °С;

¦ давление воды в трубопроводах до и после деаэратора - около 0,6 МПа (до насоса);

¦ расход топливного газа - О_газа=1866,88 м³/ч;

¦ теплотворная способность топливного газа - QP=13040 ккал/м³.

Пример вычисления теплопроизводительности.

Энтальпия потока в паропроводе парогенератора:

Расход пара в паропровод нагрузки равен расходу исходной воды на деаэратор:

Gпара=Gна деаэр=39,49 т/ч.

Теплопроизводительность парогенератора в момент определения измеряемых параметров:

Qрa_Pa=i.Gрa_Pa=(1943,18.39,49)/3600=21,316 МВт.

Пример вычисления эффективности парогенератора.

Аналогично определяется энтальпия потока в паропроводе парогенератора (см. выше): i=464,12 ккал/кг.

Теплота горения топливного газа, передаваемая в паропровод парогенератора:

Пример вычисления степени сухости влажного пара.

Аналогично определяется энтальпия потока в паропроводе парогенератора (см. выше): i=464,12 ккал/кг.

Теплосодержание воды в точке кипения при давлении в паропроводе 12,62 МПа:

Для системы управления рассматриваемого парогенератора разработано дополнение к программному обеспечению его контроллера и автоматизированного рабочего места оператора, позволяющее в реальном времени контролировать параметры теплопроизводительности, эффективности и качества пара.

В таблице представлены данные, измеренные в процессе эксплуатации прямоточного парогенератора, а также полученные впоследствии (по этим измеренным данным) результаты расчета показателей, необходимые для анализа его работы. Записи с 3-й по 51-ю - параметры этапа наладки, а записи с 52-й и далее - параметры этапа плановой эксплуатации.

На рис. 2 показана зависимость теплопроизводительности парогенератора от расхода топливного газа на различных этапах его работы.

Анализ полученных данных показывает, что:

¦ тепловая эффективность парогенератора с уровня значений 0,78 (записи 48, 49) при наладке, упала до уровня 0,53 (записи 56, 57) при эксплуатации;

¦ при практически одинаковом расходе газа 1867 м³/ч на этапе наладки (записи 48, 49) и 1880 м³/ч на этапе эксплуатации (записи 56, 57) производительность парогенератора снизилась с 24 до 17,2 МВт;

¦ при наладке парогенератор производил влажный пар со значением степени сухости 0,45 (записи 48, 49), а при эксплуатации - недогре- тую воду (записи 56, 57);

¦ производительность 24,3 МВт (запись 49), достигнутая на этапе наладки (расход газа 1867 м³/ч), в период плановой эксплуатации оказалась недостижимой;

¦ рабочий диапазон теплопроизводительности от 12,2 до 24 МВт (по топливу - от 1020,8 до 1867 м³/ч) в период наладки, в период плановой эксплуатации изменился и составил от 13,6 до 19,44 МВт (по топливу - от 1496,4 до 2237 м³/ч).

На рис. 3 показаны графики соотношения расхода топливного газа и давления воздуха перед горелками. Из графиков видно, что в период плановой эксплуатации режимная карта работы парогенератора существенно отличалась от режимной карты, построенной по данным периода наладки. Это означает, что требования режимной карты, подготовленной специалистами наладки, в процессе эксплуатации не соблюдались. Несоблюдение рекомендованных режимов горения привело к повышенному расходу газа и снижению эффективности, а также к увеличению давления в топке до уровня, существенно превышающего аварийный предел (0,7 кПа).

1. Эксплуатация парогенераторов без средств контроля теплопроизводительности, эффективности и качества генерируемого ими пара не позволяет объективно оценивать эффективность производства и использования тепловой энергии, а так же оперативно реагировать на ее снижение.

2. Предлагаемые технические решения обеспечивают возможность контролировать теплопроизводительность и энергетическую эффективность прямоточных парогенераторов, а так же энтальпию и степень сухости генерируемого ими влажного пара.

3. Контроль производительности и эффективности парогенераторов, а также качества генерируемого ими пара существенно расширяет возможность оптимизации режимов эксплуатации, и обеспечивает платформу для создания эффективной системы автоматического регулирования.

4. Предлагаемые технические решения могут быть реализованы с использованием устройств и приборной продукции базовой комплектации парогенератора.

5. Предлагаемые технические решения могут быть использованы для оценки эффективности работы парогенераторов, не имеющих микропроцессорных средств обработки информации. Это может быть реализовано любым примитивным сбором необходимой технологической информации с последующими вычислениями и представлением результатов в табличной форме.

парогенератор теплопроизводительность газ

Литература

1. Способ определения теплопроизводительности прямоточного парогенератора влажного пара с деаэратором: заявка № 2010118955 (RU), МПК G01N25/60 /А.В. Коваленко // Решение о выдаче патента на изобретение от 17 мая 2011 г.

2. Способ контроля эффективности прямоточного парогенератора влажного пара: заявка № 2009137054 (RU), МКП G05D27/00/А.В. Коваленко // Бюллетень изобретений. 2011. № 11.

3. Патент № 2380694 (RU), МКП G01N25/60. Способ контроля степени сухости влажного пара / А.В. Коваленко // Бюллетень изобретений. 2010. № 3.

Размещено на Allbest.ru