Способ очистки и пассивации тракта рабочей среды парового котла и паропроводов энергоблока

 

Изобретение предназначено для очистки и пассивации внутренних поверхностей нагрева котельных труб и необогреваемых трубопроводов (паропроводов) энергоблока и может быть использовано в теплоэнергетике. Очистку и пассивацию производят газообразным окислителем (кислородом), который вводят в рабочую среду в процессе растопки котла при отключенной турбине с контролем выноса окислов железа из тракта. При этом с самого начала растопки котла рабочую среду непрерывно переводят в состояние пароводяной смеси путем снижения давления и температуры среды. Тепловыделение в топке котла повышают ступенчато с переходом на новую ступень тепловыделения после прекращения выноса окислов железа на данном этапе очистки. Подачу окислителя производят, начиная с уровня давления в пароперегревательной части котла 1,0-1,2 МПа, и после достижения в пароперегревательной части котла давления 2,0-3,0 МПа и прекращения на этом этапе выноса окислов железа повышают давление и температуру рабочей среды котла до параметров, соответствующих выводу рабочей среды в пароперегревательной части котла из состояния пароводяной смеси, поддерживая такой режим до завершения процесса пассивации. Изобретение обеспечивает повышение эффективности очистки внутренних поверхностей труб. 1 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для очистки и пассивации внутренних поверхностей нагрева котельных труб и необогреваемых трубопроводов (паропроводов) энергоблока.

Известен способ парокислородной очистки и пассивации внутренних поверхностей труб котла, предусматривающий подвод к котлу стороннего пара [1]. Очистка при этом происходит за счет механического воздействия движущегося пара на отложения, а пассивация (образование на очищенных поверхностях защитной оксидной пленки) - за счет химического взаимодействия металла труб и окислителя. Оба эти процесса (очистка и пассивация) взаимосвязаны, поскольку создание прочной защитной оксидной пленки возможно только на достаточно чистой поверхности. К недостаткам известного способа [1] относится то, что, помимо потребности в стороннем паре, такой способ требует монтажа большого количества временных трубопроводов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ очистки и пассивации тракта рабочей среды парового котла и паропроводов энергоблока газообразным окислителем, заключающийся в том, что окислитель вводят в рабочую среду в процессе растопки котла при отключенной турбине с контролем выноса окислов железа из тракта и переводом рабочей среды в состояние пароводяной смеси путем снижения давления и температуры при проведении указанного перевода до прекращения выноса окислов железа [2].

Известный способ [2] лишен недостатков, присущих известному способу [1], однако он достаточно эффективен лишь при ограниченной величине исходных отложений окислов железа до 200-400 г/м² и при длительности обработки более суток.

Достигаемый результат изобретения заключается в повышении эффективности очистки внутренних поверхностей труб за счет увеличения длительности нахождения рабочей среды в состоянии пароводяной смеси с переходом в режим оптимальной пассивации только после окончания режима очистки.

Этот результат обеспечивается тем, что в способе очистки и пассивации тракта рабочей среды парового котла и паропроводов энергоблока газообразным окислителем, заключающемся в том, что окислитель вводят в рабочую среду в процессе растопки котла при отключенной турбине с контролем выноса окислов железа из тракта и переводом рабочей среды в состояние пароводяной смеси путем снижения давления и температуры при проведении указанного перевода до прекращения выноса окислов железа, согласно изобретению перевод рабочей среды в состояние пароводяной смеси ведут непрерывно с начала растопки котла при первоначальном уровне давления в пароперегревательной части котла 0,4-0,6 МПа, а тепловыделение в топке котла повышают ступенчато с переходом на новую ступень тепловыделения после прекращения выноса окислов железа на данном этапе очистки, подачу окислителя производят, начиная с уровня давления в пароперегревательной части котла 1,0-1,2 МПа, и после достижения в пароперегревательной части котла давления 2,0-3,0 МПа и прекращения на этом этапе выноса окислов железа повышают давление и температуру рабочей среды котла до параметров, соответствующих выводу рабочей среды в пароперегревательной части котла из состояния пароводяной смеси, поддерживая такой режим до завершения процесса пассивации.

При этом растопку котла с самого начала ведут на сниженном давлении при открытых дополнительных сбросах и увеличенных расходах воды на впрыскивающие пароохладители, не допуская режима активной пассивации (образование кислородного покрытия, препятствующего коррозии) неочищенных труб, который наступает при росте температуры рабочей среды до 300-400°С. В то время как процесс перевода плотного слоя оксидов железа на внутренней поверхности труб в рыхлые отложения под действием избыточного количества кислорода происходит уже при более низких значениях температур, низкий уровень давления создает более благоприятные условия для механического их удаления пароводяной смесью. С ростом нагрузки котла, с одной стороны, из-за увеличения массовых скоростей движения рабочей среды повышается эффективность механической очистки, а с другой, уменьшается количество и увеличиваются процессы уплотнения слоя отложений и их дальнейший вынос прекращается, после чего необходимо поднимать параметры для проведения режима оптимальной пассивации.

На чертеже в качестве примера изображена часть тепловой схемы энергоблока с барабанным котлом, в котором реализуется предлагаемый способ.

