Глава шестая
ВОДНО-ХИМИЧЕСКИЕ РЕЖИМЫ БЛОКОВ
6.1, ОРГАНИЗАЦИЯ ВОДНО-ХИМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ БЛОКА
С ростом параметров пара и единичной мощности блоков усилилось воздействие водно-химических режимов на надежность и экономичность работы электростанции. Увеличение единичной мощности котлов привело к росту удельных тепловых нагрузок поверхностей нагрева. В этих условиях даже незначительные отложения на внутренних поверхностях труб вызывают перегрев и разрушение металла. Повышение параметров пара (давления и температуры) увеличило его растворяющую способность в отношении примесей, содержащихся в питательной воде, В результате этого возросла интенсивность заноса проточной части турбин, что привело к снижению экономичности блоков и в некоторых случаях к ограничению их мощности.
Особенно осложнилась задача обеспечения надежного температурного режима металла труб поверхностей нагрева газомазутных котлов. В эксплуатации отмечались случаи повреждения экранных труб НРЧ, связанные с ухудшением теплообмена из-за накопления на внутренней поверхности труб низкотеплопроводных отложений продуктов коррозии конструкционных материалов. В период освоения первых блоков СКД мощностью 300 МВт установлено, что традиционные методы ведения водно-химических режимов должны быть пересмотрены в сторону значительного ужесточения требований к поддержанию качества питательной воды, пара, конденсата, обессоленной воды. В частности, необходимы обеспечение 100 %-ной очистки конденсата турбин от возможных загрязнений, проведение отмывки поверхностей нагрева и питательного тракта от отложений солей и продуктов коррозии в период пуска блока из холодного состояния, проведение эксплуатационных химических очисток поверхностей нагрева котлов, обеспечение защиты от коррозии пароводяного тракта блока во время его простоя и т. д.
Устранение недостатков водно-химических режимов необходимо не только при нарушениях, создающих аварийную ситуацию, но и при кажущихся незначительных отклонениях от норм. Так, например, из опыта эксплуатации следует, что:
опасные отложения солен жесткости могут образовываться в экранных трубах котлов СКД при жесткости питательной воды 0,5—1,0 мкг-экв/кг в течение первых суток работы на такой воде;
безопасные для большинства пылеугольных котлов отложения оксидов железа на внутренней поверхности экранных труб в количестве 100 -200 г/м2 способны вызвать пережоги наиболее теплонапряженных участков труб в котлах, работающих на жидком топливе;
отложения солей и продуктов коррозии на лопатках ЦВД турбин блоков 300 МВт в количестве 1 кг вызывают увеличение давления в регулирующей ступени турбины на 0,5—1 МПа (5—10 кгс/см2) и приводят к снижению мощности турбины на 5—10 МВт [1.2, 5.1];
отложения продуктов коррозии на внутренней и наружной поверхностях труб ПВД в количестве 300—500 г/м2 снижают температуру подогрева питательной воды на 2—3 °С и ухудшают экономичность блока;
отложения в пароводяном тракте блоков увеличивают его гидравлическое сопротивление и потери энергии на прокачивание воды и пара, Рост сопротивления тракта блока 300 МВт на 1 МПа (10 кгс/см2) приводит к перерасходу 3 млн. кВт-ч электроэнергии в год.
Водно-химические режимы блоков СКД, обеспечивающие требуемые ПТЭ показатели качества воды и пара, организуются выполнением ряда мероприятий, к числу которых относятся:
ввод в конденсат и питательную воду химических реагентов для обеспечения минимального отложения солей и продуктов коррозии в пароводяном тракте. В настоящее время в основном применяются два режима: гидразинно-аммиачный (ГАВР) и нейтрально-кислородный (НКВР) водно-химический режимы;
очистка пароводяного тракта блоков от внутренних отложений после определенного времени работы оборудования;
борьба с присосами воды и воздуха в пароводяной тракт, организация системы отсосов неконденсирующихся газов, выпара из деаэраторов и т. п.;
постоянный контроль за содержанием солей и других примесей в конденсате, питательной воде и паре.
От того, как в эксплуатации выполняются эти мероприятия, во многом зависят надежность и экономичность блокад
Для успешной эксплуатации оборудования необходимо, начиная с момента монтажа, обеспечить строгое соблюдение всех операций, обеспечивающих требуемую чистоту внутренних поверхностей нагрева -и трубопроводов, а также проводить наладку и проверку в работе химического контроля за водно-химическим режимом. Монтаж и наладка оборудования химводоочистки, конденсатоочистки, баков запаса конденсата должны вестись с опережением монтажа блока.
Выполнение требований по водно-химическому режиму блоков обеспечивается также соответствующими конструктивными и проектными решениями. К их числу относятся:
установка для подготовки добавочной воды — водоподготовительная установка (ВПУ);
баки, насосы и коммуникации для накопления необходимого запаса добавочной воды и подачи ее в контур блока;
установка для очистки всего турбинного конденсата — блочная конденсатоочистка;
установка для ввода химреагентов в питательную воду; установка для химических очисток (предпусковых и эксплуатационных) внутренних поверхностей блока;
установка для консервации оборудования;
контрольно-измерительные устройства, включая пробоотборники.
Показатели водно-химического режима в соответствии с ПТЭ должны удовлетворять [1,15] следующим нормам.
Питательная вода блоков СКД: соединения натрия (в пересчете на Na) —не более 10 мкг/кг; кремниевая кислота (в пересчете на S1O3) — не более 20 мкг/кг; общая жесткость — не более 0,2 мкг-экв/кг; соединения железа (в пересчете на Fe) —не более 10 мкг/кг; соединения меди (в пересчете на Си) — не более 5 мкг/кг; растворенный кислород после деаэратора — не более !0 мкг/кг; показатель рН=9,0±0,2;
аммиак и его соединения (в пересчете на NH) — не более 500 мкг/кг; избыток гидразина (в пересчете на N2H4) — от 30 до 100 мкг/кг; масла и тяжелые нефтепродукты — следы.
