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

коррозии и образования различного вида отложений. Определение количества и состава отложений, взятых во время остановов оборудования с вырезанных образ­ цов труб экранов, пароперегревателей снятых с рабочих и направляющих лопаток турбин, позволяет судить об эффективности ведения водного режима за предшеству­ ющий период.

Визуальные осмотры, несмотря на их очевидную по­

водного режима на работающей установке, когда воз­ можность «заглянуть внутрь» полностью исключена, остается другой путь наблюдения за протеканием отдельных физико-химических процессов — следить за изменением концентраций тех примесей в рабочей среде, которые могут участвовать в этих процессах.

Химический контроль рабочей среды на разных участ­ ках пароводяного тракта призван характеризовать фак­ тическое состояние водного режима и его соответствие или размеры отклонений от действующих норм. Как известно, нормы качества пара, питательной и котловой воды содержат перечень определенных показателей, их принято называть нормируемыми, с указанием пределов, в которых может изменяться величина каждого показа­ теля.

Для того чтобы иметь представление о фактиче­ ском качестве пара и воды на всех участках пароводя­ ного тракта, для которых установлены нормы, необходи­ мо отбирать пробы рабочей среды и систематически выполнять соответствующие анализы. Такой повседнев­ ный контроль называют э к с п л у а т а ц и о н н ы м и л и т е к у щ и м х и м и ч е с к и м к о н т р о л е м .

Определение нормируемых показателей является ми­ нимально необходимым, но не всегда достаточным для того, чтобы установить причины возникновения тех или иных нарушений водного режима. Когда с помощью эксплуатационного химического контроля зафиксировано отклонение качества воды или пара от действующих норм, прежде всего необходимо установить причины такого отклонения. Только определив эти причины, мож­ но принять меры по их устранению и упорядочить водно-' химический режим того участка, где наблюдается его отклонение. Не следует думать, что только средствами

270

химического контроля можно вскрыть причины наруше­ ний водного режима. Для этого используются и другие виды контроля, в частности за температурой и давлени­ ем рабочей среды, режимными факторами работающего Оборудования и т. п. В сочетании с другими видами кон­ троля химический контроль шризван помочь выяснению причин нарушений водного режима теплоэнергетической установки.

Таким образом, определение качества отдельных потоков пара и воды в работающем оборудовании, качества и количества реагентов, вводимых в контуры установки, химического состава отложений, образовав­ шихся в аппаратуре, все это служит разрешению второй основной задачи организации химического контроля — выявлению различных неполадок и дефектов водного режима.

Не менее важные задачи возлагаются на химический контроль при проведении консервации оборудования, при водных и химических промывках, ири наладке и ре­ жимных испытаниях нового или модернизированного оборудования. Контроль за проведением водных и хими­ ческих промывок имеет целью наблюдение за ходом промывки, правильностью осуществления принятой тех­ нологии, за эффективностью удаления отложений и кор­ розией металла под действием моющих реагентов. При первом пуске энергоблоков качество питательной воды обычно не отвечает требованиям пло содержанию продук­ тов коррозии и кремнекислоты. Трудности, связанные с качеством питательной воды, нужно свести к миниму­ му, чтобы добиться сокращения общего срока пускового периода. Последний при неблагоприятных условиях мо­ жет сильно затянуться. В пусковой период необходимо усиление химического контроля по сравнению с тем, ко­ торый -проводится при нормальной эксплуатации уста­ новки.

Для решения рассмотренных выше основных задач химического контроля водного режима необходимо опи­ раться на принципиальную схему химического контроля, которая должна учитывать особенности оборудования и условия его эксплуатации. Чтобы правильно построен­ ная схема химического контроля могла 'быть реализова­ на на практике, она должна быть обеспечена всеми необходимыми средствами ведения химического кон­ троля.

