Автореферат (Разработка методов совершенствования систем оборотного водоснабжения с башенными градирнями электростанций для увеличения выработки электроэнергии)

На правах рукописиНАУМОВ АНДРЕЙ ВАДИМОВИЧРАЗРАБОТКАСИСТЕММЕТОДОВОБОРОТНОГОСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯВОДОСНАБЖЕНИЯСБАШЕННЫМИ ГРАДИРНЯМИ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ ДЛЯУВЕЛИЧЕНИЯ ВЫРАБОТКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИСпециальность 05.14.14 – Тепловые электрические станции,их энергетические системы и агрегатыАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМосква – 20152Работа выполнена в федеральном государственном образовательном учреждении высшегопрофессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ»,г. МоскваНаучный руководитель:Доктор техническихнаук,профессор кафедрыПТСфедерального государственного образовательногоучреждениявысшегопрофессиональногообразования «Национальный исследовательский университет «МЭИ»,г.

МоскваВолков Александр ВикторовичОфициальные оппоненты:Доктортехническихнаук,профессоркафедрыПромышленнойтеплоэнергетикифедеральногогосударственного образовательного учреждениявысшегопрофессионального образования «МосковскийИндустриальный Университет», г. МоскваКорнеев Сергей ДмитриевичКандидат технических наук, директор Общества с ограниченной ответственностью Научно - технического центра«Промышленная Энергетика», г. ИвановоШомов Петр АркадьевичВедущая организация:Открытое акционерное общество «Всероссийский дваждыордена трудового красного знамени теплотехническийнаучно-исследовательский институт», 115280, г. Москва, ул.Автозаводская, д. 14Защита диссертации состоится «24» июня 2015 г. в 14:00 часов на заседаниидиссертационного совета Д 212.157.07 при ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» по адресу: 111250,Москва, ул.

Красноказарменная, д. 14, Малый актовый зал.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ» и на сайтеwww.mpei.ru.Отзывы на автореферат диссертации в двух экземплярах, заверенных печатьюорганизации, просим направлять по адресу: 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 14,Ученый совет ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ».Автореферат разослан «21» мая 2015 г.Ученый секретарь диссертационногосоветаД212.157.07,технических наук, доценткандидатИ.П.

Ильина3ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность работы. В соответствии с основными положениями «Энергетической стратегии России на период до 2035 года» и ФЗ-261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности», приоритетныминаправлениями развития энергетики являются повышение энергоэффективности, надежности и экологичности генерирующих производств.Одной из проблем снижения выработки электроэнергии электростанциями, снижения их установленной мощности и ухудшения экологичностиявляется недостаточное охлаждение конденсаторов энергоблоков, вследствиенеэффективности работы систем оборотного водоснабжения (СОВС).Пониженная интенсивность теплообменных процессов и льдообразование на функциональных поверхностях в градирне оказывают негативноевлияние на температуру оборотной воды и надежность эксплуатации СОВС вцелом.Известно, что повышение температуры охлаждаемой воды на 1оС, подаваемой в конденсаторы:- на ТЭС приводит к снижению вакуума в них на 0,5%, что равноценноснижению мощности турбины на 0,4%.- на КЭС приводит к увеличению на 1,2 – 2г условного топлива на выработку 1кВт.ч электроэнергии.В связи с этим возникает необходимость определить факторы, влияющие на эксплуатационные свойства каждого из элементов СОВС и разработать комплекс методов, позволяющих повысить выработку электроэнергии засчет их совершенствования.

Учитывая тенденции энергетики, обусловленныенеобходимостью сокращения затрат при выработке электроэнергии на собственные нужды, данная задача является актуальной.Цель работы заключается в разработке совокупности методов, направленных на повышение надежности и эффективности эксплуатации систем оборотного водоснабжения электростанций.4Объектами исследования являются системы оборотного водоснабженияэлектростанций с башенными градирнями.Основными задачами работы являются: Анализ особенностей и проблем эксплуатации каждого из основныхэлементов СОВС.

Оценка их влияния на теплообменные процессы вградирне и функционирование оборотных систем в целом. Разработка метода интенсификации теплообменных процессов в башеннойградирне. Проведение расчетно-теоретических исследований процессатеплообмена между каплями воды и воздухом в зависимости отдисперсности капель. Осуществление расчетных исследований по оценкевлияниягидрофобизациивнутреннейповерхностиградирнинатеплообменные процессы в ней. Осуществление натурных исследований процесса образования наледи наэлементах градирен. Разработка метода защиты градирен от наледи в областях входа и выходавоздуха на основе натурных исследований. Проведение расчетныхисследований аэродинамических процессов на входе и выходе воздуха изградирни. Анализ и разработка перспективных методов снижения гидравлическогосопротивления водоводов СОВС. Разработкаметодаповышенияэффективностиинадежностифункционирования насосов СОВС. Проведение натурных исследованийработоспособности структурированных покрытий на элементах проточнойчасти насосов в условиях действующих технологических систем. Оценкаэффективностииэкологичностипредложенныхповышения надежности и эффективности эксплуатации СОВС.методов5Научная новизна работы состоит в следующем:1.

