Системы химико-технологического мониторинга водно-химического режима тепловых электростанций: Учебное пособие, страница 24

          Опыт эксплуатации показывает, что нарушение ВХР является одной из причин, приводящих к интенсификации коррозионных процессов и процессов образования отложений на поверхностях нагрева котла. Таким образом, при разработке СХТМ ВХР применительно к теплоэнергетическим установкам основными являются следующие задачи:

·  своевременная индикация отклонений ВХР от нормируемых значений;

·  определение времени начала нарушения;

·  выяснение причины и источника нарушения и принятие решений по их устранению;

·  прогнозирование развития нарушения во времени;

·  прогнозирование времени, за которое ВХР котла должен прийти в норму при соответствующих действиях оперативного персонала с учетом ограничений, накладываемых нормативными документами [2,4] на ведение ВХР при выходе на соответствующие уровни действия.

          Таким образом, при оперативном химическом контроле часто желательно знать не только значение контролируемого показателя и его соответствие нормам в данный момент, но и тенденцию изменения этого показателя или совокупности показателей с целью прогнозирования возможных последствий, протекающих в тракте энергоблока процессов.

          Как показывает опыт эксплуатации, решить задачу прогнозирования развития ситуации, связанной с нарушениями ВХР, опираясь на одни лишь средства АХК, практически невозможно. Средства АХК фиксируют лишь процесс изменения контролируемых параметров, не предполагая прогнозирования развития ситуации. Задача прогнозирования ВХР может быть решена, опираясь на математическое моделирование физико-химических процессов, имеющих место в основных контурах ТЭС, в частности, и для переходных режимов работы энергоблока.

          основными элементами тракта ТЭС, определяющими динамические характеристики ВХР, являются котлы, т.к. переходный процесс в таких элементах тракта, как конденсатор, ПНД, ПВД и др. протекает достаточно быстро – в течение 3-10 мин – и, как правило, фиксируется оперативным персоналом как свершившийся факт. Для котла время переходного процесса значительно (часы) и определение с точки зрения ВХР его динамических характеристик представляет практический интерес.

          Запишем нестационарное уравнение баланса по ионогенным примесям типа Na⁺, Cl^-, SO4^2-, кремниевой кислоты или продуктов коррозии, поступающим в водяной объем котла [33]:

,                    (4.46)

где:

М_КА - вес рабочего тела, заполняющего котел при рабочих параметрах, кг;

D_ПВ, D_О, D_ПРОД - расходы питательной воды, генерируемого пара и суммарный расход продувочной воды, соответственно кг/с;

К_Р,КА – коэффициент распределения примеси между жидкой и паровой фазами котловой воды на линии насыщения;

ω  - влажность генерируемого котлом пара;

С_ПВ - концентрация примеси в питательной воде, мкг/дм³;

С_КА(t) - текущая концентрация примеси в объеме котла, мкг/дм³;

t - текущее время, с.

Наибольший практический интерес представляет случай ступенчатого изменения концентрации примеси в питательной воде. Это может быть вызвано присосами охлаждающей воды в конденсаторе, кратковременным ухудшением качества воды за счет периодического опорожнения дренажных баков и другими причинами, имевшими место в конденсатно-питательном тракте. В этом случае решение уравнения 4.46 имеет следующий вид:

                    (4.47)

где:

С_ПВ(t) - концентрация примеси в питательной воде после нанесения возмущения во временном отрезке t, мкг/дм³;

С_ПВ⁰ - концентрация примеси в питательной воде до нанесения возмущения, мкг/дм³;

t₀ - момент нанесения возмущения, с.

Уравнение для расчета концентрации в паровой фазе в барабане котла будет иметь следующий вид:

                                                                              (4.48)

или

(4.49)

Значительный интерес представляет определение времени выхода концентрации примеси в паре за нормируемое значение, а также на нормируемые уровни действий. Используя уравнения 4.47 – 4.49, получаем:

           (4.50)