авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:   || 2 | 3 |

Совершенствование технологии обработки водного теплоносителя на тепловых и атомных электростанциях на основе использования перспективных ионитов

-- [ Страница 1 ] --

_____________________________________________________________

На правах рукописи

Гостьков Владимир Васильевич

Совершенствование технологии обработки водного теплоносителя на тепловых И АТОМНЫХ Электростанциях на основе использования перспективных ионитов

Специальности: 05.14.14 – Тепловые электрические станции,

их энергетические системы и агрегаты

05.14.03 – Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Иваново

2008

Работа выполнена на кафедре Химии и химических технологий в энергетике ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Ларин Борис Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Юрчевский Евгений Борисович

кандидат технических наук Рябов Михаил Иванович

Ведущая организация: ГОУ ВПО «Московский энергетический
институт (технический университет)»

Защита состоится « 10 » апреля 2008 года в 1100 часов на заседании диссертационного совета Д 212.064.01 при Ивановском государственном энергетическом университете по адресу: 153003, Иваново, Рабфаковская, 34, корпус «Б», аудитория 237.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим присылать по адресу: 153003, Иваново, Рабфаковская, 34, Ученый совет ИГЭУ. Тел.: (4932) 38-57-12, факс: (4932) 38-57-01. Е-mail: uch_sovet@ispu.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ивановского государственного энергетического университета.

Автореферат разослан « ___ » ___________ 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

д.т.н., профессор А.В. Мошкарин

Общая характеристика работы

Актуальность темы. Энергетическая стратегия России предусматривает почти утроение производства электроэнергии с 2000 до 2020 г. с преимущественным ростом атомной энергетики: относительная доля выработки электроэнергии на АЭС за этот период должен увеличиваться с 13,8 до 20,8 %. Рост выработки электроэнергии на тепловых электростанциях планируется в значительной степени за счет строительства парогазовых блоков. Теплоносителем и рабочим телом в тепловом контуре энергоблоков ТЭС и АЭС является обессоленная вода, требования к качеству которой ужесточаются от предыдущего издания нормативных документов к следующему. При ухудшении качества исходной (природной) воды, прежде всего по органическим примесям, и появлении на Российском рынке новых технологий водоподготовки и ионитов возрастает потребность в исследовании их рабочих характеристик, правильной оценке пригодности для обработки воды в разных технологических схемах. При этом наибольшая удельная выработка обессоленной воды приходится на установки, использующие технологии ионного обмена. Такое состояние сохранится и в ближайшее десятилетие.





Особенно высокая потребность в ионите имеет место на АЭС с РБМК, например, на Смоленской АЭС потребность в ионитах разного вида и класса превышает 200 м3/год. Использование качественных ионитов повышает эксплуатационную надежность теплоэнергетического оборудования, снижает расходы на их приобретение и сокращает сбросы отработанных регенерационных растворов.

Целью диссертации является повышение эксплуатационной надежности водно-химического режима теплоэнергетического оборудования электростанций путем совершенствования технологии обработки воды и химического контроля ионитов на установках очистки водного теплоносителя.

Достижение поставленной цели обеспечивается решением следующих задач:

1. Разработка и испытание методик входного и оперативного эксплуатационного контроля качества ионитов, обеспечивающих высокую эффективность использования ионитов на ТЭС и АЭС.

2. Исследование физико-химических характеристик перспективных ионитов, применяемых в фильтрах химводоочистки и установок очистки турбинного конденсата (КО, БОУ) в условиях повышенного содержания железоорганических веществ в поступающей воде.

3. Лабораторные и промышленные исследования по эффективности очистки природных вод с повышенным содержанием органических примесей на установках химводоочистки электростанций.

4. Разработка рекомендаций по совершенствованию использования ионитов на установках обработки воды на электростанциях.

Научная новизна работы:

1. Разработана и испытана в промышленных условиях комплексная методика входного и эксплуатационного контроля ионитов, отличающаяся подбором и способом определения отдельных характеристик и обеспечивающая наблюдение динамики технологических показателей ионитов в течение всего времени их использования.

2. Получены новые данные о свойствах перспективных импортных ионитов и предложена эффективная технологическая схема для обработки вод с повышенным содержанием органических примесей.

Практическая ценность работы:

1. Разработано и реализовано методическое и техническое обеспечение входного и эксплуатационного контроля качества ионитов для установок ионитной очистки воды на электростанциях.

2. Составлена режимная карта эксплуатации анионитов А-845 и А-847 в ОН-анионитных фильтрах первой ступени химобессоливания природной воды.

3. Разработаны рекомендации по совершенствованию использования ионитов действующих химводоочисток.

Достоверность изложенных в диссертации положений и полученных результатов обеспечивается применением ГОСТированых методик анализа ионитов и водных сред, аттестованных приборов химического контроля, апробированных расчетных методов, а также проверкой характеристик ионитов и качества воды в промышленных условиях эксплуатации установок очистки теплоносителя энергоблоков ТЭС и АЭС.