Энергоблок содержит котел 1, который включает в себя водяной экономайзер 2, барабан 3 с системой опускных труб 4 и подъемных обогреваемых труб (экранов) 5, объединенных нижними коллекторами 6, из которых производится периодическая продувка через задвижку 7. На выходе из барабана 3 установлены пароперегреватели 8.1 и 8.2, имеющие впрыскивающие пароохладители 9.1, 9.2, использующие в качестве охлаждающей среды питательную воду. Выход пароперегревателя 8.2 паропроводом 10 свежего пара соединен с цилиндром высокого давления (ЦВД) паровой турбины (на чертеже не показаны). Выход ЦВД соединен паропроводами 11.1, 11.2 системы промежуточного перегрева пара с промежуточными пароперегревателями 12.1, 12.2, оборудованными своим выпрыскивающим пароохладителем 13. На паропроводе 10 свежего пара и паропроводах 11.1, 112 системы промежуточного перегрева установлены предохранительные клапаны 14, специальные выхлопные трубопроводы 15 и пускосбросные устройства 16, соединенные с конденсатором турбины (на чертеже не показаны). Кроме того, паропровод 10 объединен с паропроводом 11.1 системы промежуточного перегрева линией, на которой установлена отключающая задвижка 17 и пароохладитель 18. На входе в котел установлен бустерный насос 19, питательный насос 20 и подогреватели 21 высокого давления (ПВД). Энергоблок снабжен также кислородной установкой 22 с двумя кислородными линиями, одна из которых 23 через задвижку 24 подведена на всас питательного насоса 20, а другая 25 через задвижку 26 - в опускные трубы 4 экранной системы котла.

Способ согласно изобретению осуществляется следующим образом. На начальном этапе растопки котла 1 устанавливают стартовый расход топлива на уровне 8-10% от номинального с подъемом давления в барабане 3 котла до уровня 0,4-0,6 МПа, открывают выхлопные трубопроводы 15, пускосбросные устройства 16 в конденсатор турбины и предохранительные клапаны 14 свежего пара и системы промежуточного перегрева. Кроме того, последовательно продувают экраны 5 котла 1 через коллекторы 6 и задвижку 7, а при росте температуры рабочей среды выше 200°С вводят в работу пароохладители 9, 13, 18. При ступенчатом тепловыделении в котле 1 (путем изменения подачи топлива) после достижения давления в барабане 1,0-1,2 МПа при тепловой нагрузке котла ~20% от номинальной начинают дозировку кислорода от кислородной установки 22 в питательную воду на всас питательного насоса 20 через задвижку 24 и в экраны 5 через задвижку 26 и поддерживают содержание кислорода 1,5-3 г/кг в питательной воде и 3-5 г/кг - в нижних коллекторах экранов 5. Затем после ~ 2-часовой выдержки и при прекращении выноса окислов железа в контролируемых точках тракта котла ступенчато повышают тепловыделение в котле 1 до уровня давления в барабане 2,0-3,0 МПа, продолжая продувку экранов и поддерживая рабочую среду в состоянии пароводяной смеси с переходом на новую ступень после снижения выноса оксидов железа. Для перевода водяного экономайзера 2 в режим кипения питательную воду в ПВД 21 подогревают до ~ 200-230°С. После прекращения выноса окислов железа при тепловыделении в котле не ниже 30-40% от номинальной путем прекрытия части сбросов в атмосферу (через предохранительные клапаны и специальные выхлопные трубопроводы), а также прикрытием впрыскивающих устройств устанавливают оптимальные условия для пассивации давления пара: близкое к номинальному значение температуры за котлом 1 (на уровне 400-450°С). После двухчасовой выдержки в таком режиме обработку котла заканчивают.

Способ очистки и пассивации согласно изобретению можно реализовать и на энергоблоке с прямоточным котлом при дозировке кислорода только в питательную воду и поддержании рабочей среды в состоянии пароводяной смеси как за счет выбранных уровней расходов тепловыделения, расходов питательной воды и количества впрысков, так и за счет прикрытия сбросов из встроенных узлов котла.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №976761, F 22 В 37/48, 1980.

2. Патент РФ 2064151, 6 F 28 G 13/00, 1993.

Формула изобретения

Способ очистки и пассивации тракта рабочей среды парового котла и паропроводов энергоблока газообразным окислителем, заключающийся в том, что окислитель вводят в рабочую среду в процессе растопки котла при отключенной турбине с контролем выноса окислов железа из тракта и переводом рабочей среды в состояние пароводяной смеси путем снижения давления и температуры при проведении указанного перевода до прекращения выноса окислов железа, отличающийся тем, что перевод рабочей среды в состояние пароводяной смеси ведут непрерывно с начала растопки котла при первоначальном уровне давления в пароперегревательной части котла 0,4-0,6 МПа, а тепловыделение в топке котла повышают ступенчато с переходом на новую ступень тепловыделения после прекращения выноса окислов железа на данном этапе очистки, подачу окислителя производят, начиная с уровня давления в пароперегревательной части котла 1,0-1,2 МПа, и после достижения в пароперегревательной части котла давления 2,0-3,0 МПа и прекращения на этом этапе выноса окислов железа повышают давление и температуру рабочей среды котла до параметров, соответствующих выводу рабочей среды в пароперегревательной части котла из состояния пароводяной смеси, поддерживая такой режим до завершения процесса пассивации.

РИСУНКИ

Рисунок 1