автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Влияние водно-химических режимов на загрязнение первичного консенсата коррозионно-активными примесями в зоне фазового перехода паровых турбин

На правах рукописи

ВЛИЯНИЕ ВОДНО-ХИМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПЕРВИЧНОГО КОНДЕНСАТА КОРРОЗИОННО-АКТИВНЫМИ ПРИМЕСЯМИ В ЗОНЕ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА ПАРОВЫХ ТУРБИН

Специальность 05.14.14 Тепловые электрические станции (тепловая часть)

Антореферат диссертации на соискание ученой степени кпплилага техн "

Москва

1997

Работа выполнена в Московском энергетическом институте (Техническом университете) в Научно-учебном центре геотермальной энергетики и на кафедре Технологии воды и топлива.

Научный руководитель: К.т.н. проф. Копылов A.C.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

профессор ЛАРИН Б.М.

кандидат технических наук доцент ГОН ГАРЕН КО А.Ф.

Ведущая организация: ВНИИ атомного энергетического машиностроения

Защита диссертации состоится " ч^а^оуви 1997 г. в /^"^Час. в аудитории Б-207 на заседании диссертационного совета К.053.16.01 при Московском энергетическом институте (Техническом университете) по адресу: Москва, Красноказарменная ул., дом 17.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения, просим направлять по адресу: 111250, Москва, Е-250, Красноказарменная ул., дом 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться и библиотеке МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан "Р/ " 1997 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

К.053.16.01 __

к.т.н., с.н.с. , -■?{ / ______A.B. Андрюшин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из важнейших факторов, определяющих надежность и экономичность работы энергоблоков ТЭС, являются коррозионные повреждения оборудования, в частности, повреждения проточных частей паровых турбин. Большая часть повреждений турбин происходит в зоне фазового перехода в процессе конденсации пара и образования первичного конденсата. Одна из возможных причин концентрирование коррозионно-активных примесей пара в первичном конденсате а, следовательно, и в жидкой пленке на поверхности металла проточной части турбин. Поэтому исследование процесса загрязнения первичного конденсата коррозионно-активными примесями при различных водно-химических режимах и определение наиболее оптимального водно-химического режима с точки зрения концентрирования примесей в первичном конденсате представляет большой научный и практический интерес.

Данная работа выполнена в рамках договора между Исследовательским институтом электроэнергетики (1£РЮ), США и Московским энергетическим институтом "Экспериментальное исследование водно-химического режима пара и процессов коррозии н турбине".

Цель работы состоит в экспериментальном изучении концентрировании в первичном конденсате, образующимся в процессе конденсации пара в турбине, следующих коррозионно-активных примесей: анионов сильных неорганических кислот (хлоридов и сульфатов) и анионов слабых органических кислог - уксусной (ацетатов) и муравьиной (формиатов), которые образуются в роультате термолиза органических соединений, присутствующих в пароводяном тракте ТЭС, а также оценке влияния водно-химических режимов на содержание перечисленных примесей в первичном конденсате.

Задачи исследования:

1. Разработать методику проведения на экспериментальной турбине опытов по изучению зацмпнения первичного конденсата примесями, содержащимися в паре.

2. Изучить влияние водно-химических режимов - аммиачного (АВР), бескоррекционного (ЬВР) и кислородного (КВР) - на загрязнение первичного конденсата хлоридами и сульфатами при их различном содержании в паре перед турбиной.

3. Изучить загрязнение первичного конденсата органическими прмесями - анионами уксусной и муравьиной кислот (ацетатами и формиатами) - при вышеуказанных водно-химических режимах.

4. Провести анализ вышеуказанных водно-химических режимов с точки зрения поведения примесей в цилиндре низкого давления (ЦНД) турбин.

Научная новизна работы:

1. Впервые получены экспериментальные данные о составе примесей в первичном конденсате, отобранном непосредственно из проточной части экспериментальной турбины, при различных водно-химических режимах и качестве пара, поступающего на турбину.

2. Экспериментально установлена степень концентрирования примесей в первичном конденсате в зависимости от качества пара, поступающего на турбину, и типа водно-химического режима.

3. Впервые установлено влияние содержания сульфатов в паре перед турбиной на концентрирование хлоридов в первичном конденсате.

4. Показано, что снижение рН первичного конденсата может быть обусловлено наличием в нем анионов уксусной и муравьиной кислот - ацетатов и формиатов.

5. Получены экспериментальные данные о роли аммиака в повышении коррозионной агрессивности первичного конденсата, образующегося при конденсации пара.

Практическая ценность работы. Выполненные в стендовых условиях исследования позволили определить факторы, влияющие на загрязнение первичного конденсата коррозионно-активными примесями, и тем самым прогнозировать протекание коррозионных процессов в турбинах. Полученные данные позволяют выбрать оптимальный водно-химический режим по отношению к турбине.

Результаты исследований могут быть использованы для повышения надежности и экономичности работы энергоблоков, особенно в условиях

эксплуатации с использованием источников водоснабжения с высоким содержанием органических примесей путем разработки мероприятий, направленных на совершенствование схем обработки добавочной воды и турбинного конденсата.

Полученные данные могут использоваться при создании математических моделей течения пара и турбине с учетом содержания в нем примесей.

