Химическая очистка теплоэнергетического оборудования (на примере котлов в ОАО "Сибтехэнерго")

Этап II

Включает собственно окислительную очистку пароводяного тракта котла и главных паропроводов энергоблока.

Пуск котла, проведение горячей отмывки тракта до ВЗ и выход на режим ПВКОиП.

При пуске и работе котла на 30-40%-ой нагрузке:

- проведение окислительной очистки внутренних поверхностей труб питательно-экономайзерного, испарительного и пароперегревательных трактов котла, включая ПВД по водяной и паровой стороне;

- на заключительной стадии очистки проведение скоростных продувок первичного и вторичного пароперегревателей и главных паропроводов с глубокой пассивацией всего обрабатываемого пароводяного тракта.

Цель "Этапа-II" - выполнение заключительной стадии очистки всего обрабатываемого пароводяного тракта энергоблока с получением требуемой нормативной загрязненности труб поверхностей нагрева, достижение необходимой чистоты (качества) пара с контролем на полированное "зеркало" и создание на всей поверхности обработанного тракта стойкой защитной магнетитовой пленки.

Внедрение Этапа-2 проводится при первых пусках котлоагрегата и работе его на мазуте.

Непосредственно перед растопкой при заполнении котла проводится скоростная водная промывка питательного трубопровода, включая ПВД, и тракта котла до ВЗ, со сбросом воды из встроенного сепаратора (ВС) в растопочный расширитель (Р-20) и далее в цирк. водовод. Промывка производится по штатной схеме питательным турбонасосом с расходом питательной воды 1500 т/ч. Питательная вода подогревается в деаэраторе паром от КСН до температуры 155-160?С. Промывка ведется с пропуском воды через один поток тракта до ВЗ, до срабатывания воды в деаэраторе или в конденсаторе, затем после накопления воды - через второй поток тракта до ВЗ. Промывка повторяется 2-3 раза до осветления сбросной воды и прекращения заноса сит тонкой очистки на входе КЭН.

Пуск котла производится в соответствии с инструкцией по эксплуатации котла. После розжига растопочных горелок расход топлива устанавливается, исходя из повышения температуры среды до ВЗ на уровне 180-220?С. "Горячая" промывка ведется по потокам с растопочным расходом ~ 250 т/ч на поток до стабилизации анализов сбросной воды и содержания железа не более 500 мкг/л.

Вода из встроенного сепаратора через сбрасывается в растопочный расширитель Р-20 и далее в цирк. водовод. Образовавшийся в расширителе пар подается в деаэратор для максимально возможного подогрева питательной воды.

Пар из встроенного сепаратора поступает в пароперегреватель высокого давления и далее по паропроводу острого пара через временный сбросной трубопровод Ду400 в атмосферу через выхлопные трубопроводы. Проводится предварительная продувка первичного пароперегревателя и паропровода острого пара в течение 1 часа. Затем открывается задвижка на временном трубопроводе в ХПП и закрывается задвижка на сбросном трубопроводе острого пара, и далее пар поступает во вторичный тракт.

Пройдя вторичный пароперегреватель, пар сбрасывается через сбросные трубопроводы ГПП в атмосферу через выхлопной трубопровод.

Пароводокислородная очистка котла и паропроводов.

Увеличивается расход топлива на котел для повышения температуры среды до ВЗ. При температуре среды до ВЗ ~ 250?С начинается подача кислорода во всасывающий трубопровод ПТН, из расчета поддержания концентрации кислорода в воде 1,5-2,5 г/кг (расход питательной воды ~ 500-660 т/ч). Контроль за анализом сбросной воды - по Fe, SiO2 и общей жесткости.

По мере роста давления пара во вторичном пароперегревателе, пар из ХПП поступает через II отбор в ПВД-8. повышая температуру питательной воды до 170-190?С, что необходимо для обработки экономайзера и экранов НРЧ котла.

При стабилизации содержания железа в сбросной воде из встроенных сепараторов, увеличить расход топлива и повысить температуру среды перед ВЗ до 280-300?С. Давление среды до ВЗ поддерживается близким к номинальному. Вода из встроенного сепаратора сбрасывается в Р-20 и далее в цирк. водовод, а пар из Р-20 отводится в деаэратор.