Получена уточненная расчетно-теоретическая зависимость теплового потока от дисперсности капель в градирне.2. Получена зависимость степени обледенения пролета градирни от временисезонной эксплуатации.3. Установлена закономерность формирования наледи на конструктивныхэлементах градирен.Практическая ценность работы заключается в следующем:1. Исследованы процессы льдообразования в области входа воздуха в градирню и предложены методы снижения интенсивности льдообразовательных процессов на примере градирен, функционирующих ТЭЦ-23ОАО «Мосэнерго».2. Разработан способ защиты от наледи верхнего опорного кольца градирни.3.

Разработан способ защиты от наледи нижнего опорного кольца градирни.4. Осуществлены экспериментальные исследования функционирования гидрофобных покрытий рабочих колес насосов, эксплуатирующихся в реальных условиях на ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго» и МУП «Щелковский водоканал».5. Предложен метод повышения энергоэффективности насосного оборудования СОВС.Достоверность и обоснованность полученных в работе результатов определяется:1. Использованием апробированных методик планирования и проведенияисследований, методик анализа экспериментальных результатов, применением средств измерений необходимой точности.2.

Удовлетворительной сходимостью результатов при многократных повторениях.63. Использованием апробированных пакетов расчетно-теоретическихисследований термо- и гидродинамических процессов.Апробация работы. Основные положения работы, результаты теоретических и расчетных исследований докладывались и обсуждались на:1.15 - 18 Международных научно-технических конференциях студентов иаспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва.2009 – 2012г.).2.Восьмой Всероссийской школе-семинаре молодых ученых и специалистов (г. Москва, МЭИ, 2012г.).3.Заседаниях кафедры Промышленных теплоэнергетических систем НИУ«МЭИ».4.Всероссийской научно-практической конференции «Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем» ЭНЕРГО – 20105.Материалы работы использовались при выполнении работ в рамках ГК№ 12.527.11.0003 по заказу Министерства образования и науки Российской Федерации.На защиту выносятся:1.

Результаты расчетно-теоретических исследований влияния степени дисперсности капель на теплообменные процессы в градирне.2. Результаты промышленного эксперимента по изучению льдообразованияна конструктивных элементах градирни.3. Результаты расчетно-теоретических исследований аэродинамическихпроцессов на входе и выходе воздуха из башенных градирен.4. Результаты исследования влияния гидрофобных покрытий на энергетические качества для центробежных насосов типов «КМ»,«СМ» и «Д» в диапазонах коэффициента быстроходности от 40 до 130 в условиях промышленного эксперимента.7Публикации. Материалы, отражающие содержание диссертационной работыи полученные в ходе ее выполнения, представлены в 7 публикациях, в томчисле в 2-х статьях, рекомендованных ВАК журналах.Структура и объем работы.

Диссертация изложена на 119 страницах и состоит из введения, четырех глав и выводов. Работа содержит 62 рисунка и 10таблиц, список использованных источников содержит 116 наименований.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении показана актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи исследования.В первой главе рассматриваются основные проблемы эксплуатациисистем оборотного водоснабжения. Анализ литературных источников показал, что все многообразие способов повышения эффективности и надежностиэксплуатации оборотных систем сводится в основном к вопросам теплообменных процессов в градирне и совершенствованию ее конструктивных элементов. Все эти решения требуют капитального переоснащения оборудования градирен и временного прекращения их эксплуатации. Отмечено, что недостаточное внимание уделяется комплексным методам совершенствованиявсех основных элементов СОВС и отмечается необходимость разработки таких методов.В рамках комплексного подхода к совершенствованию СОВС выделяются ее основные элементы: водоводы, насосы и градирня.

Т.к. интенсивность теплообменных процессов в градирне напрямую зависит от расходаоборотной воды, делается вывод о необходимости исследования не толькопроцессов в градирне, но и особенностей эксплуатации насосного оборудования и трубопроводов. Был осуществлен анализ проблем сезонной эксплуатации основных элементов СОВС на примере ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго». Кданным проблемам относятся процессы формирования льда на элементахградирен, и коррозионно-эрозионные процессы на поверхностях трубопро-8водов и элементов проточной части насосного оборудования.

Все эти процессы приводят к ухудшению эксплуатационных свойств оборотных систем,повышению температуры оборотной воды на входе в конденсаторы энергоблоков и снижению установленной мощности электростанций.Вовторойглаверассматриваютсяспособыинтенсификациитеплообменных процессов в башенной градирне. Первоочередное влияние наних оказывают расходы воздуха и воды, а так же степень диспергированияпоследней.С целью анализа влияния дисперсности воды на теплообмен быларассмотренамодель,учитывающаятеплообменвоздухаипотокаохлаждаемой воды в виде потока капель, падающих вертикально с некоторойвысоты h.