Особенности водно-химических режимов барабанных котлов свд

Кроме энергоблоков СКП в энергетике России работает большое количество блоков докритических параметров мощностью до 200 МВт, оснащенных барабанными котлами с естественной циркуляцией. Давление пара после пароперегревателя у таких котлов составляет 13,8 МПа (котлы сверхвысокого давления) или 9,8 МПа (котлы высокого давления), а температура пара- 545⁰С.

Водно-химический режим барабанных котлов СВД с давлением пара в барабане 15,5 МПа обеспечивается:

- наличием обязательного обескремнивания добавочной воды, происходящего в анионитных фильтрах схемы полного обессоливания (Н1-ОН1-Н2-Д-ОН2);

- промывкой насыщенного пара питательной водой в паропромывочном устройстве котла;

- фосфатным режимом обработки котловой воды, который регламентируется ПТЭ /6/;

- наличием гидразинно-аммиачной обработки питательной воды для уменьшения коррозии тракта ПВД.

При современных методах обессоливания добавочной воды и допустимых значениях присоса охлаждающей воды в конденсаторе жесткость питательной воды уже не является определяющим показателем организации ВХР для этих котлов. Основным компонентом примесей питательной воды, определяющим надежность ВХР, является содержание железооксидных соединений, как в истинно растворенном, так и в дисперсном состоянии. Исходя из этого, оптимальный ВХР котла СВД обеспечивается: снижением уноса железооксидных соединений с паром, использование продувки для выведения их из котла, защитой поверхностей нагрева от коррозии и наводороживания.

ПТЭ для котлов СВД предусматривают в качестве внутрикотловой обработки воды только фосфатирование. В то же время известно, что преимущество фосфатного ВХР для котлов ВД и СВД (заключающееся в предотвращении кальциевого накипеобразования) проявляется только при значительном повышении присосов в конденсаторе. При высоких температурах воды и значительных тепловых нагрузках, характерных для ВД и СВД, ионы РО₄ проникают в кристаллическую решетку защитной пленки магнетита и замещают атомы кислорода. Это приводит к разрыхлению пленки и способствует развитию коррозии с проникновением в металл выделяющегося водорода. Таким образом, при высоких и сверхвысоких давлениях имеет место новый вид разрушения котельных труб, который не наблюдается в котлах НД и СД. Разрушения носят хрупкий бездеформационный характер и сопровождаются незначительным утончением стенки трубки. Причиной их является проникновение коррозионного водорода в металл труб в результате нарушения защитной пленки магнетита (наводороживание стали), которое происходит особенно интенсивно при нестабильных тепловых режимах /1/.

Кроме того, применение фосфатного ВХР при ВД и СВД вызывает образование малотеплопроводных пористых железофосфатных отложений, вызванное резким снижением растворимости всех натриевых солей ортофосфорной кислоты при температурах воды более 250⁰С. Дозируемые фосфаты переходят в отложения на трубах, и необходимый избыток в котловой воде поддержать не удается. При снижении нагрузки котла или его останове наблюдается обратный процесс – фосфаты с поверхности труб возвращаются в котловую воду. Щелочность воды резко повышается, что приводит к межкристаллитному охрупчиванию стали.

Таким образом, применение фосфатного ВХР в котлах ВД и СВД оправдывает себя только при значительных присосах охлаждающей воды и питании котла водой со значительным добавком химочищенной воды. Это побуждает искать новые водно-химические режимы для этих котлов. На зарубежных блоках широко используют безреагентный или бесфосфатный ВХР, при котором необходимые значения рН котловой воды обеспечиваются дозированием в барабан щелочи NaOH в сочетании с гидразинно-аммиачной обработкой КПТ/1/. При этом происходит уплотнение защитной пленки на поверхности труб за счет образования в воде гидрокомплексов железа. Однако использование NaOH в качестве единственного реагента не предотвращает образование кальциевых накипей, поэтому за рубежом этот режим применяется на ТЭС, оснащенных конденсаторами с титановыми трубками или конденсатоочисткой.

Заслуживает внимания комплексонно-щелочной режим, который проходил опытное применение на некоторых отечественных ТЭС с котлами СВД /1/. С увеличением давления до 15,5 МПа происходит снижение термической стойкости комплексонатов кальция, выводимых из котла с продувкой, что увеличивает вероятность образования на трубах отложений. Это делает невозможным применение комплексонного режима с дозированием только одного трилона Б. Однако прочность комплексонатов кальция можно увеличить путем повышения рН котловой воды до значений (10,0-10,4), что достигается совместным дозированием в барабан котла четырехзамещенной соли ЭДТУ с едким натром. При ведении комплексонно-щелочного режима общая толщина и пористость внутритрубных отложений оказывается меньше чем при фосфатном, а теплопроводность выше. Новая защитная пленка магнетита, равномерно покрыва­ющая как обогреваемые, так и необогреваемые поверхности, состоит из двух слоев, в которых полностью отсутствует шлам. Освоение этого режима позволило значительно удлинить межпромывочный период для удаления с труб железооксидных отложений Высокие защитные свойства новой пленки сохраняются и в процессе стоянки котла, что позволяет отказаться от специальных мер по консервации, во время вывода его из эксплуатации.

Однако комплексонный ВХР требует более высокой культуры эксплуатации, чем фосфатный. Передозировка реагента при снижении нагрузки котла недопустима из-за опасности коррозии. Другой важной особенностью комплексонного режима является обеспечение необходимой величины выпара деаэратора, с которым из питательной воды удаляются газообразные продукты распада комплексонатов. Уносимые с паром из котловой воды, они частично растворяются в конденсате и далее попадают в питательную воду. Повышение их концентрации в котловой воде может стать причиной интенсификации коррозии труб.