CC BY
31
УДК 621.187.12
М. Р. ФЕТКУЛЛОВ, В. И. ШАРАПОВ
ПОСТРОЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЦЕССА ДЕАЭРАЦИИ ПО ДАННЫМ ЭКСПЕРИМЕНТА
Разработаны принципиально новые способы комплексного регулирования процессов термической деаэрации воды по нескольким регулирующим и регулируемым параметрам. Произведена экспериментальная оценка динамических характеристик процесса термической деаэрации воды на Ульяновской ТЭЦ-3. Установлено, что усовершенствованные конструкции атмосферных деаэраторов могут обеспечивать нормативное качество подпиточной воды систем теплоснабжения при удельных расходах выпора, близких к теоретическим.
Рис. 1. Схема деазрационной установки с атмосферным деаэратором питательной воды: 1 - атмосферный деаэратор; 2 - подогреватель химически очищенной воды; 3 - поверхностный охладитель выпара; 4 - дренажный бак; 5 - насос дренажного бака; 6 - питательный насос; 7 - термометры; 8 - пробоотборник; 9 - автоматический кислородомер; 10 - расходомер; 11 - манометр; 12 - регулирующий клапан
© Феткуллов М. Р., Шарапов В. И., 2004
Разработанный в научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические схемы и установки» УлГТУ подход к управлению термическими деаэраторами, заключающийся в регулировании конечных показателей качества [1], явился основой для разработки способов комплексного регулирования процессов термической деаэрации воды [2,3]. Новый подход реализован в серия высокоэффективных энергосберегающих технологий комплексного регулирования процессом термической деаэрации воды, отличающихся друг от друга использованием в качестве регулирующих параметров процесса деаэрации различных режимных факторов, а в к качестве регулируемых параметров - различных конечных показателей эффективности процесса.
Комплексное управление работой деаэрационных установок возможно осуществить как по нескольким
регулируемым, так и по нескольким регулирующим параметрам. Сущность первого метода регулирования заключается в регулирование процесса деаэрации одновременно по двум заданным регулируемым параметрам - остаточному содержанию кислорода 02 и остаточному содержанию диоксида углерода С02 в деаэрированной воде, причем величину режимного параметра устанавливают исходя из необходимости достижения заданного содержания наиболее трудно-удаляемого газа. Особенностью второго метода комплексного регулирования является то, что управление осуществляется путём последовательного регулирования различных режимных параметров, в качестве которых могут выступать температуры исходной и перегретой воды (греющего агента), расход перегретой воды, расход выпара [4,5]. Последовательность и пределы регулирования параметров выбираются из
ВПУ
О 100 200 300 400 т, мин
0 100 200 300 400 г, мин
Рис. 2. Динамика изменения температуры деаэрируемой воды, подаваемой в атмосферный деаэратор ДА-25
условия максимальной экономичности конкретной теплогенерирующей установки.
Для эффективной промышленной реализации новых технологий необходимо знание динамических характеристик термического деаэратора как объекта регулирования, а также характера влияния на эффективность процесса основных параметров режима деаэрации. С целью получения динамических характеристик и данных о технологически необходимом температурном режиме деаэрации авторами совместно с научными сотрудниками НИЛ «Теплоэнергетические системы и установки» УлГТУ Цюра Д. В., Макаровой Е. В. и Малининой О. В., проведено экспериментальное исследование атмосферных деаэраторов ДА-25.
Выходной функцией объекта регулирования при исследовании деаэрационной установки являлась остаточная концентрация кислорода 02 в деаэриро-ванной воде в мкг/дм\ а основным входным изменяемым аргументом - расход выпара, отводимого из исследуемого деаэратора в поверхностный охладитель выпара. Содержание кислорода в обработанной воде определялось с помощью автоматического малогаба-
Рис. 3. Динамика изменения расхода выпара, отводимого из атмосферного деаэратора ДА-25
ритного анализатора растворённого кислорода
«МАРК-3 01 Т».
На рис. 1 представлена установка, на которой проведён эксперимент, включающая в себя последовательно включённые водоподготовительную установку (ВПУ), подогреватель химически очищенной воды, поверхностный охладитель выпара и атмосферный деаэратор ДА-25 производительностью 25 т/ч. Установка входит в состав паровой котельной Ульяновской ТЭЦ-3 с котлами ДЕ - 10/14.
