Коррозия и консервация оборудования - Консервация регенеративного тракта и вспомогательного оборудования

ГЛАВА ШЕСТАЯ

1. КОНСЕРВАЦИЯ ТУРБИН И ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ОБОРУДОВАНИЯ.
1. Консервация регенеративного тракта и вспомогательного оборудования.

 На отечественных ТЭС наиболее распространенными конструкционными материалами для изготовления конденсаторов турбин являются медно-цинковые латуни, сплав МНЖ-5-1. При применении для охлаждения конденсаторов турбин воды с повышенной агрессивностью трубы изготавливают из более коррозионно-стойких мышьяковистых и алюминиевых латуней и бронзы, мельхиора и модель-металла) ВТИ рекомендует выбирать металл для изготовления трубок теплообменников в зависимости от схемы обработки используемой в них воды. Так при схеме подготовки воды для подпитки теплосети с известкованием для изготовления теплообменников, включенных в тракт до деаэратора, рекомендуется использовать трубы из латуни Л-68 или ЛА-77-2, а для сетевых теплообменников - латунь Л- 68. При подготовке воды по схеме Na-катионирования, Н-катионирования с “голодной” регенерацией, подкисления или при использовании мягкой воды без обработки для теплообменников в тракте до деаэратора рекомендуется применять латунь ЛА-77-2 или сплав МНЖ-5-1, а для сетевых теплообменников - латунь Л-68.
Латуни и сплавы меди и цинка отличаются коррозионной стойкостью и высокой теплопроводностью. При содержании цинка до 39% сплавы образуют твердый раствора - латуни и имеют неоднородную структуру. При содержании цинка 39-45% сплавы состоят из смеси кристаллов твердых растворов а и β - латуни. При контакте латуни с коррозионной водной средой цинк как неблагородный металл переходит в водный раствор, происходит обесцинкование латуней. Цинк в термодинамическом отношении неустойчив и характеризуется большой скоростью растворения в кислотах и щелочах. На скорость коррозии заметное влияние оказывает наличие в воде примесей железа и меди. Цинк недостаточно устойчив в конденсате, особенно при повышенных температурах. В жесткой воде на поверхности цинка образуются карбонатно-основные защитные пленки.
Входящая в состав латуни медь при отсутствии в растворе кислорода обладает высокой коррозионной стойкостью в кислых средах (НС, СO₂ и др.). Для протекания аммиачной коррозии латуни также необходимо присутствие кислорода.

 На ТЭС, как правило, консервация оборудования для защиты от стояночной коррозии тракта низкого давления, включающего элементы с латунными трубками, производится довольно редко, что связано с отсутствием азота, который обычно рекомендуется для проведения такой консервации. Канд. техн. наук А.Ф Богачевым (ВТК) предложена технология пассивации металла регенеративного тракта низкого давления раствором гидразина и аммиака при низких температурах. Этот способ опробован на ряде ТЭС, в том числе и на Ермаковской ГРЭС с участием авторов [13]. Опытами, проведенными в ВТИ, показано, что при обработке медных сплавов раствором гидразина (до 20мг/ кг) с аммиаком при различной величине pH на разных этапах обработки создается плотная защитная пленка из закиси меди. Промышленное опробование этого метода создания защитных плёнок на латуни было осуществлено на подогревателях низкого давления блоков 300 МВт Киришской ГРЭС, эксплуатация которых характеризовалась частыми остановами и пусками. Так, в 1977 г. каждый блок в среднем останавливался 25 раз. Промышленные испытания проводились также на блоках Ермаковской ГРЭС, где схему пассивации включали поверхности регенеративного тракта низкого давления и конденсатора турбины, изготовленных из латуни марки Л-68.
Создавать защитную пассивную пленку на поверхностях нагрева ПВД необходимо со стороны питательной воды и со стороны пара (рис. 6.1).

