Водный режим прямоточных паровых котлов.

Исходным положением в организации водного режима прямоточных котлов являет­ся отсутствие продувки. Поэтому все посту­пающие с питательной водой примеси, а так­же примеси, переходящие в рабочую среду вследствие коррозии самого котла и пита­тельного тракта за конденсатоочисткой, час­тично отлагаются на поверхностях нагрева, частично уносятся в турбину. При этом сле­дует учитывать, что в турбине допустимы лишь очень незначительные отложения. Ем­кость котла по допустимому накоплению от­ложений в десятки раз больше соответству­ющей емкости турбины, и поэтому котел до-критического давления может рассматриваться как своего рода «ловушка» примесей, предот­вращающая их поступление в турбину. В этих условиях концентрация примесей в питатель­ной воде может быть несколько выше, чем в перегретом паре, в соответствии с допусти­мым количеством отложений в котле. Допу­стимые отложения в котле зависят от их рас­пределения по тракту, тепловой нагрузки в месте отложений и теплопроводности, а так­же от запаса надежности поверхности нагре­ва, т. е. допустимого повышения температуры металла сверх рабочей его температуры по условиям ползучести и окалинообразования. При прочих равных условиях допустимые от­ложения в сильной степени зависят от тепло­вой нагрузки, что следует учитывать при вы­боре участка газового тракта для размещения зоны отложений. Зоной отложений является конечный участок испарительного тракта. Она не должна располагаться в области интенсивного обогрева. Зона отложений зависит от давления. Чем выше давление, тем больше зона отложений, и ее начало сдвигается в сто­рону меньшего паросодержания потока.

С переходом на сверхкритическое давле­ние, увеличением единичной мощности котлов и возрастанием в связи с этим тепловых на­грузок топочных экранов резко повысилась их чувствительность к отложениям. Поскольку отложения нежелательны ни в турбине, ни в котле, питать прямоточные котлы необхо­димо водой с минимальными загрязнениями. Практически это свелось к очистке всего тур­бинного конденсата в БОУ. Этим обеспечи­вается почти полное отсутствие солевых и кремнекислых отложений и в котле, и в тур­бине. На первый план выдвинулась проблема борьбы с поступлением и образованием отло­жений продуктов коррозии конструкционных материалов, в первую очередь окислов же­леза.

Общепринятым методом повышения корро­зионной стойкости оборудования является вы­бор соответствующих материалов для его изготовления. В качестве основного конструк­ционного материала для изготовления поверх­ностей нагрева применяют перлитные стали. Наряду с большими достоинствами (дешевиз­на, технологичность, простота в эксплуатации) перлитные стали обладают серьезным недо­статком — в пределах водопарового тракта они подвержены интенсивной коррозии.

В целях снижения коррозии внутренние поверхности низкотемпературной части энер­гетического оборудования защищаются анти­коррозионными покрытиями. К ним относятся: внутренняя поверхность деаэраторных баков атмосферного типа, выхлопных патрубков турбин, корпусов конденсаторов и вакуумных подогревателей низкого давления, трубопро­водов к бакам запаса конденсата и самих баков, а также водоподготовительное обору­дование. Ограничение коррозии высокотемпе­ратурной и теплообменной части оборудова­ния достигается соответствующей организа­цией водного режима.

Гидразинно-аммиачный водный режим. Термическая деаэрация не обеспечивает пол­ного удаления кислорода и углекислоты из турбинного конденсата. Концентрация оста­точного кислорода может составлять до 10. Присутствует в конденсате и оста-

точная углекислота. Поэтому термическую деаэрацию дополняют химической обработкой питательной воды.

Оставшийся после термической деаэрации кислород связывают гидразиномВ отсутствие примесей в воде реакция протекает так:

В питательной воде всегда содержатся примеси окислов железа и меди. Их присут­ствие ускоряет связывание кислорода гидрази­ном .

Для гарантии полного связывания кисло­рода обеспечивают подачу гидразина на всас питательных насосов в количестве, превыша­ющем стехиометрическое значение в соответ­ствии с формулой и таким образом создают избыток в количестве 0,02—0,03

Углекислота может находиться в воде в ви­де молекул(растворенный газ) и(раствор):

Углекислота связывается дозируемым в пи­тательную воду аммиаком. Аммиак вводят в количестве, обеспечивающем полную нейт­рализацию с образованием карбонатов аммония и создание небольшого избытка гидроокиси аммония, повышающегосреды. Таким образом, гидразингидрат обеспечивает связывание остатков кислорода после деаэра­торов, а аммиак — выдерживание регламен­тированного ПТЭ значения.Водный режим, базирующийся на обработ­ке питательной воды гидразингидратом и ам­миаком, получил название гидразинно-аммиачного. Это — традиционный водный режим, до недавнего времени он выполнялся практи­чески на всех энергетических блоках С.К.Д. Температура рабочей среды на выходе из НРЧ обычно достигает . Температура стенки наружной поверхности труб в этой зоне примерно на выше и достигает. Опытом эксплуатации установле­но, что при гидразинно-аммиачном водном режиме температура труб НРЧ газомазутных котлов повышается на ежемесячно. Поэтому для поддержания температуры стенки на допустимом уровне отложения не­обходимо удалять через каждые 4—6хи­мическими промывками.

