ОРГАНИЗАЦИЯ ВОДНОГО РЕЖИМА БЛОКА
Назначение организации водного режима. Организация водного режима предназначена обеспечить высокую экономичность эксплуатации энергоблока и надежность работы оборудования во время нормальной эксплуатации, при пусках и остановах блока.
Влияние водного режима на экономичность эксплуатации.
В процессе ведения водного режима и в особенности при его нарушениях в отдельных элементах котла или пароконденсатного тракта образуются отложения. В котле эти отложения в трубках водяного экономайзера и пароперегревателей приводят к повышению температуры уходящих газов, в испарительных трубах уменьшают коэффициент теплопередачи и увеличивают температуру их металла, в проточной части турбины служат причиной дополнительных аэродинамических сопротивлений в турбине и снижения ее внутреннего относительного КПД. Кроме этого, из-за необходимости удаления образовавшихся отложений оборудование должно быть остановлено, а каждый простой оборудования энергоблока – это снижение экономичности электростанции.
Влияние водного режима на надежность работы оборудования.
Образование отложений в теплонапряженных трубах котла может стать причиной разрыва этих труб. Образование отложений в проточной части турбины может привести к дополнительным механическим напряжениям на подшипники, а также к нарушению целостности лопаточного аппарата турбины. Нарушение водного режима по таким показателям, как рН, приводит к коррозии трубок конденсатора, диафрагм и лопаток турбины.
Показатели совершенства водного режима.
Совершенство водного режима по интенсивности образования отложений оценивается отношением длительности периода работы энергоблока между необходимыми очистками от отложений (между промывочного периода) к периоду времени между капремонтами оборудования. Совершенство водного режима в отношении интенсивности коррозионных процессов может быть оценено отношением среднего, за период работы блока, содержания продуктов коррозии в воде (железа и меди) к их нормам. Содержание продуктов коррозии, по которому оценивается совершенство водного режима в отношении коррозии, представляет собой среднее значение из измеренных по всему тракту (т.е. в пробах, отобранных из всех точек отбора) в данный момент времени.
Элементы организации водного режима:
Коррекционная обработка питательной воды.
Коррекционная обработка котловой воды.
Непрерывная и периодическая продувка котла.
Внутрибарабанные сепарационные устройства.
Система термического удаления растворенных газов из теплоносителя.
Систематический химический контроль показателей качества водно-химического режима.
Консервация оборудования во время простоев.
Установка химической очистки воды, используемой для восполнения потерь теплоносителя в паро-конденсатно-водяном тракте энергоблока.
КОРРЕКЦИОННАЯ ОБРАБОТКА ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ И КОНДЕНСАТА
Аммиачная обработка питательной воды осуществляется для предупреждения коррозии металла конденсатно-питательного тракта котлов путем повышения значения рН питательной воды в соответствии с требованиями правил технической эксплуатации.
Необходимо стабильно поддерживать требуемое значение рН. Снижение значения рН интенсифицирует коррозию стали конденсатно-питательного тракта. Повышение значения рН, вызванное передозировкой аммиака, приводит к коррозии медьсодержащих сплавов.
Доза аммиака должна обеспечивать полное связывание свободной углекислоты и некоторый избыток NH4OH для повышения рН питательной воды до значения 9,1 ± 0,1.
Предельно допустимому максимальному содержанию аммиака, равному 1 мг/кг, отвечает электропроводность прямой пробы питательной воды на уровне 6,2 ± 0,1 мкСм/см.
Предельно допустимое минимальное значение удельной электропроводности в условиях автоматизированного аминирования питательной воды по ее электропроводности устанавливается на уровне 4,9 мкСм/см.
Точная доза аммиака в процессе автоматизированного аминирования питательной воды может быть определена в процессе проведения ПНР.
Коррекционная обработка питательной воды и основного конденсата блока гидразином предназначается для снижения скорости коррозии стали и медных сплавов оборудования конденсатно-питательного тракта блока. Снижение скорости коррозии обеспечивается созданием восстановительной среды в конденсатном тракте и глубоким связыванием кислорода и нитритов после деаэратора питательной воды посредством ввода восстановителя, которым является водный раствор гидразин-гидрата (N2H4·H2O) и регулирование значения показателя рН среды за счет ввода водного раствора аммиака (NH4OH).
Для гарантирования полного связывания растворенных кислорода и нитритов регламентируется содержание избытка гидразина в питательной воде на уровне 20-60 мкг/дм3.
В начальный послепусковой период, когда гидразин расходуется на восстановление гидроксидов железа на поверхностях питательного тракта, для обеспечения требующегося избытка гидразина в воде перед КУ дозировка реагента должна учащённо корректироваться на основании текущих значений его избытков.
