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

СОДЕРЖАНИЕВведение……………………………………………………...…………………..8Глава 1. Анализ эксплуатационных особенностей СОВС……..131.1 Роль СОВС в работе современных ТЭЦ………………………….131.2 Проблемы эксплуатации напорных водоводов……...……..........191.3 Основные вопросы эксплуатации циркуляционных насосовСОВС……...………………………………………….………….………..221.4 Особенности эксплуатации башенных градирен ......................231.4.1 Проблемы интенсивности теплообменных процессов вградирне…………………………………………………...............231.4.2Эксплуатациябашенныхградиренвзимнийпериод.………….…………………………………………………..24Глава 2.

Разработка методов интенсификции теплообменныхпроцессов в башенной градирне…………………..……………….312.1 Факторы, влияющие на теплообмен в градирне…………….…312.2 Влияние гидрофобизации внутренней поверхности градирни натеплообменные процессы……………………………….……………...322.3 Влияние гидрофобизации на расход воздуха через градирню..362.4Анализ влияния дисперсности воды натеплообмен вградирне……………………………………………………………..……39Глава 3. Разработка методов повышения надежности иэффективности эксплуатации башенных градирен за счетснижения интенсивности льдообразования……………………..463.1 Лабораторный эксперимент по исследованию адгезии наледи кповерхностям с гидрофобными покрытиями ……………………….463.1.1Методикапроведенияэкспериментальныхисследований………………………………………………………4623.1.2Определениестепенигидрофобностиповерхностиобразцов……………..…………………………………………….473.1.3 Определение степени адгезии льда к поверхностиобразцов………………………….…………………………………493.1.4 Определение степени адгезии льда к поверхностиобразцов при наличии и в отсутствие защитных покрытий..513.1.5ОценказащитногопокрытиянаосновеПАВ,фторопласта - 4 и эпилама.…………………….………………..523.1.6Исследованиепроцессаобразованияинеянаповерхностях конструкционных материалов…………………533.1.7Влияниезащитныхпокрытийнамассунамораживаемого льда ……………………….………………….543.1.8 Результаты проведенных экспериментов…………….…543.2 Натурный эксперимент по мониторингу льдообразовательныхпроцессовнаградирне№7ТЭЦ-23ОАО«Мосэнерго»…..………………………………..…………………………553.2.1 Технические характеристики градирен №5 - 7 ТЭЦ-23ОАО «Мосэнерго»..…………………..…………………………..603.2.2 Результаты натурного эксперимента.................................613.2.3Моделированиепроцессаобтеканиемвоздухаконструктивных элементов градирни……………..…………..683.2.4 Результаты натурного эксперимента и выводы………..723.3 Расчетные исследования движения потоков воздуха в областиверхнего кольца жесткости градирни……………………………...…733Глава 4.

