книги из ГПНТБ / Субботина, Н. П. Водный режим и химический контроль на тепловых электростанциях

ф о с ф а т н о г о р е ж и м а котловой воды. Первый поло­ жительный опыт в этом направлении был получен в па­ рогенераторах со ступенчатым испарением, когда фос­ фаты вводили не в первую ступень, как это обычно де­ лается, а в солевые отсеки. При этом в первой ступени

тательной воды концентрации ионов накипеобразовате-

ваются, опасность кальциевого накипеобразования пре­ дупреждают фосфатированием.

Имеются положительные результаты опробования бесфосфатного режима также и в парогенераторах без ступенчатого * испарения, питающихся водой высокого качества. Так как при длительной работе ТЭС не исклю­ чены случаи ухудшения качества питательной воды изза присосов в конденсаторах, сетевых подогревателях и неполадок в работе водоподготовительного оборудова­ ния, устройства для ввода и дозирования раствора фос­ фатов предусматриваются для всех барабанных пароге­ нераторов. При бесфосфатпом режиме установка для фосфатирования котловой воды должна постоянно нахо­ диться в рабочем состоянии и быть готовой к пуску в любой момент, когда в этом возникнет необходимость. При ухудшении качества питательной воды от бесфос­ фатного режима переходят к одному из рассмотренных ранее режимов фосфатирования котловой воды. Бесфос­ фатный режим к настоящему времени не является до­

в конце зоны испарения всегда образуются отложения, содержащие соединения кальция и магния. Чтобы уменьшить скорость образования этого вида отложений, к питательной воде прямоточных парогенераторов предъ­ являются весьма высокие требования (см. § 8-3). Огра­ ничиваются общая жесткость, кремнесодержание, общее содержание ионизированных примесей, среди которых всегда есть ионы, участвующие в образовании типичных

220

накипей —CaS04 , Са(ОН) 2 , Mg(OH) 2 > CaSi03 . Накоп­ ление отложений, содержащих соединения кальция и магния, при выполнении норм качества питательной воды происходит медленно; ухудшение качества пита­ тельной воды ведет к ускорению загрязнения поверхно­ стей нагрева. Так как в парогенераторе нельзя допу­ скать накопления таких количеств отложений, которые приводили бы к перегреву металла, то при эксплуатации прямоточных парогенераторов .возникает необходимость периодического удаления образовавшихся отложений.

Основным мероприятием по удалению отложений из

в а ем о с т и о т л о ж е н и й . Эта технологическая харак­ теристика зависит одновременно от состава накипи и ее толщины. Как правило, отложения в переходной зоне бывают смешанными. В них наряду с соединениями кальция и магния содержатся окислы железа, металли­ ческая медь, Na2SO/t. Если смешанные отложения состо­

в водорастворимые компоненты, то водные промывки оказываются весьма эффективными. Благодаря раство­ рению основных компонентов отложений частицы окис­ лов железа, не будучи скрепленными непосредственно с поверхностью металла, легко смываются с нее потоком промывочной воды. Если смешанные отложения состоят в основном из окислов железа, а соединения кальция, магния и натрия лишь вкраплены в них, то при водных промывках происходит смыв лишь части поверхности от­ ложений на различную глубину. Нерастворимые в воде окислы железа преграждают контакт воды с раствори­ мыми соединениями, находящимися в глубине слоя. В оставшемся после промывки слое отложений процент нерастворимых соединений увеличивается. Изучение хи­ мических процессов, совершающихся при' промывках поямоточных котлов, проводилось Н. Г. Пацуковым, Ю. О. Нови и позже В. А. Таратутой. Ими же были раз­ работаны технологические схемы промывок и практиче­ ски осуществлены промывки на многих эксплуатацион­ ных агрегатах.

Для обеспечения вымываемое™ отложений при эксплуатации прямоточных парогенераторов рекомен-

221

дуется не накапливать смешанные отложения толщиной более 0,2 мм.

Количество отложении, которое может быть накоплено в паро­

всему агрегату, либо к 100 т/ч номинальной его производительности.

По эксплуатационным данным для парогенераторов с вынесенной

Энергоблоки с прямоточными парогенераторами сверх- •крнтического давлений обычно оборудуются 100%-ной конденсатоочпсткой, в технологической схеме которой предусматривается глубокое обессоливание всей пита­ тельной воды, т. е. турбинного и других конденсатов, и добавочной воды, поступающей с водоподготовительной установки. В этих условиях при нормальной работе фильтров конденсатоочистки качество питательной воды по общему солесодержанию и общей жесткости обеспе­ чивается весьма высоким, и отложения, содержащие кальций и магний, образуются в парогенераторе очень медленно. Водными промывками, которые выполняются при пусках парогенератора, эти отложения удаляются практически полностью.

