Осуществление подготовки подпиточной воды в системах ТЭС – тепловые сети Башкортостана

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Осуществление подготовки подпиточной воды в системах ТЭС - тепловые сети Башкортостана

Введение

теплоснабжение энергетический сеть

Топливно-энергетический комплекс (ТЭК) - сложная межотраслевая система добычи и производства топлива и энергии (электроэнергии и тепла), их транспортировки, распределения и использования.

В его состав входят:

- топливная промышленность (нефтяная, газовая, угольная, сланцевая, торфяная)

- электроэнергетика

Топливная промышленность и электроэнергетика тесно связанные со всеми отраслями народного хозяйства. Топливно-энергетический комплекс использует продукцию машиностроения, металлургии, теснейшим образом связан с транспортным комплексом. Для ТЭК характерно наличие развитой производственной инфраструктуры в виде магистральных высоковольтных линий и трубопроводов (для транспорта сырой нефти, нефтепродуктов и природного газа), образующих единые сети.

Основа экспорта России приходится на продукцию ТЭК. Особенно зависят от поставок нефти и газа из России страны СНГ. В то же время Россия изготовляет лишь половину необходимой ей нефтедобывающей техники и зависит в свою очередь от поставок энергооборудования из Украины, Азербайджана и других стран.

От развития ТЭК во многом зависит динамика, масштабы и технико-экономические показатели общественного производства, в первую очередь промышленности. Вместе с тем приближение к источникам топлива и энергии - одно из основных требований территориальной организации промышленности. Массовые и эффективные топливно-энергетические ресурсы служат основой формирования многих территориально-производственных комплексов, в том числе промышленных, определяя их специализацию на энергоемких производствах.

1. Использование воды в теплоэнергетике

Оборудование современных электростанций эксплуатируется при высоких тепловых нагрузках, что требует жесткого ограничения толщины отложений на поверхностях нагрева по условиям температурного режима их металла в течение рабочей компании. Такие отложения образуются из примесей, поступающих в циклы электростанций, в том числе и с добавочной водой, поэтому обеспечение высокого качества водных теплоносителей электростанции является важнейшей задачей. Использование водного теплоносителя высокого качества упрощает также решение задач получения чистого пара, минимизации скоростей коррозии конструктивных материалов котлов, турбин и оборудования конденсатно-питательного тракта.

Для удовлетворения разнообразных требований к качеству воды, потребляемой при выработке электрической и тепловой энергии, возникает необходимость специальной физико-химической обработки ее. Подготовка воды осуществляется в специальном цехе, который называется цех «химводоочистки» (ХВО). За этим цехом закреплена задача организации и контроля за водно-химическим режимом всех групп оборудования.

Химически подготовленная вода является, по существу, исходным сырьем, которое после надлежащей обработки (отчистки) используется для следующих целей: а) в качестве исходного вещества для получения пара в котлах, парогенераторах, испарителях, паропреобразователях; б) для конденсации отработавшего в паровых турбинах пара; в) для охлаждения различных аппаратов и агрегатов станции; г) в качестве теплоносителя в тепловых сетях и системах горячего водоснабжения.

Одновременно с отчисткой природной воды на электростанциях необходимо решать комплексно вопросы, связанные с утилизацией различными методами образующихся при этом сточных вод. Такое решение является мерой защиты от загрязнения природных источников питьевого и промышленного водоснабжения

Выбор метода обработки воды, составление общей схемы технологического процесса при применении различных методов, определение требований, предъявляемых к качеству ее, существенно зависят от состава исходных вод, типа электростанции, параметров ее, применяемого основного оборудования (паровых котлов, турбин), система теплофикации и горячего водоснабжения. При применении термических методов обработки воды экономичность их зависит также от того, как включена обессоливающая установка в схему станции, и от характеристик и параметров оборудования. Поэтому до того как перейти к рассмотрению методов обработки воды необходимо хотя бы в самом общем виде познакомиться с типами и схемами тепловых электростанций.

Типичные схемы обращения воды в циклах электростанций и теплоэлектростанций

Рис. 1. Питательная схема Рис. 2. Питательная схема обращения

обращения воды в тракте КЭС воды в цикле ТЭЦ

Природная (техническая) вода используется в качестве исходного сырья на водоподготовительной установке, а также для других целей на станциях.

Добавочная вода направляется на контур для восполнения потерь пара и конденсата после обработки с применением физико-химических методов отчистки.

Турбинный конденсат содержащий незначительное количество растворенных и взвешенных примесей, - основная составляющая питательной воды.

