Способ защиты пароводяных трактов энергетического блока с паровой турбиной от коррозии и отложений

 

Использование: в теплоэнергетике, более конкретно - к способам защиты от коррозии и отложений пароводяных трактов энергетических блоков тепловых электростанций. Сущность изобретения: пароводяные тракты энергетических блоков подготавливают путем предварительного подогрева элементов энергетического блока до температуры не ниже 60°С и пассивации поверхностей подачей кислорода в рабочее тело, причем одновременно с подачей кислорода в рабочее тело подают поверхностно-активное вещество в виде аминосодержащих соединений. Подготовку тракта перед подачей кислорода производят очисткой их поверхностей путем подачи в рабочее тело поверхностно-активных веществ в виде аминосодержащих соединений, а в качестве аминосодержащего соединения используют флотамин. Подача кислорода осуществляется при нагрузке котла в диапазоне от растопочного до номинального значения до появления его концентраций в рабочем теле на выходе из трактов не ниже,чем 20 мг/кг. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике, более конкретно к способам защиты от коррозии и отложений пароводяных трактов энергетических блоков тепловых электростанций. Изобретение может быть использовано для защиты других видов оборудования, аналогичных энергетическому.

Известен способ защиты от коррозии пароводяных трактов турбоустановки, заключающийся в том, что пароводяную смесь подают октадециламин.

Недостаток его заключается в том, что при температурах выше 350^оС аминосодержащие соединения начинают разлагаться и защитные пленки на поверхностях металлов в течение времени, необходимого для защиты, существовать не могут.

Наиболее близким из известных по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ парокислородной и водокислородной пассивации поверхностей пароводяных трактов котла, подогревателей высокого давления, промежуточных пароперегревателей, главных паропроводов, трубопроводов впрысков котлов на электрических станциях. Этот способ заключается в создании при определенных режимах работы оборудования повышенных концентраций кислорода в рабочем теле (пар, питательная вода). Кислород, воздействуя на внутренние поверхности пароводяных трактов, в том числе естественно и загрязненные отложениями и продукты коррозии, приводит к появлению окислительных процессов. Окисление продуктов коррозии и составляющих отложений уменьшает сцепление оксидов железа с поверхностью металла и способствует их частичному удалению из трактов с помощью перегретого пара, обладающего достаточной кинетической энергией. На внутренних поверхностях пароводяных трактов под воздействием кислорода и пара образуются защитные пленки, т.е. происходит пассивация поверхности, что обеспечивает на определенное время защиту металла от коррозионного воздействия среды.

Однако этот способ имеет следующие недостатки: очистка (удаление отложенной и продуктов коррозии) и пассивация защищаемых поверхностей могут быть эффективно осуществлены только для оборудования со средней загрязненностью внутренних поверхностей до 200 г/м². При загрязненности, превышающей указанное значение, возникает необходимость применения дополнительных очисток другими способами; очистка и пассивация трактов оборудования всего энергоблока не могут быть реализованы только с применением вышеназванного способа. Как правило, в комбинации используют химические очистки, чаще всего кислотные промывки оборудования, использование которых связано с дополнительными мероприятиями экономического характера. Указанные промывки обычно оказываются малоэффективными. А низкотемпературные участки пароводяных трактов, начиная от цилиндра низкого давления и далее по тракту, очистить к запассивировать вообще не удается из-за относительно невысоких температур рабочего тела (t<250С), так как интенсивность образования оксидных пленок существенно падает при таком уровне температур, особенно для поверхностей, характеризующихся высокой загрязненностью отложениями и продуктами коррозии.

Изобретательской задачей является повышение эффективности защиты, уменьшение времени и расхода реагентов, улучшение экологических характеристик при расширении диапазона защищаемого оборудования.

Указанная задача решается за счет того, что защита пароводяных трактов энергетических блоков, содержащих паровую турбину, от коррозии и отложений путем подготовки трактов с предварительным подогревом элементов энергетического блока до температур не ниже 60^оС и пассивации поверхности подачей кислорода в рабочее тело осуществляется одновременной подачей кислорода в рабочее тело и поверхностно-активного вещества в виде аминосодержащих соединений, подготовку перед подачей кислорода производят очисткой их поверхностей путем подачи в рабочее тело поверхностно-активных веществ в виде аминосодержащего соединения, в качестве аминосодержащего соединения используют флотамин, подача кислорода осуществляется при нагрузке котла в диапазоне от растопочного до номинального значения до появления его концентраций в рабочем теле на выходе из трактов не ниже 20 мг/кг.