Появление в питательной воде нитритов может быть связано с эксплуатационным нарушением, которое должно быть устранено путём предотвращения поступления нитритов с присосами в конденсаторе охлаждающей воды или с обессоленной водой; повышение в данном случае дозировки гидразина с целью связывания нитритов следует рассматривать как временную меру.
Гидразин, помимо восстановительных функций, обладает также и ингибирующими свойствами, поэтому ввод гидразина в конденсатный тракт осуществляется для поддержания и сохранности защитного железооксидного слоя на поверхностях тракта.
Гидразин способен менять поверхностный заряд мелкодисперсных и коллоидных частиц, образованных продуктами коррозии, переводя их в так называемый шлам.
Информация по составу оборудования и обслуживанию установок для приготовления и дозирования рабочих растворов аммиака и гидразина, а также о механизмах воздействия этих реагентов на процессы ВХР представлена в:
– Инструкции по коррекционной обработке питательной воды, охлаждающей воды замкнутого контура и добавочной воды системы отопления энергоблока аммиаком;
– Инструкции по коррекционной обработке питательной воды и основного конденсата гидразином.
КОРРЕКЦИОННАЯ ОБРАБОТКА КОТЛОВОЙ ВОДЫ
Коррекционная обработка котловой воды предназначена для предотвращения образования отложений и коррозии на внутренних поверхностях испарительной части котла. Для предотвращения отложений котловую воду обрабатывают тринатрийфосфатом (натрий фосфорнокислый трехзамещенный Na3PO4·H2O). Фосфатирование является эффективным средством предупреждения образования только кальциевых отложений. Предотвращение коррозии обеспечивается регулированием показателя рН (или гидратной щелочности) котловой воды.
Нормами качества котловой воды предусмотрено:
– содержание избытка фосфатов в пересчете на PO43-, мг/дм3 4-6
– значение величины рН 9,3-10,5
Нарушение режима коррекционной обработки может вызвать:
– при снижении показателя рН и щелочного соотношения ниже норм – коррозию и охрупчивание металла экранных труб, образование отложений железофосфатных соединений и фосфата кальция;
– при превышении норм по содержанию фосфатов – образование временных отложений фосфата натрия;
– при превышении верхнего ограничения по показателю рН – щелочную коррозию экранных труб.
При дозировании тринатрийфосфата в котловую воду в указанных выше пределах рН создаются условия, при которых твердая фаза образуется не на поверхности нагрева, а в толще котловой воды в форме кальциевого шлама. В условиях слабощелочной среды (рН = 7,5-8,0) образуется фосфат кальция [Ca3(PO4)2], который откладывается в форме плотной кристаллической накипи. Поэтому при фосфатировании одним из требований к качеству котловой воды является значение рН котловой воды в барабане, которое должно быть не менее 9,3.
В период пусков из-за явления "хайд-аута" может происходить понижение рН котловой воды. При необходимости коррекции значения рН котловой воды при пусках, а также в тех случаях, когда возможно попадание в испарительную часть КУ потенциально кислых соединений, следует предусмотреть возможность ввода в испарители едкого натра. Кардинальное значение для проявления "хайд-аута" имеет чистота испарительных труб.
Отличительным качеством испарителей КУ (по сравнению с энергетическими барабанными котлами с камерным сжиганием топлива) является горизонтальное расположение парообразующих труб. Этот фактор может способствовать ухудшению пристенного массообмена в испарительных трубах, в том числе из-за расслоения пароводяной смеси. Следствием такого ухудшения массообмена является закрепление на поверхностях труб железооксидного и укрупнённого фосфатно-кальциевого шлама, что стимулирует подшламовую коррозию труб. Тем самым возрастает актуальность ежесуточного проведения периодических продувок нижних точек испарителей КУ.
Наименьшей скорости коррозии металла в котловой воде отвечает молекулярное соотношение, соответствующее тринатрийфосфату: aNa = Na/PO4 = 3 ± 0,3. Наиболее просто это оптимальное соотношение aNa обеспечивается контролем рН.
Существенное значение на формирование рН котловых вод в отдельных случаях могут оказывать процессы разложения органических соединений, поступающих в котел.
Информация по составу оборудования и обслуживанию установки для приготовления и дозирования рабочего раствора фосфатов, а также о механизмах воздействия этого реагента на процессы ВХР представлена в «Инструкции по коррекционной обработке котловой воды котла-утилизатора фосфатами.