271

11-2. СОДЕРЖАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Содержанием принципиальной схемы химического контроля является совокупность сведений о точках отбо­ ра проб, графике отбора, объеме контроля и методах

определяемых показателей качества рабочей среды. Как уже отмечалось в § 11-1, в объем контроля всегда вклю­ чаются все нормируемые показатели. Если бы это было не так, то регламентирование не вошедшего в объем контроля показателя не имело бы смысла. Отклонение водного режима по этому показателю оставалось бы неизвестным и не могло бы быть скорректировано суще­ ствующими способами. Те показатели, которые не входят в нормы, но наблюдение за которыми может 'быть полез­ ным с точки зрения расширения или уточнения пред­ ставлений о характере протекания физико-химических процессов и влияния на эти процессы режимных усло­ вий, называются к о н т р о л и р у е м ы м и . К числу контролируемых относят также показатели, которые не вошли в перечень нормируемых лишь потому, что для них не установлены количественные пределы из-за от­ сутствия методов воздействия на величину этих показа­ телей. Перечень нормируемых показателей остается неизменным на протяжении всего периода действия норм водного режима и может быть изменен только при пере­ смотре этих норм. В отличие от нормируемых показате­ лей перечень контролируемых показателей не остается постоянным во времени. Он расширяется или, наоборот, сужается в соответствии с конкретно поставленными задачами получения информации, которая необходима в оперативных целях или служит накоплению статисти­

пробы из аппарата или трубопровода с необходимыми приспособлениями для отбора. Так как процесс взятия пробы рабочей среды высоких параметров связан со снижением температуры и давления, то в число таких приспособлений входят холодильники, дроссельные устройства, арматура, соединительные линии и специаль­ ные зонды, с помощью которых проба попадает в пробо-

272

устройств зависит представительность отбираемой пробы как в отношении контролируемого объекта, так и 'конт­

в пробе совпадают со средней их концентрацией в конт­ ролируемом объекте. Техника отбора проб должна по возможности исключать 'причины, вызывающие наруше­ ние представительности проб.

Г р а ф и к к о н т р о л я устанавливает периодичность взятия проб .на анализ. Он разрабатывается исходя из характера изменения концентрации примесей в контро­ лируемой среде и целевого назначения химического конт­ роля. Когда концентрация примесей может изменяться весьма быстро или ее повышение таит угрозу серьезных нарушений водного режима, целесообразно иметь непре­ рывный контроль. Для осуществления непрерывного химического контроля необходимо иметь автоматически действующие приборы-анализаторы.

Вполне обоснованным является, например, применение непре­ рывного контроля за турбинным конденсатом для того, чтобы свое­ временно обнаружить аварийный присос охлаждающей воды, кото­ рый может наступить в любой момент времени. Брать же несколько раз пробы раствора фосфата натрия, который находится в расход­ ном баке, нет никакой необходимости; достаточно взять пробу одно­ кратно, чтобы проверить концентрацию раствора после того, как он приготовлен. График контроля в этом и подобных случаях, очевид­

в основном'•унифицированы. Единообразие методов обес­ печивает получение 'более надежной и сопоставимой ин­

Для выполнения анализов весьма чистых продуктов, какими являются насыщенный и перегретый пар, пита­ тельная вода, обессоленная вода, турбинный и другие конденсаты, нужны не только аналитические методы вы­ сокой чувствительности, но и высокая техническая куль­ тура. Последняя предполагает, во-первых, высокий уро­ вень химической грамотности персонала, выполняющего эти анализы, и, во-вторых, определенный технический комфорт в химической лаборатории. В тесном, плохо

273

вентилируемом помещении лаборатории без надлежаще­ го оснащения приборами, посудой и реактивами нельзя надежно обеспечить 'проведение контроля водного режи­ ма современных тепловых электростанций.

По нормам технологического проектирования тепловых электри­ ческих станций и тепловых сетей предусматривается общестанциопная химическая лаборатория площадью 100—200 м2 и экспресслаборатории площадью 20—-10 м- на хпмводоочистке и на территории

энергоблоков, по одной лаборатории на два блока. Общестанциопиая лаборатория осуществляет не только химический контроль водного режима, но также топливного, масляного и газового хозяйства элек­ тростанции. Она же ведет контроль за состоянием атмосферы и за сточными водами станции, контролирует состав воздуха в аппара­ туре, подлежащей осмотру пли ремонту, и т. д. Как правило, пер­ сонал центральной химической лаборатории работает только в дневную смену. Экспресс-лаборатории на хпмводоочистке и на территории энергоблоков работают круглосуточно.