На чертеже представлена тепловая схема энергетического блока, иллюстрирующая осуществление способа.

Энергетический блок содержит парогенератор 1, турбину 2, конденсатор 3, конденсатные насосы 4, подогреватели низкого давления 5, деаэратор 6, питательные насосы 7, подогреватели высокого давления 8. Другими позициями обозначены клапаны 9, 10, блок-дозатор 11, насос блока-дозатора 12, пробоотборные устройства 13, точки ввода кислорода 14, точки дозирования флотамина 15, насос-дозатор 16, регулирующие клапаны 17.

Технология реализации способа заключается в проведении очистки от отложений и продуктов коррозии паро-водяных трактов рассматриваемого оборудования и пассивации кислородом защищаемых поверхностей.

Очистка пароводяных трактов осуществляется с помощью аминосодержащего соединения по следующей методике.

В блоке-дозаторе 11 приготавливается эмульсия аминосодержащего соединения (далее СА). Во всех элементах блока обеспечивается достижение и последующее поддержание температуры в диапазоне (60-350^оС). В движущийся поток рабочего тела (вода, влажный или перегретый пар) подается насосом 12 высококонцентрированная водная эмульсия СА. С момента дозирования производится регулярное определение химсостава рабочего тела и концентраций СА в пароводяных трактах блока с помощью пробоотборных устройств 13.

Интенсивность удаления отложений с защищаемых поверхностей определяется по изменению концентраций примесей и СА в рабочем теле.

Процесс удаления отложений и продуктов коррозии с защищаемых поверхностей основывается на способности СА сорбироваться из потока рабочего тела на защищаемые поверхности, проникать сквозь отложения, разрыхлять и отслаивать их, последние затем подхватываются потоком рабочего тела и легко могут быть выведены из контура.

В случае отсутствия отложений на защищаемых поверхностях очистка не производится.

При существенном повышении концентраций примесей (Fе, Сu, Na, Cl и др.) схема блока размыкается между элементами 4 и 5 открытием клапана 9 и закрытием клапана 10, рабочее тело сбрасывается на очистные сооружения. После снижения концентраций до нормативных схема замыкается закрытием клапана 9 и открытием клапана 10, при необходимости производится поддозирование эмульсии аминосодержащего соединения из блока-дозатора 11. Поддозирование обусловлено потерей аминосодержащего соединения за счет его выноса с отложениями из контура блока.

Дозирование СА организуют в различные участки пароводяных трактов в зависимости от режима работы оборудования.

Дозирование прекращается при выравнивании концентраций СА в рабочем теле во всех элементах блока. Затем производится выдержка. При отсутствии "всплесков" концентраций в рабочем теле процесс отмывки (удаления отложений) завершается.

Пассивация защищаемых поверхностей включает следующие этапы: дренирование пароводяного тракта оборудования энергетического блока; ввод кислорода (точки 14) в рабочее тело до появления его расчетных концентраций на выходе из контура, например, в конденсате за конденсатором 3 или подогревателями 5 не ниже 20 мкг/кг; одновременно с вводом кислорода осуществляется дозирование флотамина (точки 15) насосом 16 от блока-дозатора 11 системой регулирования через клапаны 17 до появления расчетных концентраций СА на выходе из контура; последующая выдержка при минимальной температуре перед турбиной 200^оС в течение времени, необходимого для пассивации защищаемых поверхностей.

Наиболее проблемной с точки зрения защиты от коррозии и отложений оборудования энергетического блока является турбина.