Давление в первичном пароперегревателе поддерживается 45-55 кгс/см? частичным прикрытием временной задвижки на сбросе пара в ХПП. Давление в промперегревателе поддерживается 18-20 кгс/см? частичным прикрытием задвижки на сбросном трубопроводе из паропроводов ГПП.

Впрысками в первичный и вторичный пароперегреватели температура пара поддерживается на уровне 350-400?С. Промывка и продувка в этом режиме ведется до стабилизации анализов в сбросной среде.

После стабилизации содержания железа в сбросной воде из встроенного сепаратора (ВС), приступить к интенсификации очистки испарительного тракта до ВЗ путем изменения давлений и температур. Весь цикл переменных режимов может повторяться несколько раз (~ 2-3 раза) в зависимости от выноса железа в сбросной среде.

Дальнейшим включением форсунок поднять температуру перед ВЗ до 370-380?С, что необходимо для обеспечения пассивации металла по высшей категории коррозионной стойкости. Для интенсификации очистки тракта до ВЗ снизить давление в нем до 150-160 кгс/см?. Одновременно, примерно вдвое, снизить расход топлива и увеличить расход питательной воды на поток до 500-660 т/ч. По истечении 5?10 минут работы на этом режиме, восстановить исходный режим.

Указанные циклы изменения режимов повторять до тех пор, пока не прекратится интенсификация выноса окислов железа в сбросной среде из ВС и значение Fe в пробе будет < 50 мкг/кг.

Во время циклической обработки тракта до ВЗ прикрытием клапана Д-2 и открытием впрысков пар в пароперегревателе поддерживается в состоянии пароводяной смеси. При этом, воздействуя на сбросные задвижки, периодически изменять давление за котлом на 30-40 кгс/см? до тех пор, пока не прекратятся всплески выноса загрязнений из перегревателя (по прозрачности отбираемой пробы).

Дальнейшим увеличением расхода топлива вывести котел на прямоточный режим, поддерживая давление в тракте до ВЗ номинальным и полным закрытием клапана Д-2. На этом завершается пассивация тракта до ВЗ.

Пароводокислородная пассивация тракта и скоростная паровая продувка первичного пароперегревателя, паропроводов острого пара, промперегревателя и паропроводов промперегрева.

Расход топлива увеличивается исходя из повышения температуры перед ВЗ до 380-390?С. Клапанами впрысков температура пара в первичном и вторичном пароперегревателе поддерживается 350-400?С.

Для повышения эффективности продувки необходимо максимально снизить давление в первичном пароперегревателе за счет полного открытия штатных сбросных устройств ПСБУ, ИПК ОП, временные задвижки на сбросных трубопроводах острого пара в трубопровод ХПП и задвижки на сбросных трубопроводах из паропроводов ГПП. Время продувки ~ 1?2 часа.

Далее для продувки паропроводов острого пара закрываются ИПК ОП и продувка производится в течение ~30 минут.

Затем закрываются ПСБУ, временные задвижки на сбросных трубопроводах острого пара в атмосферу и открываются задвижки на временном трубопроводе подвода пара в ХПП. При этом весь пар направляется в промперегреватель. Открываются задвижки на сбросных трубопроводах ГПП. Потоки вторичного пароперегревателя продуваются поочередно, путем попеременного переключения задвижек, при этом через каждый поток промперегревателя пропускается двойной расход пара с помощью временного трубопровода Ду500. Каждый поток продувается в течение не менее 1 часа.

В течение всего периода пассивации кислород дозируется в трубопровод питательной воды.

Заключительная (контрольная) продувка выполняется на 30%-ой нагрузке в течение 4?5 часов. Содержание железа по окончанию обработки должно быть не более 50 мкг/кг.

На заключительной стадии внедрения ПВКОиП давление в котле повышается до величины опробования и настройки предохранительных клапанов острого пара. После настройки клапанов котел останавливается.

Проводятся вырезки образцов труб в тех же местах, где определялась исходная загрязненность.

Таблица 4.6.

Оценка загрязненности внутренних поверхностей труб до и после очистки

По результатам проверки защитных свойств оксидной пленки образцов поверхностей нагрева котла П-57-3Р степень коррозионной устойчивости оценена как высшая (протокол от 28.01.2015).

