Химические «перекосы» в котловой воде

Одним из недостатков барабанных котлов без ступенчатого испарения, изготовляемых большинством зарубежных фирм, является наличие в них неорганизованных химических «перекосов» качества котловой воды по ширине топки (по длине барабана).

У нас в стране все котлы высокого давления изготовляются в варианте со ступенчатым испарением. Конструкция этих котлов создает в их котловой воде организованные химические «перекосы» по длине барабана. Часть обоих боковых экранов (4–6 % от общей поверхности экранов) выделяется в так называемые «солевые отсеки», где общее солесодержание котловой воды за счет их непрерывной продувки поддерживается на уровне в 5–6 раз выше, чем в остальных контурах котла, образующих «чистый отсек».

Наличие ступенчатого испарения создает в котле организованный проток котловой воды по длине чистого отсека (от середины барабана к его обоим торцам). Это препятствует созданию зон местного концентрирования котловой воды в какой-либо части ее по длине барабанов.

Однако и такое конструктивное решение полностью не гарантирует персонал от возникновения локальных зон ненормальной работы котлов при нарушении штатных условий их эксплуатации.

Проиллюстрируем это положение описанием трех случаев из практики.

Случай 1. В начале семидесятых годов на одной из ТЭЦ Белорусэнерго с котлами ТМ-84 на участках экранных труб в чистом отсеке котла с максимальным теплонапряжением имели место железо-фосфатные отложения, а под ними протекала интенсивная язвенная коррозия.

Для снижения относительной щелочности котловой воды до пределов норм ПТЭ на ТЭЦ при режиме форматирования использовалась смесь тринатрийфосфата и гексаметофосфата натрия (ТНФ и ГМФ).

С привлечением ЦКТИ были проведены некоторые исследования и, в частности, проверена интенсивность коррозионных процессов в экранных трубах по длине барабана котла с определением содержания водорода в насыщенном паре (из пяти точек по длине барабана).

Изучению были подвергнуты два режима фосфатирования: с использованием и без использования гексаметафосфата натрия (ГМФ).

Результаты опытов оказались неожиданными:

- при использовании ГМФ содержание водорода в паре по всем точкам контроля возрастало примерно в три раза (с 2 до 6 мкг/дм³);

- при обоих режимах наблюдался существенный химический «перекос» содержания водорода в паре по длине чистого отсека с правой стороны котла, содержание водорода в паре фиксировалось примерно в два раза выше, нежели с левой стороны.

Было рекомендовано прекратить использование ГМФ на ТЭЦ и обратить внимание на организацию топочного процесса в правой части топки.

Случай 2. На одной из ГРЭС Урала с котлами аналогичной конструкции Г.П. Сутоцкий обратил внимание на тот факт, что почти на всех котлах производят непрерывную продувку лишь по одному солевому отсеку.

Во втором солевом отсеке концентрация солей росла весьма медленно и продувка с этой стороны котла практически не требовалась.

По опыту прошлых лет Г.П. Сутоцкий предположил, что в топках котлов на ГРЭС имеются существенные тепловые «перекосы», не улавливаемые средствами теплотехнического контроля.

С привлечением Уралтехэнерго была произведена соответствующая наладка топочного режима котла. При этом было организовано введение топочного процесса по показателям степени концентрирования солей в солевых отсеках.

Согласно этому режиму, из обоих солевых отсеков была организована равномерная продувка (примерно 0,5 %) по показаниям двух индикаторов расхода продувочной воды.

Режим работы горелок регулировался согласно анализам котловой воды по показателям концентрации солей, которые стремились поддерживать одинаковыми с обеих сторон котла.

Проведенное мероприятие дало положительный эффект.

На котлах существенно сократились случаи выхода из строя экранных труб, работавших ранее с повышенным теплонапряжением.

Случай 3. В середине восьмидесятых годов на одной из ТЭЦ Ленэнерго с турбинами Т-100, ранее у аналогов которых на ТЭЦ Мосэнерго были обнаружены повреждения лопаток, связанные с качеством пара, НПО ЦКТИ изучал возможность неповторения подобной ситуации. Качество «среднего» пара, выдаваемого котлами данной ТЭЦ Ленэнерго, находилось в пределах норм ПТЭ.

Было предпринято, однако, углубленное исследование качества пара из нескольких точек одного из котлов по длине барабана с использованием высокочувствительного хлоридомера конструкции ЦКТИ-ЛТИ.

Во всех исследованных точках качество пара было вполне удовлетворительным (содержание хлоридов меньше 5 мг/дм³).

Исключением являлась одна из точек в середине барабана котла, где концентрация хлоридов в серии последовательных анализов выходила за пределы 20 мкг/дм³.

При остановке котла и вскрытии его барабана было обнаружено, что у двух циклонов сепарационного устройства на участке, близком к точке отбора насыщенного пара, были сорваны колпаки.

Данный случай подтверждает необходимость на всех котлах, кроме систематической проверки «среднего» качества насыщенного пара, также осуществлять его периодические анализы из нескольких точек по длине барабана.