Возвратный конденсат от внешних потребителей пара используется после очистки от внесенных загрязнений. Он является основной частью питательной воды.

Питательная вода, подаваемая в котлы, парогенераторы или реакторы для замещения испарившейся воды в этих агрегатах, представляет собой главным образом смесь турбинного и возвратного конденсата, добавочной воды, а также конденсата регенеративных подогревателей.

Котловая вода, вода парогенератора, реактора - вода, находящаяся в элементах указанных агрегатов.

Продувочная вода - выводимая из котла, парогенератора ил и реактора вода на отчистку или в дренаж для поддержания в испаряемой (котловой) воде заданной концентрации примесей. Состав и концентрация примесей в котловой и продувочной водах одинаковы.

Охлаждающая или циркуляционная вода используется в конденсаторах паровых турбин для конденсации отработавшего пара.

2. Правила эффективной подготовки подпиточной воды систем теплоснабжения

Широкое применение на тепловых электростанциях и котельных для предотвращения образования отложений на поверхностях нагрева оборудования находят комплексообразующие соединения - комплексоны. Эти соединения используются как для коррекции водно-химического режима, так и для отмывки водогрейного оборудования и трубопроводов от отложений.

Антинакипное действие фосфонатов, в основном, определяется их адсорбцией на активных центрах зародышей кристаллизующейся соли. Проведенные в расчеты показывают, что при концентрации фосфоната 3 мг/л ингибирование образования отложений СаSО4 происходит в том случае, когда фосфонат покрывает 7% поверхности зародышей. Поэтому очень малые добавки фосфонатов в пересыщенные растворы резко снижают вероятность образования зародышей критических размеров и, тем самым, уменьшают скорость роста кристаллов.

При исследовании растворов СаСО₃, содержащих фосфонаты, было показано существование порогового эффекта: при увеличении концентрации фосфонатов выше определенной величины их эффективность уже не возрастает.

В большинстве случаев исследованием объектов теплоснабжения и выдачей рекомендаций по коррекционной обработке антинакипинами занимаются не специализированные научные организации или инженерные центры, а организации-производители реагентов, которые часто не имеют возможностей для проведения научных исследований.

Используя многолетний опыт применения разных ингибиторов для коррекционной обработки подпиточной воды теплосети на котельной с установленной мощностью 585 Гкал/ч (водогрейные котлы типа ПТВМ-30М-4 и КВГМ-100), и научные исследования в рамках кандидатской диссертации автора статьи можно сформулировать основные правила эффективного применения ингибиторов солеотложения, как бы не назывался конечный товарный продукт, назовем их антинакипинами. Схема коррекционной обработки подпиточной воды теплосети с использованием антинакипинов представлена на рис. 1.

Правило №1. Выбрать эффективную концентрацию антинакипина и поддерживать концентрацию в зависимости от температуры воды в системе теплоснабжения.

Как правило, коррекционная обработка подпиточной воды теплосети начинается с обследования специализированной организацией системы теплоснабжения объекта, подбора ингибитора, выбора условий его эффективного применения. Итак, определен антинакипин, его концентрация в различных диапазонах температур системы теплоснабжения, введена в эксплуатацию установка дозирования, определены режимы коррекционной обработки. Что же необходимо учесть, чтобы результат оправдал ваши ожидания?

При расчете необходимой концентрации антинакипина в расчет необходимо принимать максимальную температуру системы теплоснабжения вашего объекта. Например, наладочной специализированной организацией определены следующие эффективные концентрации:

Тогда, для режима системы теплоснабжения: температура прямой сетевой воды 90 ^ОС, температура сетевой воды после сетевого подогревателя 130 ^ОС, температура воды после водогрейного котла 110 ^ОС, необходимо поддержание концентрации антинакипина в системе 2, 7 мг/дм³, а при достижении температуры воды 140 ^ОС, поддерживать концентрацию 3, 6 мг/дм³. При необходимости изменения концентрации антинакипина в системе теплоснабжения важно учитывать «инерционность» системы, т.е. изменение концентрации нельзя произвести мгновенно, от изменения задания для насоса-дозатора до получения заданной концентрации в системе может проходить от 3 до 14 дней, поэтому для некоторых систем возможно установление «зимней» и «летней» концентрации с обязательным учетом следующих условий.