НЕПРЕРЫВНАЯ И ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ПРОДУВКА КОТЛА
Узел непрерывной и периодической продувки предназначен для регулирования химического состава котловой воды высокого и низкого давления в соответствии с требованием нормативных документов по ведению воднохимического режима ПГУ. При этом непрерывная продувка обеспечивает вывод из парообразующей системы котлов растворимых в воде минеральных солей.
Функция периодической продувки состоит в периодическом удалении из опускных стояков и всасывающих трубопроводов насосов принудительной циркуляции нерастворимого в воде котельного шлама, образующегося в процессе эксплуатации КУ, при простоях ПГУ без консервации, а также при выполнении ремонтных работ.
Нормируемые значения показателей качества котловой воды, указанные в данной инструкции, обеспечиваются регулированием расхода котловой продувочной воды через регулирующий клапан при дистанционном или автоматическом управлении этим органом.
Котловая вода КУ ВД направляется в расширитель непрерывной продувки ВД, котловая вода КУ НД направляется в расширитель периодической продувки.
В расширителе непрерывной продувки котлов-утилизаторов ВД происходит снижение давления среды и разделение ее на пар и воду. Пар из расширителя отводится по трубопроводу в деаэратор питательной воды. Вода из расширителя непрерывной продувки по трубопроводу, на котором установлен регулирующий клапан, сливается в расширитель периодической продувки. Расширитель непрерывной продувки оборудован указателем уровня для контроля по месту и измерительным устройством с передачей показаний в программно-технический комплекс. Для сброса избыточного давления расширитель непрерывной продувки оснащен пружинным предохранительным клапаном.
Продувочная вода из трубопровода непрерывной продувки и трубопровода периодической КУ НД направляется в расширитель периодической продувки. В нем происходит снижение давления среды и разделение ее на пар и воду. Пар отводится в атмосферу, вода поступает в бак слива из котла.
ВНУТРИБАРАБАННЫЕ СЕПАРАЦИОННЫЕ УСТРОЙСТВА
Сепарация или осушка пара осуществляется во всех парогенераторах с многократной циркуляцией. Основой ее механизма является использование разности плотностей воды и насыщенного пара. Из раздела 4 настоящей инструкции следует, что чистота насыщенного пара зависит от чистоты воды, с которой контактирует пар перед выходом в паровой объем, и от влажности этого пара.
Задача осушки производимого пара имеет большое значение для надежности работы энергоблока. Чем больше влажность пара после барабана, тем больше отложений в трубах первичного пароперегревателя в зоне досушки пара, предшествующей его перегреву.
Устройства для очистки пара в барабанах высокого и низкого давлений имеют упрощенную конструкцию без паропромывки и внутрибарабанных циклонов. Разделение пара и воды достигается при помощи двухступенчатой схемы сепарации. Для этого служат следующие приспособления:
– короб приема пароводяной смеси, выполняющий функцию первой ступени сепарации пароводяной смеси;
– сетчатые влагоотделители, образующие вторую ступень сепарации пара.
Ожидаемый коэффициент капельного выноса из котловых вод в пар (влажность пара) составляет 0,1% (уточняется по данным теплохимических испытаний).
Оперативный контроль влажности пара из барабана ВД должен производиться путём определения отношения концентраций натрия в паре и котловой воде. Для барабана НД коэффициент капельного выноса может определяться как таким же способом, как для барабана ВД, так и по отношению кремнесодержаний пара и котловой воды.
В любом случае коэффициент капельного выноса не должен превышать 0,3%, так как более высокая влажность насыщенного пара может приводить к существенному повышению в нем концентрации солей и создает определенную опасность для работы пароперегревателей.
Отсутствие впрысков питательной воды для регулирования температуры перегретого пара создает дополнительные возможности для обеспечения необходимого качества этого пара. Тем не менее, упрощенная схема внутрибарабанной очистки пара предполагает повышенные требования к качеству питательной и котловых вод и, прежде всего, к отсутствию нарушений норм качества этих вод.
Особое внимание нужно уделять надежности работы внутрибарабанных устройств сепарационной очистки пара в переходных режимах, в особенности в периоды пусков энергоблока.
ДЕАЭРАЦИЯ ВОДЫ И ОТСОС НЕКОНДЕНСИРУЮЩИХСЯ ГАЗОВ
Для деаэрации, то есть для удаления коррозионно-агрессивных газов (O2 и CO2) из питательной воды, а также для подогрева питательной воды в номинальном, пусковом и переходном режимах работы энергоблока используется деаэратор питательной воды.