Циркуляцию пассивирующего раствора гидразина и аммиака и в данном случае осуществляют при низких температурах - около 20- 30 С. Для обеспечения возможности циркуляции раствора монтируют дополнительный трубопровод 24 с запорной арматурой 25 и видимым разрывом 26. Для приготовления исходного концентрированного раствора гидразина и аммиака могут быть использованы баки и насосы узла коррекционной обработки питательной воды котла гидразином и аммиаком, баки, предназначенные для концентрированного консервирующего раствора, или смонтированы новые баки для приготовления раствора гидразина 8 и аммиака 1. Баки оборудуют водомерными стеклами 7, подачей пара или воздуха 6 для перемешивания гидразина и конденсата в баке 8. для подачи раствора в контур циркуляции используют установленные на блоках насосы-дозаторы 9 и 10 для коррекционной обработки питательной воды или насосы, установленные для консервации котлов.

Рис.6.1. Схема консервации ПНД раствором гидразина и аммиака с водяной и паровой сторон:
1 - бак концентрированного раствора аммиака; 2 - воздушник; 3 - подача концентрированного раствора аммиака в бак; 4 - подача концентрированного раствора гидразина в бак; 5 - обессоленная вода; 6 - воздух или пар для перемешивания раствора; 7 - водомерное стекло; 8 - бак концентрированного консервирующего раствора гидразина и аммиака; 9 - насос-дозатор подачи концентрированного раствора гидразина и аммиака; 10- насос-дозатор подачи концентрированного раствора аммиака; 11 - перемычка; 12 - линия подачи концентрированного консервирующего раствора на консервацию блока или для коррекционной обработки питательной вода; 13 - вновь монтируемая линия подачи концентрированного раствора гидразина и аммиака; 14,15 - клапаны; 16 - конденсатор; 17 - конденсатный электронасос первой ступени; 18 - БОУ; 19 - байпас; 20 - конденсатный электронасос второй ступени; 21 - ПНД; 22 - линия дренажем ПНД; 23 - запорная арматура; 24 - вновь монтируемая линия; 25,29 - запорная арматура; 26 - видимый разрыв; 27 - деаэратор; 28 - БПН.

Для организации циркуляции раствора по контуру выполняют следующие операции. Удаляют заглушку на видимом разрыве 26, открывают задвижку 25 и подают в конденсатор 16 обессоленную воду или конденсат (без добавки аммиака). Затем включают конденсатный насос первой ступени 17 и замыкают контур на циркуляцию через байпас 19 блочной обессоливающей установки 18, конденсатные насосы второй ступени 20, водяную сторону ПНД 21, трубопровод 24, паровое пространство ПНД, трубопровод 22 и снова на конденсатор 16. На всас конденсатных насосов второй ступени 20 насосом-дозатором 9 по трубопроводу 13 подают раствор гидразина до концентрации его на входе в ПНД на уровне не менее 1-2 мг/кг. За счет постоянной работы насоса-дозатора 9 эту концентрацию гидразина поддерживают в течение 2 ч, а затем повышают до 8-10 мг/кг с одновременным увеличением значения pH раствора до 9,2-9,8 подачей концентрированного аммиака из бака 1 насосом-дозатором 10 по трубопроводу 13. 

Циркуляцию гидразинно-аммиачного раствора при этих условиях продолжают еще 2-3 ч после чего прекращают циркуляцию и дренируют консервирующий раствор из всех поверхностей нагрева или вытесняют его конденсатом со сбросом в канал гидрозолоудаления. Пробу для анализа отбирается из пробоотборной точки, взятой перед входом в ПНД. Опорожнение ПНД после пассивации обязательно во избежание контакта аммиачного раствора и кислорода воздуха с латунью при простое оборудования.
Создание защитной пленки на латуни можно вести как при останове блока в ремонт, так и в период пуска блока.
Для защиты поверхностей нагрева питательного тракта с латунными трубками можно также использовать контактные ингибиторы многократного использования, например так называемую смесь-3. Для проведения такой пассивации
монтируют дополнительную схему [12]:.
Применение ингибиторов многократного использования, типа смеси-3, связано с обязательной установкой бака, вместимость которого не меньше, чем объем консервируемого контура. Это определяется как экономическими соображениями (эти ингибиторы достаточно дороги), так и тем, что пассивирующие свойства ингибиторов даже после многократного применения не снижаются. В тоже время санитарные нормы не допускают превышения концентрации ингибиторов в сбросных водах более 0,001 мг/кг, поэтому непосредственный сброс консервирующего раствора в водоемы без обезвреживания исключен. В случае если по каким-либо соображениям удаление ингибиторов из раствора необходимо, его следует пропустить через катионитовые фильтры, например предвключенные механические сульфоугольные фильтры. При обычной регенерации кислотой или хлористым натрием ингибитор из катионита не извлекается, это удается сделать лишь с помощью раствора хлорида кальция, причем регенерационный раствор также требует обезвреживания, например, путем его “сжигания”. В этом основной недостаток способов консервации с использованием ингибитора смесь - 3. При пуске блока в работу специальной отмывки от ингибиторов не требуется. Конденсатор турбины и ПНД отмываются при холодных прокачках и опрессовках блока, когда еще не подключено БОУ, а оставшийся на поверхностях нагрева котла ингибитор при температурах 250- 300 образует защитную пленку. При наличии бака для повторного использования раствора с ингибиторами появляется также возможность консервации этим раствором бойлерных установок, испарителей, ПВД и ПНД с паровой стороны и другого оборудования турбинных цехов.

