CC BY
25
УДК 621.311
СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ НА НАБЕРЕЖНОЧЕЛНИНСКОЙ ТЭЦ
А.Г. ФИЛИМОНОВ, С.Л. СЕРГЕЕВ Казанский государственный энергетический университет
С использованием математического моделирования и статистической обработки показателей обработанной воды проведен анализ эффективности работы блока предварительной очистки воды на НЧ ТЭЦ за период 2003 — 2007 гг.
Ключевые слова: ТЭЦ, осадок, предочистка, осветлитель, известкование.
Реагентная предочистка воды так или иначе входит составной частью во все методы очистки воды на ТЭС и других энергообъектах. В качестве основных реагентов используют известь (Са(ОН)2), коагулянт (Ре804-7Н2О), а также в некоторых случаях CaCl2, NaOH, Na2C03, флокулянты и др. реагенты [1,2].
Предочистка - это первая стадия обработки воды. От качества осветленной воды зависит безаварийная и экономическая работа всей обессоливающей установки и котлов. Увеличение остаточного содержания железа в осветленной воде влечет за собой быстрое «срабатывание» Н-катионитовых фильтров I ступени, увеличение концентрации железа в питательной воде. Увеличение окисляемости обработанной воды уменьшает рабочую объемную емкость ионита в анионитовых фильтрах II ступени и вызывает вспенивание воды в энергетических котлах. Большая остаточная жесткость уменьшает фильтроцикл Н-катионитовых фильтров II ступени.
Были проведены исследования эффективности работы блока предварительной очистки воды на НЧ ТЭЦ.
Схема обработки воды на ВПУ НЧ ТЭС включает следующие стадии. Исходную воду пропускают через аппарат магнитной обработки и далее подают в осветлители. После предварительной очистки воды в осветлителях известково-коагулированная вода поступает в баки осветленной воды, откуда насосами осветленной воды подается на механические фильтры для удаления механических примесей.
На первом этапе работы ставились задачи изучения зависимостей состава обрабатываемой воды и характера образующихся осадков от вида добавляемых реагентов, их дозы, соотношения, температуры обработки. Для этого с помощью прикладной программы [5, 6] выполнялся термодинамический расчет всех значимых химических реакций и физико-химических процессов в предположении, что все реакции идут до конца в соответствии с их термодинамическими константами. На рис. 1 графически представлены результаты расчетов известкования - коагуляции исходной камской воды. В данной серии проводился расчет процесса обработки, моделирующий режим обработки в декабре 2007 г. В систему добавляли коагулянт с дозой, соответствующей фактической дозе коагулянта. Температуру обработки задавали на уровне 30°С. Далее в систему дискретно добавляли известь и рассчитывали показатели воды, количество и состав осадка. По точке соответствия реального химического состава осветленной воды и расчетного определяли фактическую дозу извести. Согласие считали удовлетворительным, если отклонение экспериментальных и расчетных данных по всем показателям (жесткость, все виды щелочности, кремниевая кислота,
© А.Г. Филимонов, С.Л. Сергеев Проблемы энергетики, 2010, № 1-2
окисляемость, общее солесодержание и рН) не превышало 5 отн. %. Это тот
ДИЗВэ мг -экв/кг
- - Жса —■— Жш» А Жобщ
— Щобщ —Ж— Щг • С(8Ю2),мг/кг
X Солесод.*10, г/кг —©— рН при Т - Осадок* 10, г/кг
Рис. 1. Расчет состава осветленной воды в зависимости от дозы извести. НЧ ТЭЦ, декабрь 2007 г., Дк = 0,375 ммоль/кг, 7=30 °С
Был проведен анализ эффективности работы блока предварительной очистки воды на НЧ ТЭЦ за период 2003 - 2007 гг. с использованием статистического анализа. За основу брались среднемесячные результаты анализа исходной и осветленной воды, выполненные химической лабораторией НЧ ТЭЦ. Данные подвергались статистической обработке с использованием сертифицированных статистических программ. В частности, оценивалась зависимость показателей осветленной воды от конечного значения рН(250С). Поскольку конечное значение рН определяется дозой извести, фактически рассматривалась зависимость показателей обработанной воды от избытка извести. Результаты представлены в графическом виде на рис. 2, 3. Здесь же приведены коэффициенты соответствующих линейных регрессий.
Из полученных данных можно сделать следующие выводы.
1. Если учесть, что оптимальному «бикарбонатному» режиму соответствует рН(25°С) около 10, а оптимальному «гидратному» примерно 10,1 -10,2, то рН(25°С) осветленной воды на НЧ ТЭЦ в большинстве случаев имеет значения выше указанных. То есть более 80% времени в 2003 -2007 гг. ВПУ работала с превышением рН или, соответственно, с перерасходом извести.
