КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

ВОДНО-ХИМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ БЛОКОВ С ПРЯМОТОЧНЫМИ КОТЛАМИ 543

Анализ диаграммы Пурбэ для системы H20-Fe-02 показывает, что повышение концентрации окислите­ля приводит к росту потенциала по­верхности и переходу в зону пасси­вации металла, характеризующуюся плотной защитной пленкой из маг­нетита. С другой стороны, опыты Несмеяновой (ЭНИН) также показа­ли неоднозначное влияние концен­трации кислорода на скорость кор­розии стали (рис. 13.5).

После БОУ турбинный конден­сат приближается к теоретически чи­стой нейтральной воде (рН поряд­ка 7), электропроводность которой 0,04-0,06 мкСм/см (практически — 0,1-0,15 мкСм/см). Такая вода почти не содержит ионогенных примесей, и электрохимические процессы за­торможены. Содержащийся в обес­соленной воде кислород играет неод­нозначную роль: при малой концен­трации (менее 30 мкг/кг) кислорода обессоленная вода является коррози - онно-агрессивной средой; при уве­личении концентрации кислорода скорость коррозии резко снижается, а при концентрации свыше 200 мкг/кг на поверхности металла образуется сплош­ная защитная пленка из магнетита Рез04 и гематита Бе20з. Оксидные плен­ки обеспечивают длительное, устойчивое пассивное состояние стали. При останове оборудования консервация его не требуется. Ухудшение качества воды (электропроводность свыше 0,2-0,3 мкСм/см) приводит к значитель­ному росту скорости коррозии, защитная пленка не образуется.

С учетом сказанного и организуется нейтрально-кислородный водный режим (НКВР). Питательная вода должна быть высокой чистоты (элек­тропроводность меньше 0,3 мкСм/см). В конденсат дозируется кислород с концентрацией 200-800 мкг/кг. Выпар из деаэратора открыт для удаления углекислоты, при этом удаляется и часть кислорода. В этом случае в пи­тательную воду после деаэратора добавляется кислород в количестве 100— 400 мкг/кг. Концентрация кислорода должна быть такой, чтобы он израсхо­довался до участков пароперегревателя из аустенитной стали. Для поддер­жания нейтрального значения рН=7 в питательную воду дозируется аммиак
в небольших количествах (30-60 мкг/кг). Возможен режим с подщелачи - ванием воды аммиаком до рН=8. Подачу газообразного кислорода в воду трудно автоматизировать.

НКВР обеспечивает содержание железа в питательной воде ниже нор­мативного значения (в среднем 5-7 мкг/кг, на некоторых электростанциях 1-2 мкг/кг).

Средние показатели режима: А0Тл = 1 Вт/(мК);

Мазут: Ад = 10-15 (г/м2)/1 000 ч; Д^т = .3-5°С/1 000 ч; тПр0м = = 15 000 ч;

Газ, уголь: Ад = 10 (г/м2)/1 000 ч; = 1-2°С/1 000 ч; тПр0М = = 25 000 ч.

Химическую очистку поверхностей нагрева можно проводить только в капитальный или расширенный текущий ремонт. Отказ от дозирования гидразингидрата и больших количеств аммиака удешевляет и упрощает экс­плуатацию блока, увеличивает межрегенерационный период фильтров БОУ.

В первое время после начала внедрения НКВР были предложения за­крыть выпар на деаэраторе и подогревателях высокого давления. Отсутствие вентиляции деаэраторов и отсутствие отсосов из ПВД привели на ряде элек­
тростанций к повреждению поверхности нагрева в зоне пароохладителей ПВД и конвективных пароперегревателей котлов. Одной из причин этого было концентрирование в пароводяном цикле блока углекислоты. С увели­чением концентрации С02 снижается величина рН, растет электропроводи­мость среды (рис. 13.6), возрастает интенсивность углекислотной коррозии. Пришлось восстанавливать выпары.

При разработке схемы и спо­собов ввода кислорода следует учи­тывать наличие смешивающего по­догревателя в системе регенерации низкого давления. В этом случае для обеспечения полной пассивации кислородом конденсатного тракта при нормальной вентиляции сме­шивающего ПНД-2 и деаэратора целесообразно введение кислорода в три точки: после БОУ, во всасы­вающий патрубок конденсатных на­сосов 2 ступени и после деаэратора. При этом обязателен контроль кон­центрации кислорода перед ПНД-2, перед деаэратором, перед котлом.

Подача кислорода в три точки усложняет эксплуатацйю блока.

