КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Задачи водно-химических режимов и нормы качества пара и питательной воды

Водно-химический режим паровых котлов надо рассматривать как часть водно-химического режима энергетического блока. В общем виде за­дачей водно-химического режима блока (ВХР) является обеспечение надеж­ности и экономичности работы всего оборудования блока. Эта задача может быть решена при:

— обеспечении необходимой чистоты питательной воды и перегретого

Пара;

— ограничении образования отложений в паровом котле, турбине, трубо­проводах;

— снижении до безопасного уровня интенсивности коррозионных про­цессов в оборудовании и трубопроводах.

Решение этих задач определяется типом оборудования, параметрами водного теплоносителя, материалом оборудования, количеством и составом примесей и т. п. Учитывая это многообразие условий работы блоков, стано­вится ясным, что для каждого случая надо выбирать оптимальные методы решения задач ВХР.

Необходимая чистота пара определяется предотвращением заноса при­месями проточной части турбины. Паровая турбина чувствительна к отло­жениям примеси: достаточно 3-4 кг отложений на лопатках, чтобы турбина 300 МВт снизила свою мощность и экономичность. С увеличением давле­ния перед турбиной уменьшается проходное сечение лопаточного аппарата и, следовательно, возрастает влияние солевого заноса на ее работу. Поэтому с ростом давления перегретого пара возрастают требования к его чистоте.

В таблице 12.2 представлены нормы качества пара для барабанных котлов и котлов сверхкритического давления (гіо «Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей»).

Нормирование качества пара ведется по натрию, так как соединения натрия составляют значительную долю примесей пара, и кремнекислоте, растворимость которой в паре с ростом давления существенно возрастает, и она в турбине образует трудно смываемые отложения.

В барабанных котлах нормам табл. 12.2 должен соответствовать не только перегретый, но и насыщенный пар, поскольку возможно выпаде­ние примесей в поверхностях пароперегревателя. Концентрация примесей в насыщенном паре С'п определяется уносом влаги и, %, и растворимостью в паре, характеризуемой коэффициентом распределения Кр, %,

С> = (ш + Кр)^

Где концентрация примесей в котловой воде Скв для одноступенчатой схемы испарения определяется по формуле

Скв = (100+р) Спв

Величина С'п может быть уменьшена за счет:

— улучшения сепарции влаги от пара (уменьшается и);

— перевода примесей в соединения с меньшим коэффициентом распре­деления;

— увеличения продувки р, перехода на двух - или трехступенчатую схему испарения;

— снижения концентрации примеси в питательной воде.

Концентрацию примеси в паре Сп, уходящем из барабана, можно су­щественно снизить по сравнению с С'п путем организации промывки пара на специальном устройстве.

Таким образом, в барабанном котле качество пара зависит не толь­ко от качества питательной воды, но и других факторов. Поэтому нормы качества питательной воды для этих котлов устанавливаются менее жест­кие (табл. 12.3), использовать блочные обессоливающие установки в этом случае экономически не выгодно.

В прямоточных котлах примеси питательной воды переходят в пар или образуют внутритрубные отложения, что отрицательно сказывается на ра­боте котла. Качество питательной воды прямоточных котлов должно быть высокое (табл. 12.3). Добавочная вода проходит химическое обессоливание. В блоках СКД организуется 100%-ая конденсатоочистка в БОУ для удаления механических примесей (нерастворенных продуктов коррозии конструкци­онных материалов), коллоидно-дисперсных и растворенных веществ, попа­дающих в конденсат за счет присосов в конденсаторе.

Вторая задача ВХР — ограничение образования отложений в котле — в барабанном котле решается за счет снижения Скв (продувка, ступенча­тое испарение), а в прямоточном котле докритического давления может быть выделена переходная зона для отложения в ней большинства приме­сей. Во всех случаях устанавливаются предельные концентрации примесей в питательной воде и проводится коррекция химического состава воды для уменьшения количества отложений и увеличения их теплопроводности.

Полностью избежать отложений в поверхностях котла не удается, по­этому для их удаления проводятся периодически химические промывки котла или его отдельных поверхностей.