Заключение

Пароводокислородная технология позволяет удалить продукты коррозии и создать на поверхности металла защитную пленку. В результате резко сокращается продолжительность пуска котлов в эксплуатацию и обеспечивается защита металла от коррозии в ходе длительной работы энергооборудования, увеличивается надежность эксплуатации и, обеспечиваются высокая экономичность, эффективность и экологическая чистота процесса выработки электроэнергии.

Защитное кислородное покрытие, образующееся при пароводокислородной очистке, пассивации и консервации углеродистой стали имеет коррозионную стойкость, превышающую стойкость нержавеющей стали в течении длительного времени (более 5 лет).

После ПВКО, П и К котла межпромывочный период составляет 3 года. Возможно увеличение данного периода, но только по результатам исследования образцов поверхностей нагрева котла. Дополнительной консервации оборудования в этот период при останове не требуется.

Предлагаемая технология достаточно эффективна:

- она способствует очистке внутренних поверхностей нагрева после монтажа и в течение начального этапа эксплуатации;

- обеспечивает глубокую пассивацию металла и позволяет отказаться от консервации оборудования во время останова;

- предотвращает перенос продуктов коррозии по пароводяному тракту энергоблока в пусковых, переменных и стабильных режимах эксплуатации;

Технология характеризуется экологической чистотой, так как при её использовании отсутствуют сточные воды и соответственно не загрязняются водоемы.

Метод отличается высокой экономичностью:

- отсутствуют сложные металлоемкие схемы обработки;

- не применяются органические и неорганические кислоты, ранее использовавшиеся для очистки котлоагрегатов;

- исключаются трудоемкие работы по монтажу и демонтажу схем, процесс осуществляется в период пуска или останова котлов (энергоблоков);

- не требуются специальные сооружения для приема, переработки и захоронения сточных вод.

В результате применения технологии повышается надежность эксплуатации энергооборудования, поскольку заметно снижается повреждаемость поверхностей нагрева.

Выводы и рекомендации

Разработанная и внедренная технология ПВКОиП позволила:

1. Очистить трубы поверхностей нагрева тракта до ВЗ до нормативной остаточной загрязненности. Исключение составляет НРЧ-2, где остаточная загрязненность составляет ~150 г/м?. Основными причинами могут быть низкая температура питательной воды (100?120°С), а также кратковременная по продолжительности продувка поверхностей по причине преждевременного демонтажа схемы ПВКОиП.

2. Обеспечить надежную работу поверхностей нагрева котла в пусковых режимах и промежуточных режимах работы энергоблока под нагрузкой.

3. На внутренней поверхности труб поверхностей нагрева и трубопроводов котла образована защитная пленка с высокой коррозионной стойкостью, которая защищает котел от коррозии при вынужденных простоях.

4. Через 2,5?3 года эксплуатации котла ст. №2 рекомендуется провести эксплуатационную ПВКО и П согласно РД 153-34-37.411-2001.

Заключение: Результаты пароводокислородной очистки и пассивации котла энергоблока ст. №2 признать удовлетворительными.

Заключение

Практика показывает, и обследования электростанций это подтверждают, что в подавляющем большинстве случаев повреждения экранных труб носят коррозийный характер из-за нарушений водно-химического режима. Надежная и экономичная работа основных агрегатов блока - котла и турбины - во многом может быть повышена при правильном водном режиме блока. В это понятие, при широком его толковании, должны включаться и химические очистки оборудования.

В результате аналитических исследований и обобщений сформированы следующие оценки и выводы:

- основной причиной отложений и подшламовой коррозии является нарушение водного режима, которое может быть связано с рядом факторов: отклонение от норм по качеству питательной воды, нарушениями конструктивного или технологического характера в коррекционной обработке котловой воды, перекосами в концентрации примесей по длине барабана, недостатками в организации непрерывной и периодической продувок;

- для снижения вероятности возникновения отложений и формирования условий для коррозии труб экранов необходимо, чтобы водный режим в самом широком смысле был одним из главных приоритетов в организации работы персонала и связанного с ним оборудования;