Нейтральный водный режим. В целях по­лучения чистой питательной воды все энерге­тические блоки оборудованы БОУ. После очистки в БОУ турбинный конденсат прибли­жается к теоретически чистой — нейтральной воде, электропроводность которой 0,04— , а значениеоколо 7. Такая практически чистая вода почти не содержит ионогенных примесей, и потому все электро­химические процессы заторможены.

В зависимости от концентрации кислород в нейтральной воде может оказывать различ­ное воздействие на металл. При малых кон­центрациях кислород усиливает коррозию ме­талла. При повышенных концентрациях кис­лорода на поверхности металла образуется сплошная защитная пленка из магнетита. и гематита. Поэтому для защиты металла от дальнейшей коррозии предложено дозировать в воду такое количество кисло­рода (около ), которое обеспечи­вало бы образование пассивирующей сплош­ной защитной окисной пленки. Скорость кор­розии перлитной стали в этих условия, приближается к интенсивности коррозия аустенитной стали.

Способность кислорода при повышенном его содержании образовывать прочную защит­ную окисную пленку положена в основу орга­низации кислородно-нейтрального водного ре­жима прямоточных котлов. Для организации нейтрального водного режима в питательную воду дозируют газообразный кислородВ ряде случаев дозируют перекись водород- . Нейтральный водный режим требует очень чистой, не содержащейпитательной воды, электропроводность которой не должна превышать.

Достоинства нейтрального водного режи­ма: отказ от дорогостоящей коррекционной обработки питательной воды гидразингидратом и аммиаком, значительное увеличение в связи с этим межрегенерационного периода фильтров БОУ, меньшая скорость образования железоокисных отложений на высокофорсиро­ванных поверхностях НРЧ, возможность при­менения перлитных сталей для изготовления поверхностей нагрева. Нейтральный водный режим требует высокой культуры эксплуата ции, обеспечивающей предельно низкую элек­тропроводность питательной воды. Он требует отсутствия в питательном тракте элементов из меди и медьсодержащих сплавов. Такой режим выдерживается на многих блоках СКД на протяжении нескольких лет.

Комплексонный водный режим. При железоокисных отложениях температура металла поверхности нагрева определяется интенсивностью обогрева и свойствами отложений, главным образом их теплопроводностью. Чем выше пористость отложений, тем ниже тепло­проводность.

Улучшение температурного режима по­верхностей нагрева может быть достигнуто двумя путями: повышением теплопроводности отложений и принудительным перемещением максимального количества отложений из НРЧ в менее теплонапряженные поверхности нагрева (например, в экономайзер).

Изменение закономерностей формирования железоокисных отложений и их свойств до­стигается при комплексонном водном режиме. Сущность комплексонного режима, предло­женного и разработанного Т. X. Маргуловой и др., заключается в том, что в питательную воду, кроме аммиака и гидразингидрата, до-

В питательной воде всегда содержатся примеси окислов железа и меди. Их присут­ствие ускоряет связывание кислорода гидрази­ном .

Для гарантии полного связывания кисло­рода обеспечивают подачу гидразина на всас питательных насосов в количестве, превыша­ющем стехиометрическое значение в соответ­ствии с формулой и таким образом создают избыток в количестве 0,02—0,03

Углекислота может находиться в воде в ви­де молекул(растворенный газ) и(раствор):

Углекислота связывается дозируемым в пи­тательную воду аммиаком. Аммиак вводят в количестве, обеспечивающем полную нейт­рализацию с образованием карбонатов аммония и создание небольшого избытка гидроокиси аммония, повышающегосреды. Таким образом, гидразингидрат обеспечивает связывание остатков кислорода после деаэра­торов, а аммиак — выдерживание регламен­тированного ПТЭ значения

Водный режим, базирующийся на обработ­ке питательной воды гидразингидратом и ам­миаком, получил название гидразинно-амми-ачного. Это — традиционный водный режим, до недавнего времени он выполнялся практи­чески на всех энергетических блоках СК.Д. Температура рабочей среды на выходе из НРЧ обычно достигает . Температура стенки наружной поверхности труб в этой зоне примерно на выше и достигает . Опытом эксплуатации установле­но, что при гидразинно-аммиачном водном режиме температура труб НРЧ газомазутных котлов повышается на ежемесячно. Поэтому для поддержания температуры стенки на допустимом уровне отложения не­обходимо удалять через каждые 4—6 хи­мическими промывками.