Для повышения эффективности формирования защитных пленок и удаления отложений с учетом применения аминосодержащего соединения обеспечивается динамический режим реализации способа, который заключается в организации интенсивного перемещения рабочей смеси (рабочее тело с концентрацией кислорода и аминосодержащего соединения). Перемещение может быть организовано посредством барботирования паром рабочей смеси, если в ее качестве используется водная эмульсия амаминосодержащего соединения или организацией вращения ротора в процессе реализации способа. Это достигается с помощью валоповоротного устройства при минимальной скорости вращения 2 об/мин, при использовании пара в качестве составной части рабочей смеси, посредством его же обеспечивают раскрутку ротора в диапазоне до максимально возможной рабочей частоты вращения ротора 3600 об/мин. Последнее обстоятельство позволяет осуществить формирование защитной пленки в оборудовании с элементами сложной конфигурации, с узкими зазорами и щелями.

Об эффективности сорбции реагента можно судить по данным, приведенным в таблице.

Одновременное с вводом кислорода дозирование аминосодержащего соединения с определенными концентрациями в рабочем теле и режимными параметрами обусловлено способностью последнего воздействовать на процесс образования оксидных пленок на защищаемых поверхностях. Образовавшиеся в присутствии аминосодержащего соединения оксидные пленки на поверхностях металла обладают существенными преимуществами по сравнению с пленками, полученными без участия аминосодержащего соединения. Эти преимущества заключаются в образовании более сплошных, плотных и более однородных по своему строению оксидных поверхностных пленок, имеющих и меньшую толщину за счет уменьшения временного фактора процесса.

Данные, полученные на специальном оборудовании, свидетельствуют о существенном повышении эффективности образования оксидных пленок. Речь идет в первую очередь о значительном повышении прочностных свойств и устойчивости оксидных пленок на поверхности защищаемых металлов, что в свою очередь значительно повышает эффективность защиты от коррозии. В первую очередь это определяется увеличением гарантированного срока действия защитных свойств пленок, уменьшением времени, необходимого для формирования на защищаемых поверхностях оксидных пленок, а значит и уменьшением временного фактора, превышающего нормативное значение шума, экономии кислорода, рабочего тела и эксплуатационных затрат.

За счет адсорбционных свойств молекулы аминосодержащих соединений, способствуя образованию оксидных пленок более высокого качества, в то же время образуют плотный слой на границе между образовавшейся оксидной пленкой и имеющимися на поверхности металла отложениями и продуктами коррозии. Это обстоятельство обеспечивает значительное уменьшение сцепляемости с поверхностью металла последних и при одновременном воздействии рабочей среды (пара или воды) способствует эффективной очистке защищаемых поверхностей.

Известно, что пассивация и очистка пароводяных трактов энергетического оборудования парокислородным методом состоит из целого ряда последовательных по времени технологических операций. В случае применения аминосодержащего соединения процесс пассивации и очистки по всему пароводяному тракту происходит одновременно и в более короткие сроки.

На низкотемпературных участках пароводяных трактов, где оксидные пленки не образуются, аминосодержащие соединения будут уже сами по себе являться пассиваторами защищаемых поверхностей.

Все это в совокупности позволяет одновременно одной технологической операцией в самые короткие сроки эффективно защитить от коррозии металл и удалить отложения и продукты коррозии по всем пароводяным трактам энергетического блока.

Промышленная применимость способа проверена на примере осуществления защиты от коррозии и отложений пароводяных трактов энергетического блока мощностью 800 МВт (Березовская ГРЭС ПО "Красноярскэнерго").

Формула изобретения

1. СПОСОБ ЗАЩИТЫ ПАРОВОДЯНЫХ ТРАКТОВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО БЛОКА С ПАРОВОЙ ТУРБИНОЙ ОТ КОРРОЗИИ И ОТЛОЖЕНИЙ, заключающийся в нагреве элементов энергетического блока до температуры не ниже 60^oС и пассивации поверхностей пароводяных трактов путем подачи кислорода в рабочее тело, отличающийся тем, что в рабочее тело подают поверхностно-активное вещество в виде аминосодержащих соединений одновременно с кислородом.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что подачу кислорода осуществляют при нагрузке котла в диапазоне от растопочного до номинального значений до получения концентрации кислорода в рабочем теле на выходе из трактов не ниже 20 мг/кг.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в качестве аминосодержащего соединения используют флотамин.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед подачей кислорода осуществляют предварительную очистку поверхностей пароводяных трактов путем подачи в рабочее тело поверхностно-активных веществ в виде аминосодержащих соединений.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2