Принимаем, что скорость кристаллизации солей жесткости или скорость образования отложений (V_max) максимальна для исходной воды без коррекционной обработки антинакипинами, причем условие выполняется как для систем теплоснабжения с предварительной подготовкой воды, так и для систем теплоснабжения без водоподготовки, разница лишь в значении V_max для каждой системы. В области 0-А концентрация фосфоната недостаточна для снижения скорости накипеобразования, в области А-Б концентрация фосфоната обеспечивает минимальную скорость образования отложений за счет адсорбции на активных центрах зародышей кристаллизующейся соли, в области от т. Б далее в сторону увеличения концентрации антинакипина концентрация фосфоната превышает необходимую концентрацию для адсорбции на активных центрах кристаллов солей и избыток фосфоната образует прочные комплексные соединения с ионами кальция, магния и железа, которые могут в теплонапряженных участках образовывать устойчивые отложения, трудно поддающиеся очистке и промывке. Диапазон концентраций области А-Б будет разным для каждого антинакипина, для каждой конкретной системы теплоснабжения, зависит от качества исходной воды, температуры, рН и может находиться в пределах 0, 5-10 мг/дм³. Определить диапазон эффективных концентраций для конкретной системы теплоснабжения может специализированная наладочная организация по результатам проведенных лабораторных и промышленных испытаний.

Значения эффективных концентраций антинакипина, соответствующих области А-Б, могут быть проверены эксплуатирующей организацией при работе системы теплоснабжения:

при значениях концентрации в области 0-А происходит интенсивное накипеобразование на поверхностях нагрева, оценить данный процесс можно по увеличению температурных напоров сетевых подогревателей и при осмотрах внутреннего состояния оборудования. При этом образуются карбонатные отложения светлые, рыхлой структуры до 5-10 мм (рис. 3). При растворении отложений в 0, 1% растворе соляной кислоты происходит бурная реакция с выделением углекислого газа;

при значениях концентрации в области значений концентраций больше т. Б происходит процесс комплексообразования, который можно оценить по результатам химического контроля следующим образом: происходит некоторое увеличение (на 10-20%) значения жесткости подпиточной и сетевой воды в сравнении с исходной водой системы теплоснабжения и происходит значительное (в 2 и более раза) снижение концентрации железа в подпиточной и сетевой воде в сравнении с исходной водой системы теплоснабжения. Увеличение концентрации антинакипина больше эффективной не только приводит к образованию прочных отложений, но и к увеличению расходов антинакипина, следовательно, к увеличению затрат на реагенты, а учитывая высокую стоимость ингибиторов, затраты могут быть значительными.

Большое значение имеет возможность поддержания постоянной заданной концентрации антинакипина. Это зависит от возможностей дозирующего оборудования - идеальная система дозирования обеспечивает заданную концентрацию реагента в точке дозирования с допустимыми отклонениями в автоматическом режиме и возможность изменения режима дозирования в границах заданного диапазона концентраций. Необходимо так же определить точку ввода антинакипина таким образом, чтобы обеспечить качественное смешение реагента со средой, т.е. от точки дозирования до теплообменного оборудования должно быть расстояние не менее 10 диаметров трубопровода, в котором происходит смешение антинакипина со средой.

Правило №2. Проводить качественный аналитический контроль концентрации антинакипина в системе теплоснабжения, уметь интерпретировать результаты аналитического контроля.

Метод определения концентрации антинакипинов основан на определении количества органических фосфатов в пробе с дальнейшим расчетом концентрации антинакипина методом умножения на коэффициент, определенный производителем антинакипина для каждого ингибитора.

При выполнении определения концентрации антинакипина рекомендуем учесть следующие особенности:

выполнение анализа требует безупречной лабораторной техники - для отбора проб и выполнения анализа следует определить отдельную химическую посуду, которая не используется для других анализов и строго выдерживать время добавления реактивов и время проведения измерения оптической плотности после образования окрашенного комплекса, указанное в методике выполнения измерений;

подготовка посуды включает в себя следующие обязательные операции: ополаскивание проточной водой от остатков пробы, обработка посуды хромовой смесью, тщательная промывка посуды от остатков хромовой смеси проточной, затем дистиллированной водой, сушка посуды в сушильном шкафу 2-3 ч. Описанным способом рекомендуется производить обработку химической посуды для выполнения анализа через каждые 8-10 определений, чаще не стоит;

при выполнении определений концентрации антинакипина обязательно учитывать количество неорганических фосфатов (это подробно описано в [7]).

Учитывая, что неопределенность метода определения концентрации разных антинакипинов составляет от 15 до 45%, рекомендации по аналитическому контролю позволят минимизировать неопределенность, устранить мешающие влияния и определять истинную концентрацию антинакипина в системе, что является обязательным условием эффективного использования ингибиторов для коррекционной обработки систем теплоснабжения.