В барабанных котлах ограничение жесткости питательной воды (со­единения Са и Mg) определяется необходимостью избежать их отложения на стенках труб и образования большого количества шлама, который мо­жет прикипать к поверхности труб. С увеличением давления в котле (со­ответственно увеличивается и температура котловой воды) растворимость большинства соединений Са и Mg уменьшается, возрастает опасность об­разования отложений. Поэтому с ростом давления допустимая жесткость питательной воды снижается. Для котлов, сжигающих мазут с высокими тепловыми потоками в топке, содержание Са и Mg должно быть уменьшено.

Нормирование кремнекислоты в питательной воде производится из расчета обеспечения чистоты насыщенного пара с учетом продувки кот­ла и промывки пара.

Свободная угольная кислота (ССЬ) в воде после деаэратора должна от­сутствовать, а величина рН питательной воды должна быть в пределах 9,1+- 0,1. Нормирование угольной кислоты и кислорода обусловлено тем, что они вызывают коррозию пароводяного тракта. Для связывания кислорода, присутствующего в питательной воде за счет присосов в вакуумной части конденсатного тракта и неполностью удаленного при деаэрации, произво­дится обработка турбинного конденсата гидразином N2H4. Поддержание гидразина в пределах 20-60 мкг/кг перед котлом обеспечивает подавление кислородной коррозии.

Связывание остаточной после деаэратора концентрации углекислоты производится аммиачной обработкой питательной воды. Аммиак NH3 свя­зывает угольную кислоту и повышает рН до величин слабощелочной среды, при которой коррозия углеродистых сталей снижается. Чрезмерное количе­ство аммиака (свыше 1 ООО мкг/кг) приводит к аммиачной коррозии латун­ных трубок конденсатора и ПНД.

Примеси железа образуют малотеплопроводные отложения на теплона - пряженных поверхностях нагрева, приводящие к пережогу труб. С ростом давления в котле интенсивность образования железоокисных отложений увеличивается (уменьшается растворимость, увеличиваются тепловые по­токи). Количество соединений железа в питательной воде зависит, в основ­ном, от интенсивности коррозионных процессов во время работы и при простоях оборудования. Повышенное против норм содержание железа сви­детельствует о нарушениях при проведении коррекционной обработки пи­тательной воды. Существенное влияние на концентрацию железа в воде имеют предпусковые химические очистки, эффективная консервация обо­рудования при его простоях и т. п.

Содержание меди нормируется из условий предотвращения медных отложений в трубах с максимальными тепловыми потоками.

Содержание масел в питательной воде ограничивается в связи с резким увеличением термического сопротивления экранных труб при образовании маслянистой пленки на поверхности металла.

В прямоточных котлах СКД качество питательной воды должно быть равным или близким к качеству пара.

Растворимость соединений меди, натрия и кремнекислоты в водном теплоносителе СКД достаточна велика, и эти соединения проходят котел транзитом. Допустимые концентрации Си, Na и SiCb в питательной воде обусловлены надежной работой турбины.

Снижение допустимых концентраций соединений железа и солей жест­кости в питательной воде направлено на уменьшение скорости роста мало­теплопроводных отложений в радиационных поверхностях нагрева, особен­но в котлах, сжигающих мазут.

Интенсивность образования железоокисных отложений в котле зависит не только от концентрации железа в питательной воде, но и от скорости кор­розионных процессов в самом котле. Поэтому водно-химические режимы прямоточных котлов должны обеспечивать подавление коррозии во всем пароводяном тракте блока.

Как уже отмечалось, на блоках СКД производится очистка конденса­та турбин на БОУ. Особенно важную роль играет конденсатоочистка при пусках и других неустановившихся режимах, когда содержание продуктов коррозии и других загрязнений в теплоносителе резко возрастает.

Третья задача ВХР — снижение интенсивности коррозионных процес­сов — решается путем ввода в конденсат и питательную воду реагентов, снижающих скорость коррозии, создающих на поверхности металла защит­ные пленки с высокой теплопроводностью.

Таким образом, для выполнения своих задач воднохимические режимы энергетических установок должны обеспечить выполнение норм качества пара и питательной воды, а также ряда других условий, обеспечивающих надежную и экономичную работу оборудования. В частности, в табл. 12.4 приведены допустимые значения ряда показателей работы блока, обуслов­ленные водно-химическими режимами (эти показатели оцениваются при сжигании мазута через 7 000 часов, а при сжигании газа и твердых топ­лив — через 24000 часов эксплуатации).