8-2. ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ЖЕЛЕЗООКИСНЫХ

ИМЕДНЫХ НАКИПЕИ

Вцелях уменьшения железоокнсного накипеобразо- ва-иия содержание продуктов коррозии железа в пита­

тельной воде парогенераторов строго ограничивается (см. § 8-3). Для выполнения норм качества питательной воды по продуктам коррозии требуется налаживать хо­ рошую работу-деаэраторов; обрабатывать питательную воду аммиаком и гидразином; удалять из парового прост­ ранства подогревателей газы; защищать баки, деаэра­ торы, фильтры и трубопроводы водоочистки антикорро­ зионными покрытиями; периодически удалять окислы железа из ионитных фильтров, т. е. осуществлять боль­ шой комплекс мероприятий по борьбе с коррозией всего оборудования ТЭС, соприкасающегося с паром и водой. Содержание продуктов коррозии в питательной воде является показателем эффективности всех усилий в этом направлении,

222

Ё питательной воде присутствуют обычно разнооб­ разные окислы: это магнетит — Р'ез04 , гематит — a-Fe2 03 , их гидратированпые формы Ре(ОН) 2 , Fe(OH)3, FeOOH и т. д. Количественные соотношения между отдельными формами окислов зависят от температуры воды, рН и окислительно-восстановительного потенциала системы. В питательной и котловой воде барабанных парогенера­ торов концентрация окислов железа обычно превышает растворимость этих труднорастворимых соединений, по­

Хотя механизм осаждения твердой фазы на поверхно­ стях нагрева остается до настоящего времени мало изу­ ченным, однако известно, что по склонности осаждаться на обогреваемых поверхностях металла отдельные фор­ мы окислов железа различаются между собой. Так, ча­ стицы магнетита легче налипают и удерживаются на поверхности, чем частицы гематита; металлическое же­ лезо является типичным «неприкипающим» шламом.

Исходя из указанных иаблюдений Н. Н. Манькиной (ВТИ) был предложен способ предотвращения железоокисных накипей путем восстановления окислов железа гидразином N2H4 до металлического железа, частицы которого остаются 1 в объеме воды в виде шлама и мо­ гут быть удалены из барабанных парогенераторов пери­ одической продувкой.

В работах ВТИ (Е. Ю. Кострикиной) была показана термодинамическая возможность взаимодействия гидра­ зина с окислами железа по реакциям, при которых .на­ ряду с закисью железа образуется также и металличе­ ское железо:

1 Длительное существование чрезвычайно размельченного метал­ лического железа в котловой воде при высокой температуре невоз­ можно вледствие протекания реакции:

Fe + Н2 0—-KFeO+Ы2 ; 3FeO + Н 2 — * - F e 3 0 4 + Н 2 .

Термодинамически устойчивым окислом является в этих условиях магнетит. Таким образом, действие гидразина может быть объясне­ но, по-видимому, нарушением связи между окислами, что и разру­ шает образующиеся железоокисные отложения. (Прим. ред.)

223

Применявшаяся ранее обработка питательной воды гидразином была нацелена лишь на предотвращение кислородной коррозии путем связывания следов раство­ ренного кислорода, остающегося после термической деа­ эрации. Количество дозируемого ,в питательную воду гидразина рассчитывалось по реакции (8-11) соответст­ венно остаточным концентрациям 0 2 в деаэрированной воде:

После того как гидразинная обработка воды стала успешно применяться для предотвращения железоокисного накппеобразования, проводились тщательные иссле­ дования скорости реакций взаимодействия N2H4 с при­ месями питательной воды. Эти исследования показали, что гидразин весьма быстро реагирует с окислами не только железа, но и меди:

В условиях, характерных для питательной и котловой воды, значительная часть N2H4 успевает вступить в ре­ акции с окислами железа и меди, прежде чем завер­

вредных примесей, поступающих в рабочую среду основ­ ного цикла ТЭС. Вместе с другими легколетучими при­ месями N 2 удаляется из цикла при отсосе газов из кон­ денсатора турбины и подогревателей, уходит с выпаром из деаэраторов.

В «астоящее время гидразинная обработка воды в целях предотвращения железоокисного и медного на­ кппеобразования широко применяется в барабанных парогенераторах высокого, сверхвысокого, а также сред­ него давления. По данным ВТИ, для предупреждения образования этих видов накипей необходимо в котловой воде поддерживать постоянно избыток гидразина около

224

'Подачу гидразина в питательную воду рассчитывают,

гидразина в воде на входе в водяной экономайзер под­

держивают «а уровне 0,05—0,10 мг/кг.