При интерпретации результатов аналитического контроля следует обратить внимание на следующие моменты: в системе «подпиточная вода - прямая сетевая вода - обратная сетевая вода» при условии насыщения системы ингибитором и при поддержании постоянной концентрации на дозирующем оборудовании разница концентраций антинакипина в указанных точках отбора не должна отличаться на величину более неопределенности методики, т.е. 15-20%. Снижение концентрации антинакипина в системе «подпиточная вода - прямая сетевая вода» может свидетельствовать о термолизе (разложении) антинакипина в теплонапряженных участках водогрейного оборудования и теплообменниках, т.к. большинство антинакипинов разлагаются с образованием фосфатов и аммиака и, учитывая, что скорость коррозии латуни в присутствии аммиака составляет 6 мм/год, возрастает вероятность повреждения трубных пучков латунных теплообменников.

Правило №3. В режиме реального времени суметь оценить эффективность коррекционной обработки и режимы ведения ВХР системы теплоснабжения.

Мероприятия, позволяющие оценить эффективность использования конкретного антинакипина для коррекционной обработки подпиточной воды системы теплоснабжения, могут быть следующими.

Выполнение дополнительных пробоотборных точек в системе теплоснабжения: исходная вода без антинакипина, подпиточная вода с антинакипином до теплообменного оборудования и деаэратора, подпиточная вода с антинакипином после деаэратора (если деаэраторов несколько, после каждого деаэратора), сетевая вода с антинакипином после каждого теплообменника. Такое количество пробоотборных точек позволит в любой момент времени методами химического аналитического контроля оценить эффективность работы дозирующей установки и эффективность заданной концентрации антинакипина, используя рекомендации по интерпретации химического контроля, предложенные выше.

Установка индикаторов коррозии и отложений (или специальных устройств - коррозиметров) не только на сетевых трубопроводах, но и в трубопроводах системы теплоснабжения объекта, в корпусе деаэраторов. В этом случае методом простого сравнения количества образованных на индикаторных пластинах отложений в разных участках системы теплоснабжения можно оценить эффективность коррекционной обработки антинакипинами. При наличии возможности выполнения качественного состава отложений индикаторных пластин может быть определена правильность выбора эффективной концентрации антинакипина: если в составе отложений отсутствуют (или присутствуют в минимальном количестве) соединения кальция, магния и фосфаты, а количество отложений не более 200 г./м² или до 1 мм, то диапазон поддерживаемых концентраций антинакипина соответствует области А-Б (рис. 2) и метод коррекционной обработки может быть признан эффективным.

теплоснабжение энергетический сеть

3. Тепловые сети - Энергетическая база Башкортостана

Башкортостан обладает развитой энергетической базой и обеспечивает необходимую потребность в электро- и теплоэнергии на региональном уровне. Системообразующее предприятие отрасли - ОАО «Башкирская электросетевая компания» - вырабатывается порядка 25 млрд кВт? ч электрической энергии и около 30 млн. Гкал тепловой энергии.

Доля ОАО «Башкирская электросетевая компания» в регионе более 90% по электрической энергии и около 50% по тепловой энергии.

В составе генерирующих мощностей энергосистемы Башкортостана - одна государственная районная электрическая станция (ГРЭС), одиннадцать теплоэлектроцентралей (ТЭЦ), в том числе газопоршневая Зауральская ТЭЦ, две гидроэлектростанции (ГЭС), включая Юмагузинскую ГЭС мощностью 45 МВт, пять газотурбинных установок, семь газопоршневых агрегатов, одна ветроэлектростанция (Опытно-экспериментальная ветроэлектростанция в деревне Тюпкильды Туймазинского района мощностью 2,2 МВт) и восемь малых ГЭС.

Установленная электрическая мощность всех генерирующих энергосистем республики составляет 4295 МВт, установленная тепловая мощность - 13 141 Гкал/ч.

В прошлом году доля республики в российском объеме добычи нефти составила 2,2%, первичной переработки нефти - 11,4%, производства автомобильных бензинов - 16,2%, дизельного топлива - 14,2%, выработки электрической энергии - 2,6%, тепловой - 3,6%.

Перспективы развития

Схемой и программой развития электроэнергетики Республики Башкортостан предусмотрен прогноз роста потребления на территории республики в среднем на 2,1% ежегодно. Если в 2010 году потребление электричества составляло. 24 550 млн. кВт*ч, то к 2016 году прогнозируется на уровне 27 289 млн. кВт*ч.

