Способ организации водно-химического режима котельного и паротурбинного энергооборудования
Владельцы патента RU 2379584:
Открытое акционерное общество "Всероссийский дважды ордена Трудового Красного Знамени теплотехнический научно-исследовательский институт (ВТИ)" (RU)
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для организации эффективного водно-химического режима (ВХР) котельного и паротурбинного энергооборудования тепловых электростанций (ТЭС), в том числе энергоблоков сверхкритического давления (СКД). Достигаемым результатом изобретения является создание условий для возможности замены кислородного ВХР на бескислородный, обеспечивающий надежную защиту пароводяного тракта энергооборудования от коррозии. Согласно изобретению глубину обессоливания конденсата и добавочной воды при осуществлении бескислородного ВХР после предварительной паро-водокислородной очистки и пассивации пароводяного тракта контролируют путем сравнения редокс-потенциалов Eh конденсата и добавочной воды с электродным потенциалом
φэ образца пассивированного металла указанного тракта из условия φэ>Еh. 1 табл.
Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для организации водно-химического режима котельного и паротурбинного энергооборудования тепловых электростанций (ГЭС), в том числе энергоблоков сверхкритического давления (СКД).
На котельном и паротурбинном оборудовании энергоблоков в настоящее время широко используется кислородный или кислородно-аммиачный водно-химический режим, обеспечивающий в сочетании с предварительной паро-водокислородной очисткой и пассивацией водопарового тракта указанного оборудования его надежную защиту от коррозии [1] - аналог. Такому водно-химический режиму, однако, присущи следующие существенные недостатки:
- в пароперегревателях высокого давления и в промпароперегревателях парового котла усиливается рост окалины, которая, достигнув определенной величины, отслаивается с поверхностей нагрева и уносится с паром в турбину, вызывая эрозионный износ ее лопаточного аппарата, что может привести к крупной аварии;
- возможно окисление органических веществ, могущих проникать в пароводяной тракт, что при их разложении ведет к образования органических кислот, стимулирующих процессы коррозии или к образованию углеродистых отложений на поверхностях нагрева, ухудшающих теплопередачу.
Известен способ организации кислородного водно-химического режима котельного и паротурбинного энергооборудования, включающий предварительную очистку и пассивацию его водопарового тракта путем обработки указанного тракта нагретым очищающим агентом на водной основе в смеси с кислородом и глубокое обессоливание турбинного конденсата и добавочной воды [2] - ближайший аналог. Согласно [2] путем выбора оптимального режима проведения предварительной паро-водокислородной очистки и пассивации пароводяного тракта дозирование кислорода в воду в эксплуатационном режиме можно осуществлять не непрерывно, а периодически при достижении определенного уровня содержания соединений железа в питательной воде с одновременным контролем и поддержанием заданного значения электропроводимости конденсата питательной воды и перегретого пара. При этом удается существенно снизить указанные выше негативные последствия кислородного вводно-химического режима, но не устранить их полностью.
Достигаемым результатом изобретения является создание условий для полного прекращения подачи кислорода в питательную воду с соответствующим полным устранением связанных с таким вводно-химическим режимом недостатков.
Это обеспечивается тем, что в способе организации водно-химического режима котельного и паротурбинного энергооборудования, включающем предварительную очистку и пассивацию его водопарового тракта путем обработки указанного тракта нагретым очищающим агентом на водной основе в смеси с кислородом и глубокое обессоливание турбинного конденсата и добавочной воды, согласно изобретению глубину обессоливания конденсата и добавочной воды контролируют путем сравнения редокс-потенциалов Eh конденсата и добавочной воды с электродным потенциалом φэ образца пассивированного металла водопарового тракта из условия
φэ>Eh.
Дело в том, что, как показали исследования, причиной коррозионного повреждения внутренней поверхности водопарового тракта энергооборудования в эксплуатационном режиме является не нарушение пассивирующего покрытия поверхности пароводяного тракта, а недостаточная эффективность контроля за глубиной обессоливания, который обычно осуществляется по электропроводимости обессоленной среды. Низкая электропроводимость обессоленной среды может служить только косвенным и не во всех случаях достоверным показателем создания благоприятных условий для предотвращения коррозионных процессов. В этом отношении условие фэ>Eh является абсолютной гарантией предотвращения коррозии пароводяного тракта, так как оно исключает возможность протекания электрохимического процесса окисления электрода, в качестве которого в данном случае служит металл пароводяного тракта.
Пример. На энергоблоке СКД в течение трех лет проводился бескислородный водно-химический режим эксплуатации согласно изобретению. Режим осуществлялся после предварительной парокислородной очистки и пассивации пароводяного тракта, проведенных смесью кислорода с перегретым паром при температуре очищающего агента в диапазоне (по тракту) 350÷450°С при концентрации кислорода 2 г/кг. В процессе эксплуатации кислород в питательную воду не дозировался. Проводился лишь контроль за глубиной обессоливания конденсата и добавочной воды путем измерения в соответствующих точках пароводяного тракта редокс-потенциала Eh и сравнения полученных значений с ранее измеренным значением электродного потенциала образца пассивированного металла (ст.20) данного пароводяного тракта при соблюдении условия φэ>Eh. Результаты одной из серии измерений при φэ=-170 мВ приведены ниже в таблице.
| №№ | Время с начала эксплуатации, мес. | Место измерения | Eh, мВ |
(Eh - φэ), мВ |
содержание железа в среде пароводяного тракта, мкг/кг |
| 1 | 12 | бак конденсата | -84 | 86 | 7 |
| 2 | 12 | бак доб. воды | -82 | 88 | - |
| 3 | 24 | бак конденсата | -87 | 83 | 8 |
| 4 | 24 | бак доб. воды | -83 | 87 | - |
| 5 | 36 | бак конденсата | -91 | 79 | 9 |
| 6 | 36 | бак доб. воды | -86 | 84 | - |
Как видно из таблицы, бескислородный водно-химический режим при контроле за глубиной обессоливания конденсата и добавочной воды согласно изобретению обеспечивает надежную защиту металла пароводяного тракта с исключением недостатков, связанных с дозированием в питательную воду кислорода.
Источники информации
1. Методические указания по организации кислородного водного режима на энергоблоках СКД. РД 34.37.507-92. Исполнители М.Е.Шицман, Л.С.Миллер. СПО ОРГРЭС. М., 1994, с.4-6, 11.
2. Патент RU, №2293251, 2005.
Способ организации водно-химического режима котельного и паротурбинного энергооборудования, включающий предварительную очистку и пассивацию его водопарового тракта путем обработки указанного тракта нагретым очищающим агентом на водной основе в смеси с кислородом и глубокое обессоливание турбинного конденсата и добавочной воды, отличающийся тем, что глубину обессоливания конденсата и добавочной воды контролируют путем сравнения редокс-потенциалов Eh конденсата и добавочной воды с электродным потенциалом φэ образца пассивированного металла водопарового тракта из условия φэ>Еh.