Личное участие автора. Автор принимал активное участие на всех этапах работы, начиная от постановки задач исследования и заканчивая промышленными испытаниями ионитов, технологий и методов химического контроля.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Методика и результаты входного и эксплуатационного контроля качества ионитов.

2. Результаты лабораторных исследований и промышленных испытаний перспективных твердых сорбентов.

3. Комплекс мероприятий по совершенствованию технологии ионообменной обработки природных и технологических вод с использованием импортных ионитных смол.

Апробация работы. Результаты докладывались и обсуждались на 6-ом и 7-ом международных научно-технических совещаниях «Водно-химический режим АЭС» (г. Десногорск, 2003 г., г. Москва, 2006 г.), XIII Бенардосовских чтениях (г. Иваново, 2007 г.), НТС Смоленской АЭС (2000–2007 г.г.), НТС кафедр ХХТЭ и ТЭС ИГЭУ (2007 г.).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 9 печатных работ, в том числе монография (в соавторстве) и учебное пособие.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, списка литературы из 100 наименований и 16 приложений, количество страниц 181 (без приложений), в том числе рисунков 51, таблиц 70.

Основное содержание работы

Во введении показана актуальность работы, ее научная новизна и практическая ценность, сформулирована цель исследования и основные положения, вынесенные на защиту.

В первой главе приведен обзор литературы по современным проблемам водообработки на тепловых электростанциях.

Показано отрицательное влияние органических примесей исходной (природной) воды на иониты и приведены примеры разной степени удаления органики на стадии предочистки, химводоочистки и конденсатоочистки. Установлено, что значительными проблемами современной ионообменной технологии на ТЭС являются: повышенные расходы реагентов на регенерацию ионитов и большой спектр используемых типов ионитов без достаточного обоснования.

До 70-х–80-х годов прошлого века на химводоочистках ТЭС и АЭС использовались преимущественно отечественные иониты: катионит КУ-2-8 и аниониты АН-31 и АВ-17-8. Их свойства хорошо изучены и описаны в руководящих документах и книгах. В конце прошлого века отечественный рынок начал интенсивно заполняться импортными ионитами, часто без достаточного технического сопровождения. При этом производство отечественных ионитов уменьшалось, не редко со снижением качества продукта. В этих условиях возросли требования к входному и эксплуатационному контролю ионитов. Однако, существующие методики по ГОСТу отвечали требованиям производства ионитов и мало подходили для характеристики использования ионитов в различных установках, включая установки химического обессоливания природной воды и установки очистки конденсата паровых турбин.

Появился первый опыт эксплуатации импортных ионитов на отечественных ТЭС при использовании природных вод средней и малой минерализации при повышенном содержании органических примесей. Сложившиеся условия потребовали вновь обратится к разработке методик и исследованию технологических показателей перспективных импортных ионитов по сравнению с отечественными ионитами, традиционно используемыми на химводоочистках ТЭС и АЭС.

На основании изложенного определены задачи исследования, основными из которых являются: разработка методики оперативного контроля качества новых и используемых ионитов, правильный выбор ионитов с учетом специфики обрабатываемой воды и автоматизация химконтроля за обработкой воды на ионитах.

Во второй главе представлена методика выполнения исследований, основной частью которых являются исследования технологических характеристик ионитов (входной и эксплуатационный контроль), а также исследования качества обрабатываемой воды и исследования сорбционных методов удаления органических примесей на порошкообразных сорбентах.

До конца прошлого века определение показателей качества ионитов при проведении входного и эксплуатационного контроля выполнялось по методикам ГОСТов, отвечающим условиям производства, а не эксплуатации ионитов. С участием автора были разработаны и в 2002 году метрологически аттестованы методики выполнения измерений показателей качества ионитов для условий эксплуатации их на АЭС и ТЭС. В 2003 году с участием автора был введен в действие руководящий документ РД ЭО 0368-02 «Методики входного и эксплуатационного контроля ионитов на АЭС». РД ЭО 0368-02 устанавливает общие требования к методам физико-химического анализа, обязательным при проведении входного или эксплуатационного контроля качества ионообменных смол на атомных электростанциях. Действие настоящего документа распространяется на все АЭС концерна «Росэнергоатом», а также на организации, выполняющие работы и предоставляющие услуги для атомных электростанций в области обеспечения их водно-химического режима.

Испытаниям ионитов предшествовал отбор представительной пробы и подготовка пробы к испытаниям (рис.  1), а вслед за испытаниями проводилась метрологическая оценка результатов с определением достоверных границ погрешности (, %) и воспроизводимости результата измерения. Например, при определении показателя «осмотическая стабильность» (ОС, %) результат измерений представляется в виде: ОС =±, а решение об удовлетворительной воспроизводимости принималось при выполнении условия:

(1)

где – результаты 1-го и 2-го параллельных измерений, %; Dотн – норматив оперативного контроля воспроизводимости; – среднее арифметическое значений двух измерений.

