Водный режим энергоблоков сверхкритического давления при пусках в работу из холодного состояния

Вайнман А.Б. , кандидат техн. наук, Малахов И.А. , доктор техн. наук

НИИТЭ Украины — МЭИ

    Рассмотрены особенности и недостатки пусковых водных режимов энергоблоков сверхкритического давления (СКД). Показано, что при пусках таких блоков, работающих на кислородных водных режимах, может создаваться коррозионно-опасное сочетание пониженного качества рабочей среды и высокого содержания в ней кислорода. Изложены рекомендации по совершенствованию таких режимов.

В начало

   Использование изложенных рекомендаций для ТЭС с энергоблоками СКД, работающими на КАВР и НКВР, представляется целесообразным. Однако вводить соответствующие новации необходимо поэтапно

 Коррозионную опасность, обусловленную присутствием в рабочей среде агрессивных органических примесей, необходимо учитывать как при работе энергоблоков [6, 12—17, 18—21], так и в ходе пусковых операций. Именно при пусках содержание в рабочей среде указанных примесей может быть чрезмерно высоким, а в первоначальном конденсате, образующемся в зонах фазового перехода, очень опасным. Поэтому отмывка тракта от органических загрязнений должна быть завершена до набора нагрузки. При отсутствии необходимых приборов авторы [12, 18] предлагают косвенно определять содержание органических соединений и их H коррозионную активность сравнением значении Xв и Xп , а также рНв и рНп. В рабочем режиме рекомендуется считать безопасными в коррозионном отношении следующие значения: Xп\Хв менее 1,1 - 1,15; рНв - рНп <0,15 [12, 18]. Для условий пуска предлагается до набора нагрузки обеспечивать соотношение Xп/Хв < 1.3; рНв - рНп < 0,3.
   Одновременно необходимо подчеркнуть, что разработанная в ВТИ (Н.Н. Манькина) пароводо-кислородная обработка (ПВКО) для очистки тракта преимущественно от железооксидных отложений и пассивации поверхности металла, весьма эффективна и для удаления из контура органических загрязнений

   Накопление отложений в пароводяном тракте энергоблока — процесс длительный, зависящий от многих факторов (наработки, числа пусков, качества теплоносителя, совершенства ВХР, топочного режима, графика электрических нагрузок, длительности простоев и эффективности его консервации, чистоты ремонтного производства и др.). При организации пускового водного режима необходимо учитывать проявление всех указанных факторов, что является важным показателем культуры эксплуатации. Для обеспечения надежной работы энергоблоков роль ВХР в целом и пускового ВХР в особенности должна быть переосмыслена, тем более что большинство энергоблоков СКД исчерпали расчетный ресурс, а многие из них — и парковый, работая с более частыми пусками в маневренных режимах. Некачественные пуски необходимо исключить, исходя из приоритета щадящих режимов пуска и эксплуатации.

   Очередной пуск энергоблока целесообразно подготавливать, начиная с его предшествующего останова и простоя, имея в виду: обеспечение до останова минимальной электропроводности рабочей среды (для минимизации коррозионного ущерба при простое); влажнопаровую отмывку от растворимых отложений проточной части турбины; пароводокислородную очистку в течение останова; максимально возможное дренирование элементов пароводяного тракта; вакуумную осушку пароперегревателя (достаточной продолжительности); эффективную консервацию (при отсутствии ПВКО); недопустимость загрязнения тракта энергоблока как отходами ремонтного производства, так и химическими соединениями (консервантами), которые трудно удалить из тракта энергоблока до его пуска и термолиз которых в ходе пуска может привести к образованию агрессивных продуктов.

   На основании изложенного можно констатировать следующеe:

   при нарушениях либо несовершенстве пускового ВХР металл пароводяного тракта энергоблока СКД в ходе его пусков из холодного состояния может подвергаться существенно большему коррозионному поражению, чем за длительное время работы под нагрузкой;
   коррозионно-опасная ситуация при пусках создается тогда, когда имеется сочетание пониженного качества рабочей среды (ее повышенной электропроводности) и значительного содержания в ней кислорода; присутствие при этом углекислоты существенно усугубляет указанную ситуацию;
   в ходе пуска из холодного состояния происходит длительная отмывка тракта энергоблока от ненормируемых и неконтролируемых органических загрязнений, которая обычно не завершается до набора нагрузки; контроль качества рабочей среды в процессе пусков (до набора нагрузки) недостаточен.

