Организация ВХР энергетических котлов барабанного типа

Согласно «Правил технической эксплуатации электрических станций и сетей» нормирование теплоносителя для котлов барабанного типа осуществляют по качеству котловой, питательной воды и перегретого пара. Нормы качества напрямую определяются рабочим давлением котла, соответственно, рабочее давление определяет и водно-химический режим.

При средних давлениях растворимость всех примесей в паре, включая кремниевую кислоту, незначительна. Поэтому содержание кремниевой кислоты в питательной воде для котлов средних давлений не нормируется. Соответственно в конструкциях этих котлов не предусматривается промывка пара. В тоже время в паровых котлах давлением до 7 МПа соли, уносимые паром из котловой воды, присутствуют только в каплях котловой воды. Отделение этих капель, увеличение «сухости» пара – путь к уменьшению осаждения солей в трубах пароперегревателей и на лопатках турбин.

Паросепарационные устройства могут быть непосредственно связаны с циркуляционными контурами котла (внутрибарабанные и внебарабанные) и не связанные с ними – включены в паропровод между барабаном котла и пароперегревателем.

Второй тип сепарации – паровые выносные циклонные, никак не влияя на циркуляцию в котле, позволяют надежно сепарировать влагу из пара за счет центробежного эффекта (скорость ввода пара в циклон составляет 30-40 м/с при средних давлениях).

Основным водно-химическим режимом является фосфатирование.

Ввод фосфатов производится в барабан котла. Если котел выполнен со ступенчатым испарением, то поступление фосфатов организуют в чистый отсек барабана.

Для таких котлов возможно применение и комплексонного режима. Однако при нормируемых значениях жесткости питательной воды для котлов средних давлений и степени упаривания котловой воды он дороже в связи со значительным расходованием комплексона на образование комплексонатов кальция.

Наиболее оптимальным при организации водных режимов для котлов среднего давления является режим фосфатирования с предварительной комплексонной обработкой в процессе каждой растопки. Технологии ее такова: перед растопкой котла его водяной объем заполняется холодной питательной водой, содержащей 300-500 мг/кг трилона Б. В процессе растопки после достижения температуры теплоносителя 40- 150 °С при давлении P=0,5-0,6 МПа дальнейший подъем температуры не производится в течение 1,5 – 2 часов. В результате этого поверхности труб очищаются и подготавливаются к образованию на них оксидной пленки, а образующиеся при этом комплексонаты железа переходят в раствор.

На втором этапе температуру поднимают до рабочей.

При этом, перешедшие в раствор комплексонаты железа термически разлагаются в контакте со сталью, образуя на поверхности стенки трубы защитные оксидные пленки. Важно то, что этот процесс зависит только от уровня температуры теплоносителя, а не от уровня тепловой нагрузки металла, как для обычных накипей. Поэтому образование оксидной пленки происходит как на обогреваемых, так и на необогреваемых трубах, практически равномерно по периметру. Чем выше температура среды, тем глубже идет разложение комплексонатов железа и тем прочнее образовавшаяся защитная пленка. Затем, после растопки, эксплуатация котла проводится при режиме фосфатирования. Данная технология может применяться и для других типов котлов.

Питательная вода при применении как фосфатного, так и комплексонного режимов должна корректироваться аммиаком и гидразином.

Для котлов высокого давления требования к теплоносителю ужесточаются. Поэтому подпиточная вода готовится по схемам обессоливания, а в конструкциях этих котлов установлены паропромывочные устройства, т.к. питательная вода нормируется и по содержанию в ней кремниевой кислоты.

“Правилами технической эксплуатации электростанций и сетей” для котлов с рабочим давлением 11 МПа рекомендуются также два водных режима: фосфатный и комплексонный. Питательная вода корректируется аммиаком и гидразином.

Однако при этом необходимо учитывать, что, чем выше качество питательной воды, тем более фосфатирование теряет свою актуальность, так как состав отложений при этом резко меняется и основу их составляют уже оксиды металлов, а не соли жесткости. При наличии избытка ионов PO43- это может привести к образованию отложений, состоящих из фосфатов железа.

Преимущества фосфатного режима для высокого давления проявляются только в периоды резко повышенных присосов охлаждающей воды в конденсаторах турбин, предотвращая кальциевые накипеобразования. При нормальной плотности конденсатора и высоких тепловых нагрузках экранных труб опыт эксплуатации котлов данного типа на фосфатном режиме выявил серьезные недостатки.

В связи с минимальным содержанием в питательной воде ионов кальция, фосфат–ионы не только образуют железофосфатные отложения (Fe3(PO4)2, NaFePO4), но и проникают в дефекты решетки магнетита, замещая атомы кислорода и разрыхляя тем самым защитную пленку на стали. Это способствует развитию коррозию с проникновением в металл выделяющегося водорода (новодороживание стали).