В период до 2017 года предусмотрены строительство и ввод в работу:

- двух энергоблоков мощностью по 220 МВт на Уфимской ТЭЦ-5;

- кабельной линии электропередачи 110 кВ Сипайлово-Ишимская;

- воздушно-кабельной линии электропередачи 110 кВ Уфа-Южная-Солнечная;

- воздушно-кабельной линии электропередачи 110 кВ Затон-Набережная;

- воздушной линии электропередачи 110 кВ Приуфимская ТЭЦ-СПП

1) Истощение запасов углеводородного сырья (нефти и газа), сопровождаемое постоянным удорожанием нефти и газа.

Разведанные и подтвержденные запасы нефти в целом по миру при современных масштабах ее добычи оцениваются экспертами достаточными всего на 25-48 лет; через 35-64 года истощатся запасы природного газа и урана.

Их запасы могут исчерпаться уже в текущем столетии, и только запасы угля оцениваются на 218-330 лет.

2) Проблема диверсификации (расширение ассортимента выпускаемой продукции) структуры потребляемых первичных энергоресурсов. Динамика цен на взаимозаменяемые ресурсы привела к чрезмерной ориентации в топливно-энергетическом балансе республики на газ. Ситуация осложняется тем, что 99,8% газа поставляется республике извне. При сохранении структуры потребляемого КПТ зависимость региона от внешних поставок газа в перспективе сохранится.

3) Недостаточность развития энергетических рынков и рыночной инфраструктуры;

4) Дефицит инвестиционных ресурсов и их нерациональное использование.

5) Низкие темпы развития минерально-сырьевой базы углеводородов и объективный рост затрат на освоение и эксплуатацию новых перспективных месторождений.

6) Сохраняющаяся высокая нагрузка на окружающую среду.

Ископаемое топливо необходимо по мере возможности замещать на неисчерпаемые источники энергии, в том числе, на такой возобновляемый источник, как ядерное топливо быстрых реакторов.

Развитие энергетической сферы Республики Башкортостан требует привлечения в отрасль финансовых ресурсов и наиболее рационального их использования с точки зрения снижения затрат на производство тепловой и электрической энергии и сбалансированности.

Необходимым условием для этого является участие в разделении конкурентных и монопольных видов деятельности по видам бизнеса и типам объектов, формирование коммерчески эффективных компаний, повышение прозрачности деятельности предприятий энергетики. Поставленные задачи на территории республики реализуются путем создания территориально-отраслевых энергетических устойчивости и эффективности функционирования таких комплексов является отбор инвесторов по технологическому принципу: поставщик энергоресурсов - производитель энергии - потребитель энергии.

Заключение

Коррекционная обработка подпиточной воды систем теплоснабжения ингибиторами-антинакипинами - это эффективный, надежный, экономичный способ водоподготовки, который при выполнении условий, определенных по результатам опытно-промышленных испытаний специализированных организаций, и терпении (первые результаты применения данного способа водоподготовки могут быть получены не менее, чем через 2 года после начала коррекционной обработки) позволяет получить отличные результаты по защите оборудования систем теплоснабжения от отложений: снижение концентрации железа в сетевой и подпиточной воде, отсутствие отложений на теплопередающих поверхностях оборудования, сетевых теплообменниках, снижение удельной загрязненности труб котлов, что позволит исключить затраты на проведение химических промывок котлов.

Список использованной литературы

1. Дрикер Б.Н., Михалев А.С., Пинигин В.К. и др. Ресурсосберегающие технологии в водоподготовке промышленных предприятий и теплоэнергетики. // Энергосбережение и водоподготовка, 2012, №3, с. 45-47.

2. Маклакова В.П. и др. Ингибирование накипеобразования и коррозии в оборотных системах, использующих артезианскую воду. М., Труды ИРЕА, 2013, с. 88-92.

3. Машанов А.В., Щелоков Я.М., Раменский П.П. и др. Обработка воды в системе теплоснабжения фосфонатами. // Энергетик, 2013, №4, с. 14-15.

4. Дрикер Б.Н., Смирнов С.В. О механизме ингибирования минеральных отложений органическими фосфонатами. // Энергосбережение и водоподготовка, 2014, №1, с. 39-41.

5. Михалев А.С., Дрикер Б.Н., Ремпель С.И. Применение электрокинетического метода для определения эффективности реагентной обработки воды. ЖПХ, т. 49, с. 2650-2653.

6. Цуканова Т.В. Оптимизация водно-химического режима котлов низких и средних параметров, систем теплоснабжения при использовании комплексных соединений для подготовки подпиточной воды. // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Московский энергетический институт (ТУ). 2014.

Размещено на Allbest.ru