Высота помещения лаборатории должна быть 3—1,5 м. Двери

комнат лабораторий должны открываться наружу. Целесообразно, чтобы окна общестанцнонной лаборатории были обращены на север, особенно в весовой комнате и там, где устанавливаются тптровальные столы. Необходимо, чтобы центральная лаборатория располага­ лась в части здания с минимальными вибрациями и ни в коем слу­ чае на проходе. Для исключения помех от вибрации весы и все чув­ ствительные приборы должны устанавливаться с соответствующей внброизоляцней. Помещения лабораторий должны иметь приточную и бесшумную вытяжную вентиляцию, желательно с агрегатами кон­ диционирования воздуха.

Химические лаборатории должны располагать в до­ статочном количестве лабораторными приборами. Для химического контроля водного режима совершенно необ­

важными условиями надежной работы автоматических

•274

алистами службы КИП и автоматики. Было бы заблуж­ дением думать, что всегда с увеличением количества приборов-анализаторов контроль за водным режимом ста­ новится 'более эффективным. В случае, когда на уста­ новке темного приборов, но они хорошо обслуживаются, информация 'получается более надежной и ценной, чем в случае, когда приборов-анализаторов много, но им не уделяют должного внимания. Получение неточной инфор­ мации, т. е. по существу дезинформации, может повести к неправильным действиям персонала и вызвать наруше­ ния в работе оборудования. В связи с этим нельзя не отметить еще один важный фактор, оказывающий огром­ ное влияние на правильность получаемой иформации. Речь идет о рациональной загрузке персонала, ведущего химический эксплуатационный контроль. В обязанности этого персонала входит выполнение анализов всех отби­ раемых проб; организация, а часто и практический отбор этих проб; составление сводок по результатам контроля; информация дежурного инженера станции (ДИС)овсех нарушениях водного режима; передача указаний обслу­

персонал выполняет изменение дозировки аммиака, гид­ разина, фосфатов ) и т. д.

Столь значительная и очень ответственная загрузка персонала требует времени. Поэтому излишнее, не оп­ равдываемое актуальными задачами эксплуатации коли­ чество аналитических определений, загружая дежурных аналитиков, будет снижать достоверность выдаваемой ими информации. Следует руководствоваться ориенти­ ровочными нормативами времени на аналитические опре­ деления, предложенными ВТИ (табл. 11-1). Расход времени дан в пересчете на одну пробу. Серией считает­ ся .партия проб числом 7-—8. Доставка проб, их охлажде­ ние, выпаривание и фильтрование в указанное время не входят. Нормальной загрузкой персонала предлагается считать загрузку прямой аналитической работой 70%' нормированного времени, т. е. при восьмичасовом рабо­ чем дне 5,6 ч. Остальное время тратится на оператив­ ную работу, рапорт, составление отчетности и т. п.

Для примера можно рассмотреть загрузку сменного аналитика, обязанного за смену выполнить по 15 определений щелочности, жест­ кости, натрия, аммиака, гидразина, кремнекислоты, железа и медч, а также по 5 определений рН, кислорода и проводимости. Подсчи­ таем расход времени на всю эту работу, ориентируясь на данные

275

Для того чтобы отобранная проба была 'представитель­ ной по отношению к какой-либо примеси, необходимо, чтобы на всех 'перечисленных этапах состав ее по опре­ деляемой примеси никак .не изменялся. В отделыных случаях избежать искажения проб при отборе, транспор­ тировании и хранении трудно, но возможно; в ряде слу­ чаев добиться получения представительной пробы обще­ принятыми способами не удается. В подобных случаях при осмысливании результатов анализа очень важно не забывать, что проба, в которой проводилось определе­ ние, ие была вполне представительной.

