Водно-химические режимы прямоточных котлов

Водно-химический режим электростанции – это комплекс мероприятий по минимизации коррозионных процессов и процессов образования отложений в водопаровом тракте и основном оборудовании.

Режим эксплуатации водоподготовительных установок и водно-химический режим должны обеспечить работу электростанции и предприятий тепловых сетей без повреждений и снижения экономичности, вызванных коррозией внутренних поверхностей водоподготовительного, теплоэнергетического и сетевого оборудования, а также образованием накипи и отложений на теплопередающих поверхностях, отложений в проточной части турбины, трубопроводах электростанции и тепловых сетей.

В настоящее время для прямоточных котлов используются следующие водно-химические режимы [3,7]:

- гидразинно-аммиачный

- окислительные (кислородно-аммиачный, нейтрально-кислородный).

1) Гидразинно-аммиачный водно-химический режим

Гидразинно-аммиачный водно-химический режим используется в двух модификациях: при рН=9,1±0,1 (слабощелочной) и при рН=9,5-9,6 (сильнощелочной). Сущность этого режима заключается в подаче в питательную воду гидразина и аммиака: гидразин вводится для удаления оставшегося в питательной воде после деаэратора кислорода, а аммиак - для достижения нормируемого значения рН с целью снижения скорости коррозии сталей.

С точки зрения протекания коррозионных процессов лучше поддерживать рН=9,5-9,6 (скорость коррозии меньше при значении рН=9,5-9,6). Но при переходе к такому значению рН потребуется большее количество реагентов и уменьшение фильтроцикла.

При применении гидразинно-аммиачного водно-химического режима возможно использование таких конструкционных материалов, как стали и латунь при рН=9,1±0,1. При рН=9,5-9,6 может использоваться только сталь, так как с увеличением концентрации аммиака резко увеличивается скорость коррозии латуни.

Недостатком этого режима является наличие большого количества отложений в котле (продукты коррозии железа) в НРЧ. В этой области самые большие тепловые потоки, которые увеличивают скорость образования отложений. Так же корректирующий реагент – гидразин обладает сильными канцерогенными свойствами.

2) Окислительные водно-химические режимы

К окислительным водно-химическим режимам относятся нейтрально-кислородный и кислородно-аммиачный. В основе этих режимов лежит создание условий, при которых на поверхности металла образуется защитная пленка, состоящая из магнетита. При окислительных режимах необходимо иметь воду высокого качества (удельная электрическая проводимость должна быть ниже 0,3 мкСм/см). Это связано с тем, что при наличии примесей кислород выступает в качестве деполяризатора и скорость коррозии возрастает.

В связи с тем, что кислород интенсифицирует коррозию латуней, при окислительных водно-химических режимах должны использоваться только стали.

Нейтрально-кислородный водно-химический режим

При этом режиме в конденсатно-питательный тракт дозируется только кислород. Дозирование только одного реагента позволяет снизить затраты на оборудование, уменьшает количество сточных вод и увеличивает продолжительность фильтроцикла БОУ.

Однако при нейтрально-кислородном водно-химическом режиме необходимо избегать попадания органических примесей в тракт котла, так как в присутствии кислорода интенсифицируется разложение органических соединений, особенно в области высоких температур, что может привести к повышению скорости коррозии. Также рН в тракте котла может опускаться ниже 7, что приводит к увеличению процессов коррозии сталей.

Кислородно-аммиачный водно-химический режим

При этом режиме в конденсат дозируется газообразный кислород. По нормам ПТЭ концентрация кислорода должна поддерживаться в пределах от 100 до 400 мкг/кг. Кислород дозируется в питательную воду после деаэратора (на всас питательного насоса) для создания на поверхности металла защитной оксидной пленки. При этом режиме необходимо поддерживать рН, равный 8,0 , для чего на всас питательного насоса дозируют аммиак.

Опыт эксплуатации энергоблоков показал, что при окислительных водно-химичесих режимах количество отложений продуктов коррозии и скорость их образования снижается в 3-4 раза; уменьшается количество отложений в котле, особенно в НРЧ; снижается термическое сопротивление поверхностей нагрева; увеличиваются фильтроциклы фильтров БОУ примерно в 6 раз; в 4,5-6 раз сокращается количество сточных вод [3].

Исходя из вышеперечисленного, для проектируемой ТЭС выбираем кислородно-аммиачный водно-химический режим. Конструкционные материалы: углеродистая и нержавеющая стали.

3.4. РАСЧЕТ ДОЗЫ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ О ХИМИЧЕСКОМ КОНТРОЛЕ ВОДНО-ХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА ЭНЕРГОБЛОКА

Надежность работы оборудования зависит от множества различных факторов, в том числе особенностей тепловой схемы ТЭС, используемых в тракте конструкционных материалов, режимов работы энергетического оборудования, квалификации оперативного персонала ТЭС, используемых дозируемых реагентов, а также методов его контроля и поддержания. Организация надежного химического контроля для поддержания оптимального дозирования реагентов является одной из важнейших задач.

Решения поставленной задачи поддержания оптимального значения рН в рамках установленных норм во многом зависят от используемых средств и методов. Эффективным химический контроль можно считать в том случае, если за расчетный или ожидаемый срок службы оборудования не происходит вынужденных остановов вследствие коррозионных процессов, процессов образования накипи и отложений на поверхностях нагрева, а также не происходит снижение эффективности производства электрической энергии и не возникают потери мощности по вине нарушений. Полностью предотвратить коррозию и не допустить образование отложений не представляется возможным. Данные процессы могут быть только минимизированы.

ВЫБОР ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Объем химического контроля определяется его назначением. По назначению химический контроль может быть оперативным, исследовательским и поверочным. Объем оперативного лабораторного и автоматического химического контроля на ТЭС определяется нормативными документами, принятыми в различных странах. Химический контроль рабочей среды на разных участках пароводяного тракта характеризует физико-химическое состояние водного режима и его соответствие или размеры отклонений от действующих норм. Контролируемые показатели качества теплоносителя представлены в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Показатели качества, определяемые при эксплуатации оборудования.