Подбор показателей качества ионитов производился на основании предварительных исследований в условиях использования ионитов в схемах водообработки на ТЭС и АЭС с учетом паспортных характеристик производителя. Например, перечень основных технологических показателей качества ионита при входном контроле составил: осмотическая стабильность (ОС, %), полная статическая обменная емкость (ПСОЕ, ммоль/см3), механическая прочность (МП, г/гранулу), время оседания гранул (с), объемная доля рабочей фракции (%), доля целых гранул (%), эффективный размер зерен (мм), коэффициент однородности, массовая доля влаги (%), динамическая обменная емкость (ДОЕ, моль/м3), содержание примесей. При этом ряд методик, например, «определение доли целых гранул» и «осмотическая стабильность» были ужесточены по сравнению с ГОСТом, а другие, например, «определение типа ионита», «механическая прочность», «время оседания гранул» и др. разработаны впервые. ГОСТов и методик выполнения измерений (МВИ) на них не было.

Для оценки качества обрабатываемой воды использовались известные методы химического анализа, лабораторные и промышленные приборы автоматического химконтроля, а для количественного контроля микроконцентраций отдельных примесей – лабораторные приборы тонкого химического анализа такие, как ионохроматографический анализатор «DIONEX», отечественный аналог «СТАЙЕР», оптический эмиссионный спектометр «Liberty Series II».

В третьей главе представлены результаты лабораторных исследований свойств перспективных импортных ионитов в сравнении с отечественными аналогами.

Выбор типа ионитов для исследований был основан на опыте работы с ними в теплоэнергетике, что для ионитов общего назначения нашло свое отражение в перечне, приведенном в табл. 1 и рекомендованном для АЭС распоряжением от 16.04.2004.

Таблица 1. Перечень импортных ионитов, разрешенных для применения на АЭС

Тип
ионита
Фирма-производитель, ^-, _ -^
«BAYER» LEWATIT «DOW EUROPE» DOWEX «ROHM and HAAS» «PUROLITE»
Слабокислотный катионит CNP 80 MAC-3 Amberlite IRC 86 С 104;
С 106
Сильнокислотный
катионит,
тип КУ-2-8
Monoplus S100 Marathon C;
Monosphere 650 С(H);
Monosphere 575 С(Н)
Amberlite IR 120; Amberjet 1200; Amberjet 1500H; Amberjet 1600 H; Ambersep252H SGC 100*10; SGC 650
Слабоосновный
анионит, тип АН-31
Monoplus
MP 64;
МР 62
Marathon WBA;
Marathon WBA2;
Monosphere 66
Amberlite IRA 96; Amberlite 1RA 67; Amberlite IRA 70RF A 100;
A 845; A 847; A 123
Сильноосновный анионит, тип
АВ-17-8
Monoplus M500;
Lewatit S 6328 A
Marathon 11;
Monosphere 550 A(OH)
Amberlite IRA 402Cl; Amberjet 4200 Cl; Amberjet 4400R OH; Ambersep 900 OH, SO4 SGA 600;
SGA 550;
A 600; A 500P; A860

В лаборатории контроля качества ионитов Смоленской АЭС за 2002–2006 г.г. по программе входного контроля исследовано около ста проб отечественных и импортных ионитов. Усредненные результаты основных характеристик ионитов за один год представлены в табл. 2.

В среднем входные характеристики отечественных ионитов близки к таковым для импортных ионитов, заметно уступая в показателях: осмотическая стабильность и механическая прочность. Требования в полном объеме к качеству вновь загружаемых ионитов (входной контроль) составлены ВНИИ АЭС с участием автора и вошли в стандарт предприятия. С участием автора составлены объем и требования к эксплуатационному контролю ионитов, который должен проводиться:

  • по истечению ориентировочного срока службы ионита;
  • один раз в год после истечения ориентировочного срока службы ионита, в случае продления его эксплуатации;
  • при возникновении нарушений качества обрабатываемой воды или нарушений в работе ионообменных установок.

Таблица 2. Усредненные изменения характеристик ионитов

Марка
ионита
ПСОЕ, моль/см3 Объемная доля
рабочей фракции, %
Доля целых гранул, % ОС, % МП,
г/зерно
Время осаждения, с
Катиониты
КУ-2-8чс 1,8–2,3 97–100 95–99 80–99 492–897 5–6
Импортные аналоги 1,8–1,9 99–100 98–100 97–100 521–1000 6–7
Аниониты
АВ-17-8чс 1,1–1,2 97–100 95–100 50–98 465–800 13–15
Импортные аналоги 1,15–1,30 98–100 96–98 96–98 530–1100 12–14


Pages:   || 2 | 3 |
 

Похожие работы:







 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.