Процесс деаэрации воды подобно процессу перехода примесей в пар КУ включает в себя механизм распределения примесей, в т.ч. газов, между контактирующими кипящей водой и насыщенным паром (см. п. 4.1). На первой ступени очистки воды - до её поступления в водный объём – при противоточном движении воды и пара последовательно протекают:
– нагрев воды до температуры насыщения с одновременной конденсацией пара;
– диффузия в пар из воды растворённых в ней кислорода и свободного углекислого газа.
Увеличение недогрева воды на входе в деаэратор до температуры насыщения в нём повышает длину зоны нагрева и соответственно сокращает длину зоны диффузии. Недостаточный расход вентиляционного пара – выпара деаэратора – способствует повышению в нём содержания газов. Всё это уменьшает эффективность данной ступени деаэрации, особенно, при увеличении исходной концентрации газов в воде.
Деаэрация питательной воды осуществляется в деаэраторе, рассчитанном на производительность 300 м3/ч, рабочее давление 7 бар, температуру деаэрированной воды 155,4 ºС. Деаэратор обеспечивает деаэрацию подпиточной воды в количестве до 70 т/ч и основного конденсата турбины в нормальном режиме работы, обеспечивая количество растворённого кислорода не более 0,01 мг/кг. Питание деаэратора блока осуществляется паром контура низкого давления, с резервным подводом от блочного коллектора пара 6 бар 210 °С.
Основными составляющими деаэрируемой питательной воды являются конденсат и добавочная обессоленная вода, которые направляются в деаэраторную колонку. Конденсат сетевых подогревателей для собственных нужд отопления подводится в бак-аккумулятор.
Перед подачей в деаэратор конденсат проходит газовый подогреватель котла-утилизатора. Схема предусматривает отвод конденсата к водоводяному подогревателю для подогрева подпиточной обессоленной воды цикла перед деаэратором.
Предусматриваются циркуляция и частичное байпасирование ГПК по конденсату для поддержания недогрева конденсата в ГПК до температуры насыщения в деаэраторе 10 – 15 °С.
При отборе пара на производство в количестве 65 т/ч, необходимый добавок обессоленной воды сначала направляется на подогрев в водоводяные пластинчатые теплообменники котла-утилизатора, а затем в деаэратор повышенного давления. Регулирование температуры обессоленной воды перед деаэратором осуществляется регулирующим клапаном на конденсате рециркуляции газового подогревателя котла после ВВТО.
За термической деаэрацией воды в деаэраторе следует химическая деаэрация воды за счет введения в воду гидразина и аммиака. Оставшиеся после деаэратора остатки кислорода (7 – 10 мкг/дм3) полностью связываются гидразином, а углекислота – аммиаком.
Деаэрация воды протекает также в областях конденсации пара:
– в турбинном конденсаторе;
– в конденсаторе пара уплотнений;
– в паровой полости сетевых подогревателей.
Удаляемые газы (CO2, O2), содержащиеся в паре, являются неконденсирующимися. Их наличие в конденсате обусловлено условиями контакта конденсата с обогащённой этими газами паром в зоне несконденсированного пара. Поэтому одним из основных средств уменьшения их содержания в конденсате является вентиляциязагазованной зоны пара. С точки зрения баланса удаления примесей вентиляция этой зоны играет роль, подобную роли непрерывной продувки котла для снижения содержания примесей в котловой воде.
Выхлопной пар турбины загрязняется кислородом и углекислым газом из-за воздушной неплотности корпуса турбинного конденсатора. Кроме того, наличие углекислого газа вместе с аммиаком в выхлопном паре турбины обусловлено их поступлением из КУ.
В конденсаторе турбины осуществляется конденсация отработавшего пара без переохлаждения конденсата, то есть температура конденсата в конденсатосборнике равна температуре насыщения и, таким образом, обеспечивается основное условие термической деаэрации. Воздух (и, следовательно, кислород и углекислота) поступивший в конденсатор через неплотности вакуумной системы блока удаляется при помощи отсоса воздуха эжекторами.
Присосы охлаждающей воды в паровое пространство конденсатора не должны превышать 0,001% от расхода пара в конденсатор на номинальном режиме. Для повышения гидравлической плотности конструкцией конденсатора допускается нанесение на трубные доски со стороны охлаждающей воды уплотняющих покрытий.
Плотность вакуумной системы должна периодически подвергаться контролю эксплуатационным персоналом. При работе турбины в диапазоне паровой нагрузки конденсатора 50-100% от номинальной присосы воздуха должны быть не выше 19 кг/час. Деаэрирующая способность конденсатора характеризуется содержанием кислорода в конденсате, которое при рабочих нагрузках конденсатора не должно превышать 20 мкг/кг.
|