Перед использованием раствора смеси-3 для консервации поверхностей нагрева бойлерных установок и теплообменников с латунными трубками предварительно следует выполнить химическую очистку поверхностей нагрева от низкотемпературной накипи, как правило, от отложений кальция, лишь после этого выполняют пассивацию поверхностей нагрева по технологии, описанной выше. Химическую отмывку целесообразно производить и при пассивации латуни путем создания на ее поверхности оксидных пленок.
В УралВТИ Р.К. Гронским предложена технология оксидирования поверхностей из латуни щелочным раствором персульфата калия. Эта технология опробована в промышленности на одной из ТЭЦ г. Павлодара [15] для пассивации трубной системы сетевого подогревателя (рис. 6.2).
Установка включает бак 3 для приготовления исходного раствора для оксидирования и циркуляционный насос 6. Бак снабжен водомерным стеклом и линией рециркуляции 1 для перемешивания исходного раствора в период его приготовления. В баке установлен также теплообменник 4 для подогрева раствора в период проведения оксидирования. Кроме того, предусмотрен подвод химически обессоленной и технической воды.

Рис.6.2. Схема установки для проведения оксидирования сетевого подогревателя.
1 - трубопровод рециркуляции раствора; 2 - подвод воды; 3 - бак для приготовления растворов; 4 - подвод пара; 5 - сброс растворов, 6 - циркуляционный насос; 7 - пробоотборник; 8 - сетевой подогреватель; 9 - трубопровод циркуляции раствора, 10, 11 - запорная арматура, 12 - бак хранения рабочего раствора для повторного использования

Перед проведением оксидирования необходимо выполнить химическую очистку поверхностей нагрева раствором соляной кислоты с концентрацией 1,5-2% при температуре 30X3 для удаления карбонатных отложений. Длительность химической очистки не превышает 40-60 мин и контролируется по образцу, опущенному в промывочный бак 3. Отмывку поверхностей нагрева от промывочного раствора производят технической водой на сброс по трубопроводу 5. Собственно оксидирование выполняют после отмывки поверхностей нагрева от раствора кислоты и вытеснения технической воды химобессоленной или конденсатом до жесткости на сбросе не более 0,5 мг-экв/кг. При этой жесткости закрывают задвижку 11 на сбросном трубопроводе 5 и открывают задвижку 10 для рециркуляции раствора по контуру бак 3 - циркуляционный насос 6 - сетевой подогреватель 8 - трубопровод 9, по которому осуществляют сброс воды снова в бак 3. В бак 3 загружают расчетное количество реагентов для приготовления исходного раствора - персульфата калия и гидрооксида натрия. Концентрация этих реагентов должна быть равной соответственно 12 и 56 г/л. Циркуляцию раствора осуществляют в течении 40-60 мин при температуре 65-70°С. Затем раствор перекачивают в бак 12, где он хранится для повторного использования. При оксидировании последующих теплообменников бак 3 вновь сначала используют для проведения химической очистки поверхностей нагрева, а затем после отмывки от кислоты и опорожнения контура насосом 6 из бака 12 подают рабочий раствор для оксидирования.
При проведении оксидирования одного из теплообменников до и после обработки, а также через 5 тыс. ч. работы оборудования были выполнены вырезки образцов латунных трубок для электронно- микроскопических и рентгенофазовых исследований. Эти исследования, проведенные в Урал-ВТИ, показали, что поверхность латунных трубок после оксидирования покрыта равномерной матовочерной оксидной пленкой, без разрывов, вспучивания и трещин (осмотр под микроскопом с увеличением в 500 раз). После эксплуатации в течение 5 тыс. ч. поверхность трубок имела красно-коричневый оттенок из-за образования наносных отложений продуктов коррозии. После снятия этих отложений раствором лимонной кислоты оказалось, что оксидная пленка не претерпела видимых изменений, трещин и очагов коррозионных разрушений в виде обесцинкования не обнаружено. Проведенные на образцах сравнительные испытания и исследования показали, что поверхность исходной латуни представляет собой массив частичек меди различных (0,2-2 мкм), после оксидирования поверхность покрыта пленкой, образованной слоем кристаллов СuО. Оксидная пленка обладает необходимой плотностью и прочностью сцепления с основой и может быть сформирована на латуни, подверженной обесцинкованию.