В ходе экспериментального исследования деаэрационной установки удалось оценить влияние основных режимных параметров на эффективность десорбции растворённого в подпиточной воде кислорода 02.
На рис. 2 и 3 показана динамика изменения температуры деаэрируемой воды, подаваемой в атмосферный деаэратор ДА-25, и удельного расхода выпара, отводимого из него. График, изображённый на рис. 2, позволяет судить о величине температуры воды, подаваемой в деаэрационную колонку в ходе эксперимента, которую изменяли в пределах от 35 до
Рис. 4. Динамическая характеристика остаточной концентрации растворённого кислорода в деаэрированной подпиточной воде
87° С. При достаточно стабильном температурном режиме деаэрации (участок от 20 до 280-й минуты) регулирование остаточной концентрации кислорода в деаэрируемой воде осуществлялось путём изменения величины расхода выпара, как это показано на рис. 3. Затем регулирование продолжали в основном изменением величины температуры деаэрируемой воды. Сначала её увеличили до 85-87°С и выдержали на этом уровне до 330 минут, а затем снизили до уровня 35-38°С.
Динамическая характеристика атмосферного деаэратора ДА-25 представлена на рис. 4 в виде кривой остаточной концентрации кислорода в обрабатываемой воде при различных изменениях расхода выпара и температуры деаэрируемой воды.
Из графика видно, что при максимальном расходе выпара атмосферного деаэратора остаточная концентрация кислорода в деаэрированной воде достаточно высока и превышает концентрацию, указанную в стандарте. Отмечено снижение расхода выпара при постоянной температуре подаваемой на деаэрацию воды, остаточная концентрация кислорода в деаэрированной воде вначале возрастает, а затем снижается до уровня 15-17 мкг/дм\ Это можно объяснить известной способностью процесса деаэрации к самовыравниванию. Дальнейшее снижение расхода выпара, примерно до уровня теоретически необходимого количества выпара, привело к тому, что остаточная концентрация кислорода установилась на уровне 10-12 мкг/дм .
Изменение температуры деаэрируемой воды также заметно повлияло на остаточное содержание кислорода. Её увеличение привело к ухудшению процесса деаэрации (увеличению С02 до величины 63-65 мкг/дм3), и напротив, уменьшение температуры деаэрированной воды позволило снизить остаточную концентрацию до уровня 6-7 мкг/дм'5. В целом полученная динамическая характеристика даёт возможность оценить влияние важнейших режимных параметров на эффективность процесса деаэрации и степень запаздывания определяемого показателя
эффективности по отношению к изменениям режимных параметров.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шарапов, В. И., Цюра, Д. В. О регулировании термических деаэраторов // Электрические станции. -2002.-№7.
2. Шарапов, В. И., Феткуллов, М. Р., Цюра, Д. В. Управление термическими деаэраторами по нескольким регулирующим параметрам// Материалы четвёртой Российской научно-технической конференции «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности». - Ульяновск: УлГТУ, 2003. -С.289-293.
3. Феткуллов, М. Р., Шарапов, В. И. Совершенствование технологий управления термическими деаэраторами// Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. девятой Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. В 3 т. Т. 3. - М.: Издательство МЭИ, 2003.
4. Пат. 2220296 (Ш). МПК7 Р 01 К 17/02. Способ термической деаэрации воды / В. И. Шарапов, Д. В. Цюра.
М. А. Сивухина, М. Р. Феткуллов// БИ. - 2003. - № 36.
5. Пат. 2225570 (Щ). МПК7 ¥ 22 Б 1/50. Способ термической деаэрации воды / В. И. Шарапов, М. Р. Феткуллов, Д. В. Цюра // БИ. - 2004. - № 7.
Феткуллов Марат Рифатович, аспирант, научный сотрудник НИЛ «Теплоэнергетические системы и установки» УлГТУ, сфера научных интересов -технологии управления теплоэнергетическими установками.
Шарапов Владимир Иванович, доктор технических наук, профессор, заслуженный изобретатель Российской Федерации, заведующий кафедрой «Теп-логазоснабжение и вентиляция», руководитель научно-исследовательской лаборатории «Теплоэнергетические системы и установки» УлГТУ, сфера научных интересов - тепловые электрические станции и системы теплоснабжения.