В результате на котлах высокого давления и особенно при работе на жидком топливе, которое вызывает высокие тепловые нагрузки, наблюдались хрупкие, формационные разрушения экранных труб. Также наблюдались отложения кислых фосфатов, которые, взаимодействуя с защитной магнетитовой пленкой, разрушали ее, интенсифицируя тем самым коррозию.

Для устранения выявленных недостатков на котлах высокого давления был рекомендован модифицированный (эквивалентный) фосфатный режим. Суть его заключается в снижении концентрации фосфатов в котловой воде с одновременным введением сильной щелочи NaOH в количестве 1-2 мг/кг, что позволяет снизить скорость образования железофосфатных отложений, вследствие незначительной концентрации фосфатов, а также уменьшить интенсивность коррозии труб экранной системы.

Наряду с модифицированным фосфатным режимом «Правилами технической эксплуатации электрических станций и сетей» разрешен комплексонный водный режим. Подпиточная вода для котлов высокого давления готовится по схеме обессоливания, поэтому жесткость питательной воды очень мала и основной ее примесью являются оксиды железа. Главное назначение комплексонного водного режима состоит в обеспечении образования и поддержании защитных оксидных пленок в экранных трубах. Равномерное распределение образующегося магнетита по всем обогреваемым и необогреваемым трубам поверхности парообразующей системы котла, высокая теплопроводность пленки, малая ее толщина показывают на оптимальность комплексного водного режима для котлов высокого давления. Тем не, менее по ряду объективных причин, широкого применения данный режим не получил.

Барабанные котлы давлением 15,5 МПа в парообразующей системе занимают заметное место в энергосистеме. Для таких котлов вопрос обеспечения высокой чистоты пара по кремниевой кислоте решен за счет обязательного обескремнивания добавочной воды и промывки пара питательной водой.

Поэтому основным компонентом примесей питательной воды, определяющим надежность водного режима, являются железо- и медноокисные соединения. В парообразующей системе котла происходит повышение их концентрации как за счет упаривания, так и поступления в котловую воду продуктов коррозии самого котла и оборудования конденсатно-питательного тракта.

В “Правилах технической эксплуатации электрических станций и сетей” для таких котлов регламентируется тоже режим фосфатирования, хотя его недостатки при сверхвысоких давлениях усугубляются с ростом температур в экранных трубах еще сильнее, чем в котлах высокого давления.

Разрушения носят характер хрупких бездеформационных, с практически полной потерей пластичности. Причиной этих разрушений является также наводороживание перлитных сталей, из которых выполнены экранные трубы.

В течение последних лет наблюдается тенденция к всемерному снижению избытка фосфатов в чистом отсеке с 20-30 до1-2 мг/кг. Но даже при таком небольшом избытке фосфатов их концентрация в солевом отсеке может составлять более 10-15 мг/кг, что способствует интенсификации образования внутренних железофосфатных отложений. В то же время снижение избытка фосфатов приводит к изменению химсостава отложений. В них повышается содержание железа до 80 % и более (обычно 40- 50 %), отсутствуют натрий и фосфаты, что способствует повышению теплопроводности отложений и уменьшению химической агрессивности. Применение режима фосфатирования на котлах данного типа выявило еще одну проблему: при фосфатировании прослеживается повышенный вынос с паром хлоридов, в зависимости от концентрации фосфатов в котловой воде, что сказывается на повышении агрессивности первичного конденсата в проточной части турбин, а, следовательно, на снижении надежности их лопаточного аппарата и дисков. Данное обстоятельство также подтверждает целесообразность минимального фосфатирования котловой воды. Одновременно, для поддержания устойчивой щелочности котловой воды, рекомендуется дозирование в барабан котла порядка 2 мг/кг свободной едкой щелочи.

Именно такой модифицированный (эквивалентный) фофатный режим принят в настоящее время в качестве основного и для котлов сверхвысоких давлений. В питательную воду дозируют аммиак и гидразин.

Несоответствие традиционных ВХР котлов барабанного типа и их конструкций становится все более актуальным. Практически все конструкции барабанных котлов рассчитываются на ухудшенное качество питательной воды, но на получение пара высокого качества. Получается парадокс – котлы питаются водой, качество которой на порядок ниже, чем у котлов прямоточного типа, а пар должны выдавать того же качества.

а рубежом вопросы качества питательной воды и пара барабанных котлов давно решены за счет применения для питания котлов глубокообессоленой воды, применения установок по очистке основного конденсата, перехода на одноступенчатое испарение.

Тепловые схемы наших ТЭС, проектные решения, конструкции котлов и конструкционные материалы ограничивают применение других ВХР, а фосфатно-щелочной режим не всегда в состоянии обеспечить надежную работу котлов.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector