Содержание материала

Несмотря на то что эксплуатация такого мощного оборудования, как энергоблоки 500 и 800 МВт, планируется преимущественно в базовом режиме, т. е. без длительных простоев, необходимо предусматривать возможность защиты металла оборудования от так называемой стояночной коррозии. Опасность кислородной коррозии металла в периоды останова оборудования состоит не столько в образовании характерных язв, сколько в накоплении на всех трубах рыхлых продуктов коррозии, существенно осложняющих пуск энергоблока и достижение нормируемых показателей качества питательной воды. Кислородная коррозия углеродистых сталей также интенсифицируется находящимися на поверхностях окислами меди, внесенными при эксплуатации энергоблока. Вследствие этого питательный тракт является основным «поставщиком» окислов железа при пуске энергоблока. Протекание же стояночной, язвенной кислородной коррозии наиболее опасно для труб промежуточного пароперегревателя. Толщина стенок этих труб относительно невелика, и язвенная коррозия может быстро· привести их в негодность. Так, на ряде энергоблоков 300 МВт первых серий поставки пришлось сменить поверхности нагрева промежуточного пароперегревателя из-за стояночной кислородной коррозии, распространявшейся на всю толщину стенки труб. При остывании промежуточного пароперегревателя во время останова он заполняется воздухом с относительно высоким содержанием углекислоты. Растворяющаяся в чистом конденсате углекислота создает слабокислую реакцию, что способствует местному разрушению защитной пленки и локальной кислородной коррозии.
Для прямоточных энергоблоков наиболее простым и вполне освоенным можно считать метод гидразинно-аммиачной консервации.
В этих условиях подавляется возможность протекания коррозии с водородной деполяризацией, а кислородная коррозия тормозится- благодаря не только присутствующему в воде восстановителю, но и сохранению защитных пленок на поверхности металла. Возникающие на этой пленке дефекты при наличии в воде достаточного количества гидразина и высоком значении pH  «залечиваются», не допуская развития язвенной коррозии (в месте образования дефекта).

Технология гидразинно-аммиачной консервации заключается в прокачивании питательным насосом раствора по контуру: деаэратор — ПВД — котел — растопочный расширитель — деаэратор. Консервирующий раствор .может подогреваться либо в деаэраторе, либо в одном из ПВД. Такой способ консервации является основным при эксплуатации зарубежных электростанций. Наряду с ним применяется консервация оборудования с использованием газообразного азота.
Азотом (99,5%) заполняются отдельные элементы оборудования парокондеисатного тракта, такие как промежуточный пароперегреватель, паровые пространства регенеративных подогревателей и т. п. Газообразный азот используется также для срыва вакуума в конденсаторе при останове турбины. Этим обеспечивается заполнение азотом всех аппаратов, связанных с проточной частью турбины и конденсатором. Тем не менее эта прогрессивная технология консервации пока не находит должного применения на отечественных блочных электростанциях. Основная причина в том, что оборудование для получения азота дорого и дефицитно, азотная установка обслуживается большим штатом, следовательно себестоимость азота весьма высока, особенно при малой его потребности на электростанции.


Рис. 4-16. Технологическая схема установки для получения технического азота из топочных газов.
1 — бункер запаса полукокса; 2 — реактор; 3 — отбор газов из топки; 4 — пробоотборник; 5 — пусковой паровой эжектор; 6 — зольник; 7 — десорбер; 8 — газожидкостный эжектор; 9 — основной циркуляционный насос; 10 — регулирующий клапан; 11 — насос откачки продувки в баки-нейтрализаторы; 12 — бак сбора продувки: 13—насос подпитки щелочи: 14 — бак запаса щелочного раствора: 15 — компрессор; 16 — ресиверы; П — регулятор Давления «после себя»; 18 — фланцевое соединение с заглушкой.

