Значения параметра распределения лучше отражают угрозу для качества конденсата и надлежащего функционирования отдельных элементов в составе его контура.
Распределение загрязнений легче устанавливать с помощью классического экспериментального определения: для этого не нужны дорогие счетчики количества частиц, работающие в on-line режиме, или лабораторные счетчики. В случае малого количества частиц в потоке, можно получить более достоверные результаты, в сравнении с лабораторными счетчиками, путем простого увеличения объема исследуемого потока. В то же время, такой подход, без сомнения, намного более трудоемок и очень плохо поддается автоматизации.
Кроме того, замеры распределения загрязнений, проводимые на соответствующих мембранах, более применимы при проектировании потенциальной системы механической сепарации, чем одни только данные по количеству частиц.
На Рис.5 показаны примерные данные по распределению загрязнений в турбинном конденсате и общей массе взвешенных частиц - TSS, полученные в процессе пуска на одной из ТЭЦ.
Рис. 5 Процентное распределение размеров (x) частиц загрязнений и общее содержание взвешенных частиц (TSS)
Здесь следует обратить внимание на очень высокие значения TSS (большие, чем максимальные значения, указанные на Рис.4) и тот факт, что массовая доля загрязнений в интервале 0,45 - 5 мкм составляет лишь 6-15 % общей массы загрязнений.
ПОДБОР СООТВЕТСТВУЮЩЕЙ СИСТЕМЫ ФИЛЬТРАЦИИ
Самым лучшим подходом к этому вопросу является предварительный отбор проб фильтрации в месте, предусмотренном для её применения в проекте полномасштабного решения.
Как уже было сказано [1-3], в каждом конкретном случае подбор системы фильтрации должен осуществляться с учетом следующих параметров:
¦ количества загрязнений, распределения размеров их частиц и химической природы
- эти факторы определяют предварительный выбор фильтрующего элемента, тонкость фильтрации, грязеемкость и конструкцию элемента
¦ требования пользователя, здесь следует принять во внимание:
- требуемую степень уменьшения концентрации составляющих загрязнений и срок службы элементов;
- удобство обслуживания системы, объем инвестиций и эксплуатационные затраты.
Как было сказано, турбинные конденсаты могут существенно отличаться друг от друга с точки зрения количества, распределения размеров частиц или химической природы загрязнений.
Примеры применения механических фильтров
Результаты данных исследований уже были представлены в материалах Щиркской конференции [1,2]. Здесь мы хотим обратить внимание на некоторые общие принципы выбора механических фильтров, используя данные, полученные для элементов Pall Ultipleat® High Flow.
Соответствующая тонкость фильтрации
Применяемые элементы должны обеспечивать возможность свободного выбора тонкости фильтрации элементов, имеющих одинаковую конструкцию, размеры и механические свойства. С точки зрения фильтрации турбинного конденсата следует рассматривать применение элементов с тонкостью фильтрации 5, 10, 20 и 40 мкм.
Как уже упоминалось выше, фильтрующие элементы с абсолютной тонкостью фильтрации также обеспечивают эффективную фильтрацию потоков, содержащих частицы значительно меньшего размера, чем указанное значение абсолютной тонкости фильтрации, характеризующее данный элемент.
Ниже показано количественное распределение размеров частиц загрязнений и эффективности их удаления, достигнутое в результате применения элемента Ultipleat® High Flow с абсолютной тонкостью фильтрации 20 мкм - Рис.6.
Как следует из рисунка, в данном случае практически отсутствуют частицы размером больше 10 мкм, следовательно, можно сделать вывод о том, что применение фильтров с абсолютной тонкостью фильтрации 10 или 20 мкм лишено смысла. Давайте проанализируем диаграмму, представленную на Рис.7, иллюстрирующую эффективность удаления частиц размером ? 3 и 5 мкм при помощи элементов с абсолютною тонкостью фильтрации 20 мкм.
Рис. 6 Количественное распределение размеров частиц загрязнений для 6 независимых друг от друга проб конденсата
Рис. 7 Эффективность снижения количества частиц с размерами более 3 и 5 мкм при помощи элемента Ultipleat High Flow с тонкостью фильтрации 20мкм (номера проб совпадают с номерами, приведенными на Рис. 6)
Вопреки кажущейся нецелесообразности применения элемента с тонкостью фильтрации 20 мкм, анализ результатов, приведенных на Рис. 6 и 7 свидетельствует о том, что этот элемент позволяет удалять загрязнения с размером частиц ? 3 мкм со средней эффективностью 79.3%, а загрязнения с размерами частиц ? 5 мкм - со средней эффективностью 82.8 %. Такой результат достигается, как указано выше, благодаря действию разнообразных механизмов задержания частиц в правильно сконструированном элементе.