Гидразин взаимодействует не только с той частью продуктов коррозии железа, которая находится во взве­ шенном состоянии в объеме воды, но и с теми окислами, которые находятся на поверхностях оборудования пи­ тательного тракта и поверхностях нагрева парогенера­ тора. Чем больше окислов железа «а этих поверхностях, тем больше должны быть дозы гидразина. При подаче гидразина в питательную воду вынос окислов железа из питательного тракта в парогенератор в этом случае воз­ растает. Не исключено, что даже при увеличенных до­ зах гидразина он может израсходоваться в питательном тракте полностью, не дойдя до парогенератора. В подоб­ ных условиях процессы железоокисного накипеобразо­ вания в парогенераторе могут усилиться. Учитывая эту опасность, начинать гидразинную обработку питатель­ ной воды рекомендуется на чистом оборудовании после проведения водных и химических промывок, или дозиро­ вать его в двух точках, т. е. также и перед котлом.

В качестве реагентов для гндразинной обработки воды бара­ банных парогенераторов применяют гидразингидрат N2H4 • НгО и гидразинсульфат N2H,, • H 2 S0 4 . При использовании солевых форм гидразина происходит обогащение питательной воды соответствую­ щими анионами. В случае регулирования температуры перегретого пара впрыском питательной воды, чтобы предотвратить увеличение солесодержания пара, следует пользоваться только гидразингидратом.

Для удаления шлама из парогенераторов с проду­ вочной водой предусматривается, кроме непрерывной продувки, также и периодическая, которая выполняется из нижних коллекторов экранов. Режим периодической продувки устанавливается на основе эксплуатационных наблюдений за концентрацией продуктов коррозии в котловой воде в нижних точках циркуляционных кон­ туров. Чем больше содержание шлама в котловой воде, тем чаще должны выполняться периодические продувки

226

тельный опыт применения реагентов на основе этилендиаминтетрауксусной кислоты (сокращенно ЭДТУ). Для барабанных парогенераторов рекомендуется применять двунатриевую соль ЭДТУ, получившую в СССР назва­ ние трплона Б.

С нонами кальция, магния, меди, цинка и железа трилон Б образует комплексные соединения (комплексонаты), хорошо растворимые -в воде. Взаимодействие с ионами металлов происходит так, что независимо от валентности металла на атом его расходуется молекула •кислоты.

В присутствии трнлона Б в котловой воде предотвра­ щается образование как накипи, так и шлама. Уже имевшаяся накипь с переходом на режим трилонирования постепенно растворяется. В связи с большим моле­ кулярным весом трплона Б (он равен 336) расход реа­ гента на обработку воды получается значительным и тем большим, чем больше концентрация примесей в пи­ тательной воде. При пока еще высокой стоимости трп­ лона Б считается целесообразным [Л. 8-3] применять трилонную обработку котловой воды лишь при питании парогенераторов .водой высокого качества.

Термическая устойчивость трилопа Б невысока. Его разложение начинается при температуре 150°С. Комплексонаты кальция, магния, меди и железа несколько более устойчивы, но также претерпевают термическое разложение. Состав комплексных соединений, находя­ щихся в котловой воде парогенераторов различных дав­ лений, пока изучен недостаточно.

В прямоточных парогенераторах, где отсутствует воз­ можность выведения примесей с продувкой, основным способом уменьшения железоокисного и медного накипеобразования является .всемерное сокращение поступ­ ления продуктов коррозии с питательной водой. Помимо мер, направленных на уменьшение приноса окислов же­ леза и меди питательной водой и ее составляющими, о которых упоминалось ранее, на 'блоках с прямоточны­ ми парогенераторами применяют очистку части или всего потока турбинного конденсата от продуктов кор­ розии и других примесей. По сравнению с барабанными парогенераторами требования к питательной воде пря­ моточных парогенераторов по содержанию продуктов коррозии выше.

Опыт эксплуатации мощных энергоблоков с прямо-

228

точными парогенераторами показывает, что нарушения норм качества питательной воды по содержанию про­ дуктов коррозии бывают чаще, чем по другим показа­ телям. Периодическое повышение концентраций продук­ тов коррозии железа и меди в питательной воде сопро­ вождается их осаждением в парогенераторе и турбине Железоокисное накипеобразование в парогенераторах сверхкритического давления наблюдается даже при со­ блюдении норм качества питательной воды, особенно в случаях, когда парогенераторы работают на мазуте.

8-3. НОРМИРОВАНИЕ ЧИСТОТЫ ПИТАТЕЛЬНОЙ И КОТЛОВОЙ ВОДЫ

Так как образование накипей в парогенераторах, коррозионные процессы и заносы проточной части тур­ бин обусловлены примесями, находящимися в воде и поступающими из нее в пар, то для замедления или пол­ ного предотвращения этих процессов необходимо огра­ ничить до минимума концентрации одних примесей и повысить концентрации веществ, специально вводимых в рабочую среду. Перечень предельно допустимых кон­ центраций вышеуказанных примесей составляет содер­ жание н о р м к а ч е с т в а в о д ы и п а р а .

Т а б л и ц а 8-1

Нормы качества питательной воды прямоточных парогенераторов по ПТЭ (1968 г.)

Параметры пара

229