Для удаления кислых примесей из топочных газов рационально использовать сбросные щелочные воды после регенерации анионитцых фильтров, после которых при отмывке идет раствор со средней концентрацией свободной щелочи 1%, или 10 кг/м3. Для обеспечения надежного удаления углекислоты необходимо в продувочной воде после десорбера иметь избыток свободной Щелочи не менее 0,1%. В этих условиях удаление углекислоты протекает по реакции

На 44 г С02 расходуется 80 г свободной щелочи, т. е. 1 м3 щелочного раствора концентрацией 1% связывает 5 кг С02 или обеспечивает получение 11,5 м3 азота. Таким образом, для обеспечения работы азотной установки производительностью 100 м3/ч потребуется 8,75 м3/ч щелочного раствора.
Потребность в азоте для электростанции с энергоблоками 500 или 800 МВт по расчету Теплоэлектропроекта составляет 150—300 тыс. м3/год. Среднечасовая производительность источника азота должна составить 25—45 м3/ч. При коэффициенте использования установки до 0,5 вышеуказанную потребность может обеспечить азотная установка производительностью· 100 м3/ч при сооружении на электростанции ресиверов достаточной вместимости для создания запасов, используемых при останове мощного энергоблока.
Принципиальная технологическая схема установки для получения технического азота из топочных газов показана на рис. 4-16. Реактор (рис. 4-17), предназначенный для удаления из газов остаточных количеств кислорода на слое полукокса (фракция 10—40 мм), представляет собой цилиндрический аппарат с колосниковой решеткой. Очищаемый газ с температурой не менее 650°С подводится под колосник и после очистки отводится из верхней части реактора. Для установки производительностью до 150 м3/ч (по азоту) реактор имеет диаметр 900 мм.

Рис. 4-17. Реактор.
/ — люк для сброса золы; 2 — вход топочных газов: 3 — колосниковая решетка; 4 — люк для разгрузки; 5 — выход очищенных газов; 6 — бункер запаса восстановителя; 7 — теплоизоляция.

Высота слоя полукокса в реакторе должна быть не менее 2000 мм, иначе при форсированной работе реактора и одновременном нарушении режима горения в топке (увеличение концентрации кислорода или снижение температуры газов) не будет обеспечено надежное удаление кислорода. Для пылеугольных электростанций при содержании в топочном газе 4,5% кислорода с 1 м3 газа в реактор поступает 64,3 г кислорода. Принимая концентрацию кислорода на выходе из реактора равной 0,1%, получаем, что в реакторе из 1 м3 газа удаляется 62,9 г кислорода. Следовательно, 1 кг полукокса позволяет очистить от кислорода примерно 41 м3 топочного газа. Для газомазутных электростанций, имеющих меньшее содержание кислорода в отбираемых из котла топочных газах, расход полукокса меньше. При производительности азотной установки 100 м3/ч часовой расход полукокса для исходного содержания кислорода в газе 4,5% составит 3 кг, а для газомазутной электростанции — около 1,25 кг.
После реактора и зольника газ поступает на эжектор. Эффективность и скорость химических процессов, протекающих в камере смешения, определяется многими факторами, главные из которых: соотношение расходов газ — жидкость в эжекторе; время контакта в камере смешения; поверхность контакта смеси газ — жидкость; избыток щелочи над стехиометрическим соотношением и температура газожидкостной смеси.
Эжектор эффективно смешивает щелочной раствор с газом, обеспечивая надежное и глубокое удаление из газов углекислоты и других кислых примесей. Кроме того, эжектор обеспечивает сжатие очищенного азота до 0,7—1,0 кгс/см2, что позволяет использовать азот непосредственно с установки для консервации оборудования.
Установка снабжена необходимым количеством контрольно-измерительных приборов, и работа ее автоматизирована. При нарушении или отклонении от регламентированного режима работы установки автоматически подается сигнал, дублируемый сигналом на щите начальника смены химического цеха. Это обеспечивает надежное получение технического азота, не загрязненного примесями кислых газов и кислородом. Технология, принятая для получения технического азота, не позволяет удалять из него примеси окиси углерода и окислов азота, однако эти газы присутствуют в очень незначительных количествах и никак не влияют на коррозионные свойства защитной атмосферы, создаваемой полученным на установке техническим азотом.
Создание на блочных электростанциях подобных установок решает проблему защиты металла от коррозии при кратковременных простоях оборудования. Себестоимость азота, получаемого из топочных газов, в 10—15 раз меньше, чем азота, получаемого на типовых установках. Капитальные затраты на ее сооружение составляют 12— 13 тыс. руб. против 300 тыс. руб. для типовой установки. Обслуживает азотную установку один человек.