В случае фильтрации такого конденсата рекомендуется использовать элементы с абсолютной степенью задержания 10мкм, которые успешно работают и обеспечивают эффективность не ниже 99.5% для частиц с размерами > 5 мкм.
Снижение значений различных параметров загрязнения конденсата
Правильный фильтр должен уменьшить не только количество частиц загрязнений в конденсате до ожидаемого уровня, но и обеспечить снижение значений других параметров загрязнения, отрицательно влияющих на качество турбинного конденсата.
Фирмы, предлагающие свои продукты, всегда должны обращать внимание на следующие параметры загрязнения фильтруемого конденсата и стремиться к их максимальному снижению:
¦ общее содержание взвешенных твердых частиц (TSS),
¦ количество частиц загрязнений определенного размера,
¦ содержание общего железа Fe(общ) (хотя, этот параметр касается также растворенных веществ, которые невозможно удалить при помощи механического фильтра),
¦ содержание двуокиси кремния и меди,
¦ значение TOC - содержание общего органического углерода.
Срок службы фильтрующих элементов и другие их характеристики
Срок службы элементов зависит от следующих взаимосвязанных факторов:
- уровня и характера загрязнений, присутствующих в потоке;
- тонкости фильтрации фильтроэлемента и его грязеемкости;
- плотности потока на единицу поверхности фильтроэлемента.
В целом, можно утверждать, что в силу того, что в фильтруемых потоках отсутствуют нерастворимые органические соединения, загрязнения должны сравнительно легко отфильтровываться и могут образовывать в достаточной степени проницаемый «фильтрующий пирог» на внешней поверхности фильтроэлемента. Присутствие даже небольших количеств органических веществ (например, масел) может способствовать образованию более плотной структуры загрязнений внутри и, соответственно, снаружи элемента, что приводит к заметному сокращению срока его службы.
Важным фактором, влияющим на срок службы элементов, является плотность потока через единицу поверхности фильтроэлемента. Она не должна быть слишком большой.
Рост плотности потока через единицу поверхности способствует образованию более плотной структуры загрязнений (быстрому росту сопротивления на фильтроэлементах) и приводит к существенному сокращению срока их службы.
В целом можно утверждать, что чем меньше диаметр «пор», тем короче срок службы фильтрующих элементов и меньше их грязеемкость.
Очень важной характеристикой элементов является зависимость тонкости фильтрации от перепада давления (P) на элементе; при увеличении P тонкость фильтрации не должна претерпевать изменения, способствующих ухудшению эффективности задержания частиц данного размера. Элемент со стабильной структурой эффективно задерживает загрязнения с данным размером частиц даже при максимальных значениях давления (Pmax), указанных производителем.
В процессе эксплуатации фильтрующих элементов иногда наблюдается снижение темпов роста P при неизменной плотности потока фильтруемой среды, ее температуры и содержания загрязнений, поступающих на элемент. Это явление связывают обычно со сбросом с элемента ранее задержанных загрязнений. Оно связано с нестабильностью структуры «пор» и проявляется чаще всего неожиданно, приводя к «вбрасыванию» в чистый поток значительного объема загрязнений. Может показаться, что такой элемент работает дольше и имеет большую грязеемкость.
ВЫВОДЫ
В данной работе представлены лишь отдельные примеры результатов исследований, полученных в результате многолетней работы по изучению вопросов фильтрации турбинного конденсата.
Надеемся, что представленные здесь выводы и приведенные данные будут приняты к сведению и в дальнейшем использованы для эксплуатации и оптимального проектирования систем фильтрации.
Литература
1. K. Chylinski - „Technologie ochrony kondensatu - Pall Ultipleat High Flow-nowy kierunek”. X Konferencja Naukowo-Techniczna „Udzial chemii energetycznej we wzroscie efektywnosci urzadzen.” Szczyrk, 26-28 maja 2004
2. K. Chylinski - „Pall Ultipleat High Flow - niezbedny element w procesie oczyszczania kondensatu”. XI Konferencja Naukowo-Techniczna „Udzial chemii energetycznej we wzroscie efektywnosci urzadzen.” Szczyrk, 24-26 maja 2006
3. R. Komorowski - Poprawa jakosci kondensatu turbinowego poprzez zastosowanie roznych systemow absolutnej filtracji czasteczkowej. VII Konferencja Naukowo-Techniczna „Udzial chemii energetycznej we wzroscie efektywnosci urzadzen.” Szczyrk, 20-23 maja 1998
4. W.Polechosski, S.Twardowski - „Filtracja kondensatu turbinowego w polskiej energetyce” Energetyka, Styczen 2007
5. S.Wnuk. :“Poprawa jakosci kondensatu podczas uruchamiania bloku dzieki zastosowaniu nowoczesnej filtracji” Energetyka, Marzec 1995