   Приводимые далее рекомендации по минимизации коррозионного поражения металла тракта энергоблоков СКД при пусках в работу из холодного состояния базировались на следующих положениях:

 для энергоблоков СКД кислородсодержащая вода может использоваться при Xв менее 0,3 мкСм/см [2] (по зарубежным нормативам — только при Xв < 0,2 мкСм/см); в таких условиях пуск на недеаэрированной воде безопасен и целесообразен; на большинстве ТЭС СНГ обеспечивать значение Xв не более 0,3 мкСм/см при пусках в работу энергоблоков из холодного состояния не удается: обычно Xв > 0,5 мкСм/см [9] Xв > 1,0 мкСм/см [10]; вопрос о коррозионном ущербе и действиях персонала по его минимизации остается открытым; в качестве компромиссного граничного значения принимается Xв ~ 0.5 мкСм/см [9]; тогда при Xв < 0,5 мкСм/см можно производить пуск на недеаэрированной воде в соответствии с [9]; при Xв > 0,5 мкСм/см осуществлять пуск на обескислороженной воде при Со < 20 мкг/дм , что обеспечивается пусковой деаэрацией (тем самым требования документа [9] не нарушаются, а дополняются).

Возможно, не всегда пусковая деаэрация позволит обеспечить низкое содержание кислорода в питательой воде, но его коррозионно-опасных концентраций при повышенных значениях X в удастся избежать. Однако во всех случаях необходимо принимать меры по достижению тем меньших концентраций О2, (близких к 20 мкг/дм ), чем больше Xв . Ситуация в конденсатной части контура практически не будет отличаться от той, что многие годы наблюдалась при пусках энергоблоков СКД, работавших на прежнем, гидразинно-аммиачном, водном режиме. Пусковая деаэрация позволит также (благодаря удалению углекислоты) повысить значение рН рабочей среды, т.е. понизить ее коррозионную активность. Если этого в условиях НКВР окажется недостаточным (рН < 6,5), то на период пуска потребуется дозировка в тракт энергоблока раствора аммиака. Учитывая коррозионную активность продуктов термолиза органических примесей теплоносителя, необходимо контролировать удаление превалирующей их части из тракта до набора нагрузки.

   Таким образом, до оснащения ТЭС приборами контроля содержания органических соединений и уточнения соответствующих НД рекомендуются следующие временные меры: при значениях электропроводности рабочей среды Xв - 0,5 мкСм/см пуск из холодного состояния энергоблока СКД допускать на кислородсодержащей воде согласно [9]; при Xв > 0,5 мкСм/см — на обескислороженной воде до Со < 20 мкг/дм (благодаря пуско¬вой деаэрации); в ходе пуска при значениях показателя рНв и (или) рНп ниже 6,5 подавать в тракт аммиак с повышением рНв до 8,0...8,5; для энергоблоков, эксплуатируемых на НКВР, прекращать дозировку аммиака при устойчивом значении рНв = рНп > 6,5; до набора нагрузки обеспечивать отмывку тракта от органических загрязнений с контролем значений соотношений: Хп /Xв < 1,3; рНв - рНп < 0,3 (при работе под нагрузкой: Xп/Хв < 1.1 - 1,15; РНв - РНп < 0,15). После достижения значений Xв < 0,3 мкСм/см начинать организованную дозировку окислителя в тракт энергоблока;
   не допускать: включения энергоблока в сеть при недоотмытом тракте; применения для механических фильтров БОУ сульфоугля в условиях хотя бы периодического превышения допустимой температуры среды перед БОУ (более 40 °С); замасливания фильтрующих и ионообменных материалов БОУ; эксплуатации в фильтрах БОУ изношенных ионитов (с выносом в тракт продуктов их деструкции); направления непосредственно в тракт (минуя БОУ) недостаточно чистого конденсата греющего пара из теплообменных аппаратов (х > 0,3 мкСм/см); ремонтного загрязнения теплообменной аппаратуры (в том числе смазочными материалами, использованными при ультразвуковой диагностике.