В качестве одного из вариантов консервации регенеративных ПВД и ПНД можно рассмотреть заполнение азотом, которое следует проводить как по паровой, так и по водяной стороне. Консервацию азотом бойлеров (по паровой стороне) выполняют путем ввода газа в линии отсоса неконденсирующихся газов. При консервации испарителя азот вводят в трубопроводы греющего и вторичного пара. Аналогично выполняют схемы консервации азотом и других теплообменных аппаратов. На ряде ТЭС испарители не консервируют, хотя останов их в летний период может быть весьма продолжительным, до 6 мес. и более. Воду при этом не сливают, и в результате наблюдается интенсивная коррозия металла, особенно по ватерлинии. Коррозия эта носит не только точечный характер, отмечаются также разрешения в виде раковин и язв. В связи с этим целесообразность консервации испарителей очевидна. Если отсутствует возможность проведения азотной консервации, необходимо заполнить испаритель 100-200 мм выше греющей секции и поставить его под избыточное давлений. Линия отсоса неконденсирующихся газов из греющей секции и конденсата испарителя, а также слив конденсата греющего пара и дистиллята должны быть закрыты, конденсатор испарителя отключен по воде, а греющая секция остается подключенной по пару. При необходимости производят подпитку или частичное опорожнение испарителя [18].
Еще один способ консервации испарителей при их остановах практически на любой срок предусматривает дренирование воды и продувку испарителя сухим воздухом, подогретым до температуры, на 5-15  превышающей температуру окружающей среды. В этом случае может быть использована схема консервации турбин воздухом (рис.  6.3). Следует отметить, однако, что такая консервация отличается достаточно высокой трудоемкостью.
Бойлеры и конденсаторы с водяной стороны желательно оставлять с водой и держать под избыточном давлением. ПВД по паровой стороне заполняют консервирующим раствором реагентов в период проведения консервации в режиме останова прямоточного котла раствором гидразина с аммиаком или аммиачным раствором трилона Б. По окончании консервации всего котла консервирующий раствор из паровой стороны ПВД дренируют.
Консервация оборудования химводоочистки - достаточно редкое явление. Однако имеются случаи, когда при расширении ТЭС с установкой дополнительного котла выводят в резерв оборудование малой котельной, в том числе и оборудование химводоочистки. В этом случае электродвигатели следует закрывать чехлами из влагонепроницаемой пленки с размещением в нем силикагеля, цеолита или других поглотителей влаги. Котельное и вспомогательное оборудование консервируют одним из способов, описанных выше. На всех наружных поверхностях восстанавливают места нарушения покраски. Из осветлителей и баков сливают воду и восстанавливают нарушенную химическую защиту.
При использовании на предочистке коагуляции с известкованием на внутренних поверхностях осветлителей в период работы образуется слой карбонатов, надежно защищающий металл от коррозии.
Из фильтров химводоочистки дренируют воду, ионообменный материал выгружают, просушивают, затаривают и хранят на складах в соответствии с условиями, регламентируемыми заводами - изготовителями ионообменного материала. Ионообменные фильтры очищают, а на их внутренней поверхности при необходимости восстанавливают нарушенную химическую защиту.
Автор предлагает проводить противокоррозионную защиту оборудования химводоочистки способами, указанными в табл.6.1.

Таблица 6.1 Перечень основного оборудования водоподготовки в способы его противокоррозионной защиты.