Конденсат турбин:
жесткость (до конденсатоочистки)—не более 1,0 мкг-экв/кг; допускается кратковременное (не более 4 сут) повышение жесткости исходного конденсата до 5 мкг-экв/кг с соблюдением норм качества питательной воды;
кислород после конденсатных насосов — не более 20 мкг/кг; свободная углекислота — должна отсутствовать.
В качестве примера в табл. 6.1 приведены данные по качеству питательной воды и пара за котлом и турбинного конденсата по ряду электростанций с блоками 300 МВт, работающих на разных видах топлива и при различных водно-химических режимах.
При пуске блока и в течение первых 3—4 сут его работы в паре, подаваемом в турбину, и в питательной воде допускается превышение не более чем на 50 % указанных норм содержания соединений натрия, кремниевой кислоты, соединений железа, меди, а также общей жесткости.
Таблица 6.1. Показатели качества воды, пара и конденсата блоков 300 МВт при различных водно-химических режимах (по данным ПО Союзтехэнерго)
Примечание. ГАВР — гидразинно-аммиачный водно-химический режим; НКВР — нейтрально-кислородный водно-химический режим (встречается название как окислительный режим); НВВР —нейтрально-восстановительный водно-химический режим.
Таблица 6.2. Нарушения водно-химического режима блоков СКД и способы их устранения
Нарушение | Причина | Способ устранения |
Увеличение электрической проводимости и жесткости конденсата перед механическими фильтрами конденсатоочистки | Появление неплотностей в конденсаторе главной или вспомогательной турбин | Увеличить до максимума производительность конденсатоочистки, подготовиться к регенерации механических и ионитных фильтров, устранить неплотность Конденсатора |
Резкое увеличение жесткости конденсата перед конденсатоочисткой | То же | То же, при жесткости выше 1,5 мкг-экв/кг остановить блок |
Ухудшение качества воды перед конденсатоочисткой по электрической проводимости, содержанию натрия, железа и кремниевой кислоты без значительного увеличения жесткости | Загрязнение конденсата потоками воды из ВПУ, БЗК. дренажных баков, бойлеров, ПВД, ПНД и других теплообменников | Обеспечить максимальную производительность конденсатоочистки, выявить и отключить загрязненный поток |
Ухудшение качества воды за конденсатоочисткой, КЭН-II ст. по электрической проводимости, содержанию натрия, кремневой кислоты и жесткости | Попадание реагента через неплотности арматуры при регенерации фильтров | Подтянуть входные и выходные задвижки регенерируемого фильтра КО, снизить давления в регенерируемом фильтре |
Срабатывание одного из фильтров | Проверить качество воды за каждым фильтром, отключить на регенерацию истощенный фильтр | |
Повышение содержания кислорода за конденсатным или сливными насосами | Разуплотнение конденсатного тракта | Устранить присосы воздуха в конденсат |
Разладка деаэрации в конденсатосборниках турбины | Наладить работу деаэрационных устройств конденсатосборника, увеличить дозировку гидразина и уменьшить ввод аммиака | |
Повышение содержания | Нарушение режима работы деаэраторов | Наладить режим деаэрации в деаэраторах |
Разуплотнение конденсатного тракта | Устранить присосы воздуха в конденсат |
• По опыту эксплуатации котла ПК-41, работающего на мазуте, пережог труб НРЧ может наступить при жесткости питательной воды 1,5 мкг-экв/кг после 10 ч работы и при жесткости 5 мкг-экв/кг через 3 ч работы [1.2, 5.1].
При этом в первые сутки содержание соединений железа (в пересчете на Fe) и кремниевой кислоты (в пересчете на SiO2) допускается до 100 мкг/кг по каждой из этих примесей.
При эксплуатации блоков необходимо:
следить за работой обессоливающих фильтров конденсатоочистки, за отсутствием загрязнения конденсата во время регенерации фильтров;
осуществлять контроль за содержанием кислорода в конденсате турбин и ПНД;
контролировать режим дозирования аммиака и гидразина или кислорода в конденсатный и питательный тракты блока, следить за достаточным выпаром из деаэраторов, периодически проверять соответствие расхода выпара установленным нормам;
следить за качеством воды из дренажных баков, калориферов, бойлеров и другого вспомогательного оборудования блока и своевременно переводить их в конденсатор турбины для очистки;
обеспечивать 100%-ную очистку конденсата, поступающего в тракт блока;
обеспечивать удаление неконденсирующихся газов из теплообменников.
Состояние водно-химического режима блоков СКД определяется не только по данным химического контроля, но и по теплотехническим показателям:
давлению в регулирующей ступени и проточной части турбины, а также изменению внутреннего относительного КПД цилиндра высокого и среднего давлений;
температурным напорам ПВД и ПНД;
температуре металла поверхностей нагрева котла (этот показатель особенно важен для газомазутных котлов с высокими теплонапряжениями поверхностей нагрева);
изменению гидравлических сопротивлений по отдельным участкам тракта.
При нарушениях водно-химического режима блоков принимаются меры по восстановлению режима согласно табл. 6.2.
Одной из причин повышенного содержания железа в питательной воде может быть коррозия конденсатного тракта в результате постоянных присосов воздуха в конденсаторы и конденсатный тракт. Повышенное содержание натрия в питательной воде в ряде случаев связано с неудовлетворительной работой конденсатоочистки.