Список литературы

   1. Гладышев Г.П., Мартынова О.И., Денисов В.Е.    Влияние маневренных режимов на показатели качества воды и пара энергоблоков СКД // Электрические станции. 1989. № 6. С. 16—20.

   2. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. М.: ЗАО «Энергосервис», 2003 (Министерство энергетики Российской Федерации).

   3. Rziha M., Wulf R. Cycle Chemistry in Combined Cycle Units. The Siemens Experiente // ESAA Power Station Chemistry Conference. Newcastle, 1998.

   4. Dausik K. Korrossionschutz im Wasser-Dampf-Kreislauf // VGB Kraftwerkstechnik. 1990. Bd. 70. № 7. S. 608—611.

   5. VGB Richtlinie fur Kesselspeisewasser, Kesselwasser und Dampf von Dampferzeugem iiber 68 bar zulassigem Betriebsiiberdnick // VGB. R450L. 1988, Essen.

   6. Мартынова О.И., Вайнман А.Б. Некоторые проблемы при использовании на блоках СКД кислородных водно-химических режимов // Теплоэнергетика. 1994, № 7. С. 2—9

   7. Временные указания по организации нейтрально-кислородного водного режима на энергоблоках сверхкритического давления. М.: СПО «Союзтехэнерго», 1981.

   8. МУ 34-70-120-86. Методические указания по организации кислородного водного режима на энергоблоках сверхкритического давления. М.: СПО «Союзтехэнерго», 1986

   9. РД 34.37.507-92. Методические указания по организации кислородного водного режима на энергоблоках сверхкритического давления. М.: СПО ОРГРЭС. 1994.

   10. ТИ 34-70-050-86. Типовая инструкция по ведению водно-химического режима энергоблоков сверхкритического давления. М.:СПО «Союзтехэнерго», 1986.

   11. Bursik A. Vergleichende Untersuchungen zum Kondizionierung von Kesselspeisewasser // VGB Kraftwerkstechnik. 1982. Bd. 62. № 1.S. 36—41.

   12. Вайнман А.Б. Опыт применения кислородных водно-химических режимов на энергоблоках СКД отечественных и зарубежных ТЭС // Энергетика и электрификация. 1996. № 6. С. 2—6.

   13. Проблемы термолиза органических веществ в пароводяном тракте ТЭС / Б.Н. Ходырев, В.А. Коровин, С.Д. Щербинина и др. //Энергетик. 1998. № 7. С. 21—23.

   14. Коровин В.А., Щербинина С.Д. Потенциально опасные вещества для оборудования электростанций // Теплоэнергетика. 1999. № 2. С. 48—50.

   15. Верич В.Ф. Исследование эффективности БОУ по качеству первоначального конденсата // Энергетика и электрификации. 1990.№2. С. 10—13.

   16. Пути совершенствования водно-химического режима энергоблоков СКД в системе АО «Свердловэнерго» / Л.Е. Корюкова, А.Ф. Белоконова, Н.А. Белоконова и др, // Теплоэнергетика. 1999. № 7. С. 30—34.

   17. Петрова Т.Н., Мартынова О.И. На IV Международной конференции EPRI по водному режиму тепловых электростанций на органическом топливе (г. Атланта, США) // Теплоэнергетика. 1995. № 11. С. 22—26.

   18. О проблеме коррозионных и коррозионно-механических повреждений металла пароводяного тракта блоков СКД / А.Б. Вайнман, СВ. Яцкевич, Г.В. Мухопад и др. // Энергетика и электрификация. 1995. №4. С. 1—10.

   19. Исследование коррозионно-механических повреждений труб горизонтальных сетевых подогревателей турбин Т-250/300-240 / А.Б. Вайнман, О.И. Мартынова, И.А.Малахов и др. // Теплоэнергетика. 1997. №6. С. 17—22,

   20. Wacker Т., Rziha M. Method for determination of Short-Chain Organic in Plant Cycles // Power Plant Chemistry. 2000. № 2(1). P. 27—31.

   21. VGB Richtlinien fbr Organika und gelnste Kohlensflure im Wasser-Dampf-Kreislauf // VGB Kraftwerkstechnik. 2000. № 9. S. 83—87.