На рис. 13.7 показана схема подачи кислорода в двух точках — после БОУ и деаэратора. Наличие смешивающего ПНД-2 требует в этом слу­чае ввода такого количества кислорода, которое превышает возможности его удаления в ПНД-2: для поддержания перед деаэратором концентрации кислорода на уровне 300-400 мкг/кг требуется подавать его после БОУ до 2 500-3 000 мкг/кг — значительный перерасход кислорода.

Опыт эксплуатации свидетельствует о том, что наличие кислорода в тракте от БОУ до деаэратора не оказывает существенного влияния на концентрацию железа в питательной воде в связи с относительно малой по­верхностью из углеродистой стали, низким температурным уровнем и нали­чием нержавеющих трубок в поверхностях ПНД. Поэтому можно подавать кислород не после БОУ, а сразу после смешивающего ПНД-2, затем - после деаэратора.

13.1.5. Нейтрально-окислительный водно-химический режим с перекисью водорода (HOBP)

Вместо газообразного кислорода применяются и другие окислители. В частности, на ряде станций используют раствор перекиси водорода Н2О2,

18 Котельные установки

Подачу которого можно автоматически регулировать в зависимости от рас­хода питательной воды. Концентрация Н2О2 составляет 220-280 мкг/кг. При этом на поверхности металла (стали) образуется оксидная пленка из малых кристаллов округлой формы, без трещин, обладающая хорошими защит­ными свойствами. Рост отложений в НРЧ составляет всего 60-90 г/м за 10000 часов, термическое сопротивление их примерно в 8 раз меньше, чем при ГАВР, поэтому температура стенки растет медленно.

При переводе блоков СКД с ГАВР на НОВР (так же как и на НКВР) необходимо оснастить ПНД трубками из аустенитной стали; обеспечить плотность конденсаторов турбин, высокое качество обессоленной и пита­тельной воды; провести эффективную химическую очистку поверхностей котла, деаэратора и конденсатно-питательного тракта от отложений меди и других соединений.

Иногда добавляют перекись водорода и в греющий пар подогревателей низкого давления.

Авторы метода полагали, что ввод перекиси водорода из-за ее неста­бильности является лишь удобным способом дозирования кислорода.

На рис. 13.8 показано изменение концентрации железа по конденсат - но-питательному тракту блока 1 электростанции Ведсль (ФРГ) до ввода (1) и после ввода (2) перекиси водорода.

Однако не следует отождествлять дозирование перекиси водорода с до­зированием кислорода: 1) перекись водорода достаточно стабильна; 2) про­цесс разложения перекиси водорода в присутствии ионов железа проходит с образованием гидропероксокомплекса железа Fe(02H)2+.

Проводились опыты в открытых стеклянных стаканах при комнатной температуре (рис. 13.9). При контакте железа с чистым конденсатом кон­центрация железа в воде практически не изменялась (кривая 1). При вве­дении перекиси водорода (1 ООО мкг/кг) в раствор переходит значительное количество железа, причем этот процесс замедляется по мере расходования перекиси водорода (кривая 2).

Термическое разложение гидропероксокомплекса железа заметно уже при температуре свыше 60°С. В диапазоне температуры 40-60°С преоблада­ет процесс комплексообразования, т. е. переход железа с металла в раствор.

При термическом разложении гидропероксокомплекса железа образу­ется защитная магнетитная пленка на поверхности труб по всему регенера­тивному тракту (ПНД, ПВД), повышается коррозионная стойкость стали 20.

Растворимость гидропероксокомплекса железа превышает раствори­мость обычных оксидов железа. Благодаря этому железооксидный шлам отсутствует во всей регенеративной системе, т. е. не образуется неравномер­ных, локальных, легко смываемых потоком воды рыхлых железооксидных отложений. В тоже время образование магнетита на стенках в результате термолиза гидропероксокомплекса железа происходит равномерно, так как зависит только от температуры и не зависит от наличия и величины тепло­вого потока. Рост толщины магнетитового слоя не превышает 2-3 мкм/год.

Окисная пленка компактна и равномерна, состоит из кристаллов округ­лой формы размером около 2 мкм, сколов и трещин нет. Теплопроводность железооксидной пленки при перекисеводородном режиме существенно вы­ше, чем при кислородном.

Средние показатели режима: Ср® = 7-8 мкг/кг; А0Тл = 3 Вт/(мК);

Мазут: Ад = 6-9 (г/м2)/1 ООО ч; = 2-3°С/1 ООО ч; тпром = 30 000 ч;

Газ, уголь: Ад = 3-5 (г/м2)/1 000 ч; = 1-2°С/1 000 ч; тпр0м = = 40 000 ч.

Химическую промывку поверхностей нагрева можно проводить в ка­питальный ремонт.