Пути повышения надежности и эффективностициркуляционных насосов и водоводов СОВС……………..……824.1ОпределениеповерхностейвлиянияпроточнойгидрофобизирующихчастинасосанапокрытийегонапориК.П.Д…..................................................................................................824.2 Промышленная апробация модернизации по ПАВ-технологиицентробежныхнасосов,эксплуатирующихсявдействующихсистемах…………………………………………………………………...864.2.1Промышленнаяцентробежногонасосаапробациямодернизациифункционирующеговсистемеперекачки сточных вод на канализационной станции МУП«Щелковский водоканал»…………..…………………………..864.2.2Промышленнаяапробациямодернизациицентробежного насоса функционирующего в дренажнойсистеме ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго»..……………………..........934.2.3Влияниегидрофобизирующихпокрытийнаэксплуатацию циркуляционных насосов СОВС...……..…….964.3 Снижение гидравлического сопротивления напорного водоводаСОВС ……………………………………………………………...………99Заключение………………………………………………………………….....106Литература………………………………………………………………...…...1084ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯQ – подача (расход);H – напор;HТ – теоретический напор;N – мощность (потребляемая);N пол – полезная мощность;N Q – удельное потребление электроэнергии;TN – ресурс по потреблению электроэнергии;Δhдоп – допустимый кавитационный запас;Δhкр – критический кавитационный запас;К.П.Д,  – коэффициент полезного действия;Г – гидравлический КПД;Г – циркуляция;Δh – потери в рабочем колесе; – изменение коэффициента полезного действия;ns – коэффициент быстроходности;ра – атмосферное давление;р1 – абсолютное давление на входе в насос;р2 – абсолютное давление на выходе из насоса; – коэффициент кинематической вязкости; –коэффициент динамической вязкости;C – коэффициент турбулентной вязкости;u * – динамическая скорость;y  , n+ – безразмерное расстояние, безразмерное расстояние по нормали;u  , w+ – безразмерные абсолютная и относительная скорости;n0+ – граница пограничного слоя;hS – величина зерна эквивалентной «песочной» шероховатости;5 – краевой угол;Re – число Рейнольдса;U  – скорость невозмущенного потока;hтр–разностьуровнейполногоистатическогонапоратрубкиПито-Прандля;lпл – длина пластины;DГ – гидравлический диаметр; л – толщина ламинарного пограничного слоя; т – толщина турбулентного пограничного слоя;0 – касательное напряжение на стенке;k – коэффициент касательного напряжения;0 – относительное изменение коэффициента касательного напряжения;F – сопротивление при обтекании; F – относительное изменение сопротивления;3D – трехмерные методы гидродинамических расчетов;,W , u – абсолютная, относительная и переносные скорости;r – расстояние между фиксированной и текущей точками;V,S– объем и граничная поверхность выделенной области течения; W W  – усредненные вторые одноточечные моменты пульсацийотносительной скорости;,  – дифференциальные операторы Гамильтона и Лапласа соответственно;РК – рабочее колесо;К – центробежный насос консольного типа;КМ – консольный центробежный насос моноблочного исполнения;ТЭС – тепловая электростанция;АЭС – атомная электростанция;ТЭЦ – теплоэлектроцентраль;ГРЭС – государственная районная электростанция;6КТС – квартальная тепловая станция;ПАВ – поверхностно-активные вещества;ГФ – гидрофобизация;ЦТП – центральный тепловой пункт;Т – теплообменное устройство;ЦО – система централизованного отопления;ХВС – система холодного водоснабжения;ГВС – система горячего водоснабжения;СОВС – система оборотного водоснабжения;а – коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м∙К);а – коэффициент температуропроводности, м2/с;G - расход воды, кг/с;D – средний диаметр капель, м;ж – плотность жидкости кг/м3;n – количество капель, ед/с;3, - плотности воздуха и капель соответственно, кг/м ;V – скорость воздуха, м/с;- масса капель, кг/(с∙м );3ℎ– энергия капель, Вт/м ;3Tg,p - температура воздуха и капель соответственно, К;g – коэффициент теплопроводности воздуха, кг/(м∙с);hg – энтальпия воздуха, Дж/кг;hlat – скрытая теплота испарения (или сублимации), Дж/кг;Сpg,p – теплоемкость воздуха и капель соответственно, Дж/(кг∙К);2̇ - поток испарения с единицы поверхности капли, кг/(м ∙с);Nэл – электрическая мощность на прокачку теплоносителя (кВт).ΔP – потери давления по контуру течения теплоносителя ( Па).7ВВЕДЕНИЕАктуальность работы.

В соответствии с основными положениями«Энергетической стратегии России на период до 2035 года» и ФЗ-261 «Обэнергосбережениииповышенииэнергетическойэффективности»,приоритетными направлениями развития энергетики являются повышениеэнергоэффективности,надежностииэкологичностигенерирующихпроизводств.Однойизпроблемснижениявыработкиэлектроэнергииэлектростанциями, снижения их установленной мощности и ухудшенияэкологичностиявляетсянедостаточноеохлаждениеконденсаторовэнергоблоков, вследствие неэффективности работы систем оборотноговодоснабжения (СОВС).Пониженнаяинтенсивностьтеплообменныхпроцессовильдообразование на функциональных поверхностях в градирне оказываютнегативное влияние на температуру оборотной воды и надежностьэксплуатации СОВС в целом.Известно, что повышение температуры охлаждаемой воды на 1 оС,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 навыработку 1кВт.ч электроэнергии.В связи с этим возникает необходимость определить факторы,влияющие на эксплуатационные свойства каждого из элементов СОВС иразработатькомплексметодов,позволяющихповыситьвыработкуэлектроэнергии за счет их совершенствования.

Учитывая тенденцииэнергетики, обусловленныенеобходимостью сокращения затрат привыработке электроэнергии на собственные нужды, данная задача являетсяактуальной.8Цель работы заключается в разработке совокупности методов и подходов,направленных на повышение надежности и эффективности эксплуатациисистемы оборотного водоснабжения электростанций.Объектами 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 вбашеннойградирне.Проведениерасчетно-теоретическихисследований процесса теплообмена между каплями воды и воздухомв зависимости от дисперсности капель.