Нейтральный водный режим. В целях по­лучения чистой питательной воды все энерге­тические блоки оборудованы БОУ. После очистки в БОУ турбинный конденсат прибли­жается к теоретически чистой — нейтральной воде, электропроводность которой 0,04— , а значениеоколо 7. Такая практически чистая вода почти не содержит ионогенных примесей, и потому все электро­химические процессы заторможены.

В зависимости от концентрации кислород в нейтральной воде может оказывать различ­ное воздействие на металл. При малых кон­центрациях кислород усиливает коррозию ме­талла. При повышенных концентрациях кис­лорода на поверхности металла образуется сплошная защитная пленка из магнетита. и гематита . Поэтому для защиты металла от дальнейшей коррозии предложено дозировать в воду такое количество кисло­рода (около ), которое обеспечи­вало бы образование пассивирующей сплош­ной защитной окисной пленки. Скорость кор­розии перлитной стали в этих условия, приближается к интенсивности коррозия аустенитной стали.

Способность кислорода при повышенном его содержании образовывать прочную защит­ную окисную пленку положена в основу орга­низации кислородно-нейтрального водного ре­жима прямоточных котлов. Для организации нейтрального водного режима в питательную воду дозируют газообразный кислородВ ряде случаев дозируют перекись водород . Нейтральный водный режим требует очень чистой, не содержащей питательной воды, электропроводность которой не должна превышать.

Достоинства нейтрального водного режи­ма: отказ от дорогостоящей коррекционно-обработки питательной воды гидразингидратом и аммиаком, значительное увеличение в связи с этим межрегенерационного периода фильтров БОУ, меньшая скорость образования железоокисных отложений на высокофорсиро­ванных поверхностях НРЧ, возможность при­менения перлитных сталей для изготовления поверхностей нагрева. Нейтральный водный режим требует высокой культуры эксплуатации, обеспечивающей предельно низкую элек­тропроводность питательной воды. Он требует отсутствия в питательном тракте элементов из меди и медьсодержащих сплавов. Такой режим выдерживается на многих блоках СКД на протяжении нескольких лет.

Комплексонный водный режим. При железоокисных отложениях температура металла поверхности нагрева определяется интенсивностью обогрева и свойствами отложений, главным образом их теплопроводностью. Чем выше пористость отложений, тем ниже тепло­проводность.

Улучшение температурного режима по­верхностей нагрева может быть достигнуто двумя путями: повышением теплопроводности отложений и принудительным перемещением максимального количества отложений из НРЧ в менее теплонапряженные поверхности нагрева (например, в экономайзер).

Изменение закономерностей формирования железоокисных отложений и их свойств до­стигается при комплексонном водном режиме. Сущность комплексонного режима, предло­женного и разработанного Т. X. Маргуловой и др., заключается в том, что в питательную воду, кроме аммиака и гидразингидрата.

фосфатно-щелочного. Реакцию получения Шлама можно записать так:

 

Образовавшиеся соединения удаляют с про­дувкой. Для надежного связывания солей кальция поддерживают определенный избыток фосфатов в котловой воде. Избыток РО₄для котлов без ступенчатого испарения 5— 15 мг/кг, для котлов со ступенчатым испаре­нием в чистом отсеке 2—6 мг/кг, в солевом — не более 30—50 мг/кг.

В процессе фосфатирования в результате гидролиза фосфат ионов образуются гидроксильные ионы, еще в большей степени повы­шающие щелочность воды:

В результате при фосфатно-щелочном ре­жиме гидратная щелочность котловой воды может оказаться значительной , вызывающей коррозию металла.

Для поддержания умеренной щелочности при питании котлов турбинным конденсатом с добавкой химически очищенной воды дози­руют не только , но и смесьс кислой солью фосфорной кислоты

На электростанциях, питаемых турбинным конденсатом и маломинерализованной доба­вочной водой (химически обессоленной водой или дистиллятом испарителей), щелочность воды поддерживают только гидролизом фос­фатов. Такой режим получил название режима чисто фосфатной щелочности. Фосфаты непрерывно вводят в барабан дозирующими насосами.

В последние годы на электростанциях зна­чительно улучшилось качество питательной воды, а вследствие уменьшения присоса в кон­денсаторах повысилось и качество турбинного конденсата. Все это позволило перейти к ре­жимам меньшего фосфатирования или даже отказаться от фосфатирования и перейти на бесфосфатный и вместе с тем и безнакипный водный режим. Бесфосфатный водный режим удешевляет эксплуатацию благодаря отказу от ввода корректирующих добавок, уменьшает солесодержание котловой воды, повышает ка­чество пара, удешевляет оборудование.