Очень просто нарушить представительность проб, в которых определяются легколетучие примеси. Из числа нормируемых показателей (см. табл. 6-2,8-1,8-2) такими примесями являются 02 , N H 3 и С0 2 . Как известно, кон­ центрации растворенного кислорода в рабочей среде основного цикла ТЭС очень малы. Если осуществится контакт пробы питательной воды или турбинного конден­ сата, в которой должен определяться кислород, с атмос­ ферным воздухом, то неизбежно произойдет ее загрязне­ ние кислородом. При большом парциальном давлении кислорода в воздухе за весьма короткое время в воде успевает раствориться его довольно много, концентрация

воздуха в imp обо отборном устройстве. Возможными 'местами присоса воздуха .могут быть вентиль; место, где надета соединительная рези­ новая трубка; трещины в 'постаревшей резине. Для получен ня пред­ ставительной пробы 'Присосы воздуха в еробоотборягом устройстве должны быть 'полностью .устранены.

Заполнение сосуда водой должно осуществляться с такой ско­ ростью, чтобы не было перемешивания. При спокойном заполнении склянки верхние слон воды, соприкасавшиеся с воздухом, вытес­ няются нижележащими слоями, которые не были в контакте с воз­ духом. Вода, переливаясь через края внутреннего сосуда, заполняет внешний сосуд, а по наполнении последнего переливается в рако­ вину. После того как через внутренний сосуд пройдет 10-кратный объем воды, не прекращая ее поступенпя, из внутреннего сосуда не быстро вынимают стеклянную трубочку и тотчас же вводят в него растворы реактивов. Для быстрого выполнения этой операции пипет­ ки заполняют реактивами заблаговременно, а чтобы растворы не вытекали, на концы пипеток надевают резиновые трубочки л зажи­ мают их зажимами MQpa. При введении растворов реактивов концы пипеток опускают в горло внутреннего сосуда на глубину 1—2 см.

После того как растворы введены, сосуд быстро закрывают пробкой и только после этого вынимают его из воды и перемешивают содер­ жимое, быстро поворачивая «вниз головой» и обратно. Пробку, ко­ торой закрывают сосуд, перед этим держат под водой, чтобы на ее поверхность не налипали пузыри воздуха. Следующие операции вы­ полняют по выбранной методике определения растворенного кислорода.

Содержание свободной С 0 2 в различных водах ТЭС может быть различным. В случаях, когда концентрация СОг в воде больше равновесной, отвечающей значению парциального давления СОг в воздухе помещения, где отбирается проба, в процессе отбора пробы будет проис­ ходить десорбция СОг из воды в воздух. В результате данные анализа получаются заниженными. В случаях, когда концентрация С 0 2 в воде меньше равновесной, в процессе отбора и титрования проб будет происходить процесс абсорбции газа водой из воздуха. В подобных случаях данные анализа получаются завышенными.

При отборе пробы стеклянную трубочку, опущенную к дну колбы, резиновым шлангом присоединяют к точке отбора. Заполняя колбу водой, дают вытекать воде через короткую трубку. После того как через колбу пройдет 6—7 объемов воды, резиновую трубку, подво­ дящую воду, зажимают зажимом и отсоединяют от точки отбора, а к резиновому отростку на выходе из колбы присоединяют хлоркальциевую трубку, заполненную натронной известью. Для того чтобы в той же колбе произвести титрование, воду сливают до уровня, отвечающего объему 200 мл, ослабляя зажим на резиновом

шланге. .(Опущенная к дну стеклянная трубка и шланг с зажимом при условии, что его длина больше длины стеклянной трубки, обра­ зуют сифон.)

278

медленно. Допускается брать пробы на аммиак без столь строгих предосторожностей, как это делают при отборе проб на Оо или СО2. Тем не менее отобранные пробы на аммиак должны анализироваться сразу же после их взя­ тия. Увеличение времени хранения проб способствует нарушению их представительности^Если делать опреде­ ления N; H3 в помещении лаборатории, где работают с аммиаком, то неизбежно результаты будут получены завышенными.

Изменение концентрации СОг и N H 3 в результате контакта пробы с воздухом может нарушить представи­

водимости, то при анализе вод высокой степени чистоты

представительной. Так, если'в пробе обессоленной воды, пара или конденсата увеличится концентрация С0 2 , то величина рН будет измерена с занижением; если увели­ чится концентрация аммиака, то величина рН будет измерена с завышением. Величина проводимости при