2. Коэффициенты линейных регрессий показывают, что с увеличением рН остаточные концентрации компонентов в осветленной воде увеличиваются (рис. 2, 3). Возрастают жесткость, щелочность, железо, солесодержание, содержание взвешенных веществ. Исключение составляет окисляемость, которая имеет тенденцию к снижению. Таким образом, переизбыток извести приводит к ухудшению качества осветленной воды по всем основным показателям. Что касается окисляемости, то этот показатель проходит через минимум и при дальнейшем увеличении рН начинает возрастать.
Рис. 2. Остаточные значения показателей осветленной воды в зависимости от рН(25°С) по данным химической лаборатории НЧ ТЭЦ в 2003 - 2007 гг. Среднемесячные значения
2,5
1,5
0,5
0
10
10,1
10,2
10,3
10,6
10,7
10,8
10,4 10,5 рН (25°С)
Рис. 3 Остаточные концентрации взвешенных веществ и железа в осветленной воде в зависимости от рН(25° С) по данным химической лаборатории НЧ ТЭЦ в 2003 - 2007 гг.
Среднемесячные значения
Средние данные по снижению показателей на предочистке за 2003 - 2007гг. с результатами статистической обработки приведены в таблице. Значения укладываются в норму, но расположены ближе к минимальному уровню.
Таким образом, теоретический и экспериментальный анализ работы блока предварительной очистки воды на НЧ ТЭЦ показывает, что дозирование извести значительно превышает оптимальные величины. Это приводит к перерасходу извести, ухудшению практически всех основных показателей осветленной воды и отрицательно сказывается на эффективности последующей ионитной обработки. Переизбыток извести составляет 40 % и более. Оптимальная доза извести составляет
величину, обеспечивающую значение рН25 обрабатываемой воды 10,1-10,2, что соответствует остаточной гидратной щелочности 0,1-0,2 ммоль/кг.
Таблица
Результаты статистической обработки данных снижения показателей воды на стадии предочистки на НЧ ТЭЦ за 2003 - 2007гг. (в % от показателей в исходной камской воде). N = 60
Показатель Среднее±станд отклонеие (М ± S.D.) MIN - MAX Коэффициент вариации, %
Общая жесткость 29,67 ± 8,43 9,26 - 47,92 28,43
Общая щелочность 61,57 ± 13,87 20,0 - 86,76 22,52
Силикаты (в пересчете на 8Ю2) 28,86 ± 11,97 -16,87 - 65,17 41,47
Окисляемость (перманганатная) 47,54 ± 8,52 26,05 - 72,11 17,93
Ее 65,87 ± 12,46 41,18 - 94,19 18,91
Взвешенные вещества 85,85 ± 11,75 40,0 - 98,0 13,69
Общее солесодержание 15,61 ± 9,62 1,88 - 40,35 61,62
Summary
With the use of mathematical statistics the analysis of an overall performance of preliminary water treating block on N.Chelny Thermal Power Station during 2003 - 2007 is carried out.
Key words: Thermal Power Station (TPS), deposit, pretreatment, brightener, liming.
Литература
1. Обработка воды на электростанциях. Под ред. В.А. Голубцова. М.: Энергия, 1966. 448с.
2. Кострикин Ю.М., Мещерский Н.А., Коровина О.В. Водоподготовка и водный режим энергообъектов низкого и среднего давления. М.: Энергоатомиздат, 1990. 254с.
3. Водоподготовка: Процессы и аппараты. Громогласов А.А., Копылов А.С., Пильщиков А.П. М.: Энергоатомиздат, 1990. 272с.
4. Мартынова О.И., Никитин А.В., Очков В.Ф. Водоподготовка. Расчеты на персональном компьютере.-М.: Энергоатомиздат, 1990. 215c.
5. Чичиров А.А., Филимонов А.Г. Термодинамический расчет химических процессов при обработке воды на ТЭС // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2004. № 5-6. С.92-98.
6. Чичиров А.А., Филимонов А.Г. Математическое моделирование процессов комплексообразования при реагентной обработке воды // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2004. № 7-8. С.111-114.
Поступило в редакцию 30 сентября 2009 г.
Сергеев Сергей Леонидович - ассистент кафедры «Тепловые электрические станции» (ТЭС) Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8 (843) 510-41-21; 8904-7618239. E-mail: SergeevSL@gencom.tatenergo.ru.
Филимонов Артем Геннадьевич - канд. техн. наук, доцент кафедры «Тепловые электрические станции» (ТЭС) Казанского государственного энергетического университета (КГЭУ). Тел.: 8 (843) 527-77-80.