- повышенные тепловые потоки, безусловно, способствуют увеличению скорости роста отложений, но их следует оценивать как вторичный фактор, который предъявляет более высокие требования к качеству и организации водного режима;

Проведение предпусковых и эксплуатационных очисток внутренних поверхностей пароводяных трактов теплоэнергетического оборудования вызвано необходимостью поддержания уровня отложений, не превышающего допустимого, и регламентируется соответствующими нормативными документами. Своевременно и качественно выполненная очистка способствует повышению гидро- и газодинамических характеристик трактов, эффективности теплообмена, предотвращению перерасхода топлива (известно, что слой отложений толщиной в 1 мм обуславливает повышение расхода топлива на 10%), пережога металла трубных испарительных и пароперегревательных систем котла. Она приводит к снижению скорости коррозионных процессов. Проведение химических очисток котла и связанного с ним оборудования блока позволяет быстрее достичь нормируемое качество пара в отношении содержания в нем железа и кремниевой кислоты и уменьшает вынос в проточную часть турбины соединений меди, оксидов железа и других веществ, снижающих её мощность и экономичность, а также эрозионно-опасных частиц окалины, отслаивающихся с пароперегревательных поверхностей в процессе пуска оборудования в эксплуатацию.

Внутренние отложения могут иметь место как в новом агрегате (технологическая окалина и т.п.), так и в работающем агрегате.

Максимальное снижение теплового сопротивления, вызываемого внутренними загрязнениями , особенно опасного в условиях высоких тепловых нагрузок , может быть достигнуто только путем уменьшения толщины внутренних загрязнений, вплоть до полного их предотвращения. Задачами химических очисток котлов - однократной предпусковой перед вводом котла в работу и многократных эксплуатационных - является обеспечение чистоты внутренних поверхностей нагрева котла.

Для достижения наибольшей эффективности химической очистки внутренних поверхностей нагрева необходимо правильно подобрать реагент, разработать схему и технологию очистки.

В данной магистерской диссертации описаны требования к схемам, принципы очисток, основные типы реагентов и критерии их выбора.

Список используемых источников

1. Шкроб М.С. Водоподготовка и водный режим паротурбинных электростанций / Шкроб М.С., Прохоров Ф.Г. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1961. - 471 с.: ил.

2. Опыт проведения эксплуатационной химической очистки экранов топки котельного агрегата ТГМ-151 М / Левитина И.В. [и др.] // Электрические станции. - М., 2011. - №9. - с. 21-22

3. Глазырин А.И. Консервация энергетического оборудования / Глазырин А.И., Кострикина Е.Ю. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 168 с.: ил.

4. Об опыте применения высокоактивных ПАВ для очистки экранной системы барабанных котлов / Рыженков В.А. [и др.] // Энергетик. - М., 2012. - №9. - с. 27-29

5. Липов Ю.М. Котельные установки и парогенераторы / Липов Ю.М., Третьяков Ю.М. - Москва-Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика"; Институт компьютерных исследований, 2006. - 592 с.

6. Маргулова Т.Х. Химические очистки теплоэнергетического оборудования - М.: Энергия, 1969. - 223 с.

7. Маргулова Т.Х. Химические очистки теплоэнергетического оборудования. Вып.2 - М.: Энергия, 1978. - 176 с.: ил.

8. МУ 34-70-113-85 Методические указания по предпусковой химической очистке теплоэнергетического оборудования - М.: Союзтехэнерго, 1986.

9. РД 34.37.403-91 Методические указания по эксплуатационной химической очистке котлов энергоблоков сверхкритического давления - М.: ОРГРЭС, 1991.

10. РД 34.20.591-97 Методические указания по консервации теплоэнергетического оборудования - М.: СПО ОРГРЭС, 1997.

11. РД 34.37.408 Инструкция по щелочению паровых и водогрейных котлов - М.: ОРГРЭС, 1970.

12. Тумановский А.Г. Очистка и пассивация теплоэнергетического оборудования ТЭС / Энергетик. - М.: 2013. - №7, с. 55

13. Баранов В.Н. Проблемы гидродинамики, маневренности, надежности энергетических котлов и их решение - Новосибирск: изд-во НГТУ, 2013. - 219 с.

Размещено на Allbest.ru