Степень достоверности результатов. Основные научные положения, изложенные в работе, достаточно полно и убедительно обоснованы результатами стендовых исследований. Результаты других исследований, полученные на натурных объектах и в лабораториях, хорошо согласуются с результатами, представленными в настоящей работе. Методика проведения жеиериментальпых исследований, использование современных измерительных средств и их тарировка лают основание утверждать, что полученные данные достоверны.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на:

1. Международном Конгрессе молодых ученых "Молодежь и наука -третье тысячелетие", г. Москва, 28 января + 2 февраля 1996 г.

2. Двух семинарах Научно-учебного центра МЭИ, г. Москва, 1994 и 1УЧ5 гг.

3. Заседании группы Международного Сотрудничества по исследованию водно-химическою режима пара и процессов коррозии в турбинах, г. Париж, Франция, 25-26 сентября 1995 г.

4. Заседании кафедры технологии воды и топлива, г. Москва, 1996 г.

Л ичиы й__вклад_автора: разработка отдельных узлов

'экспериментальной установки и методик проведения экспериментов, участие в проведении экспериментов, в обработке и анализе результатов исследований.

//у О'л и к а и и и. В ходе работы над диссертацией опубликованы три статьи, приняты к печати две статьи.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 86 страницах машинописного текста, включая 45 рисунков и 9 таблиц. Диссертация состоит из введения, четырех глав основного текста, выводов и списка литературы, включающего 92 наименования.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность рассматриваемой проблемы и приведена краткая характеристика работы и структура изложения материала.

Первая глава содержит обзор литературы по влиянию примесей, находящихся в паре, на надежность работы паровых турбин, поведению коррозионно-активных примесей в тракте паровых турбин, и образованию растворов агрессивных сред в проточной части ЦНД турбин в зоне фазового перехода.

Надежность работы тсплонмх электростанций п значительной степени зависит от надежности проточных частей турбоустановок. поскольку повреждения лопаток, дисков и роторов гурбим в результате коррозионного износа являются одной из основных причин вынужденного простоя паровых турбин. В последнее время в России и за рубежом широко рассматривается проблема влияния примесей, содержащихся в паре, на надежность работы турбоустановок.

Одной из основных причин, вызывающих коррозионные разрушения турбин, является наличие в паре коррозионно-активных примесей (хлориды, сульфаты, углекислота, органические примеси и др.). В процессе конденсации пара в турбине (переход к двухфазной области) происходит распределение примесей между конденсирующимся паром и очень малым количеством образующейся влаги. Большинство малолетучих примесей, в частности, хлориды и сульфаты, в соответствии с их коэффициентами распределения, должны почти полностью переходить в образующиеся капли влаги. В связи с тем, что количество образующейся влаги в начальный момент конденсации (первичный конденсат) очень мало, концентрация переходящих в него примесей может быть высокой. В результате этого на поверхности лопатки может образоваться слой влаги с высоким содержанием коррозионно-активных примесей.

В настоящее время из имеющихся теоретических и экспериментальных данных сложно установить количественную взаимосвязь между качеством пара и загрязнением первичного конденсата, с учетом кинетических характеристик процесса, такими коррозионно-активными примесями, как хлориды, сульфаты, ацетаты и формиаты. Отсутствуют также данные, по которым можно было бы дать оценку влияния используемых п энергетике водно-химических режимов на

загрязнение первичного конденсата вышеуказанными примесями. Поэтому изучение загрязнения первичного конденсата этими примесями для различных водно-химических режимов является актуальным.

На основании проведенного обзора литературы сформулированы задачи исследований.

Во второй главе приведено описание экспериментальной установки и методики исследования загрязнения первичного конденсата коррозионно-активными примесями, содержащимися в паре, при различных водно-химических режимах.

В соответствии с поставленными задачами опыты проводились на экспериментальной установке (рис. I), включающей в себя: экспериментальную турбину ЭТ-ЗМ, являющуюся масштабной моделью (1:5) двух последних ступеней ЦНД турбины К-300; конденсатора; насосов; соединительных трубопроводов; системы для регулирования влажности пара, поступающего на турбину; системы дозирования реагентов в пар перед турбиной; системы химического контроля пари перед турбиной; системы отбора проб первичного конденсата; системы измерения влажности и дисперсности в зоне образования первичного конденсата с использованием лазерного зонда.

Пар в турбину поступал от промежуточного отбора турбины ТЭЦ МЭИ при давлении р(>1 = 0.4 МПл и 1„, = 250 °С; расход пара составлял 6 + 7 т/ч. Снижение параметров отборного пара осуществлялось таким образом, что на входе в экспериментальную 1урбину поступал слабоперегретый пар (ро ~ 24.5 к На, to ~ 69 "С. At ~ 3 + 5 °С). Для дозирования в пар перед турбиной различных реагентов, предусмотренных программой исследований (NaCl, NajSO,), О2), на паропроводе были смонтированы специальные форсунки. Отработанный в турбине нар направлялся и конденсатор, откуда возвращался в цикл ТЭЦ МЭИ.

Базовым водно-химических режимом ТЭЦ МЭИ является аммиачная обработка питательной волы с дозированием фосфатов (ЫазР04) в котловую поду.

Химический контроль при проведении опытов осуществлялся в двух основных точках: отбирались пробы пара перед турбиной и пробы первичного конденсата.

Отбор пара, поступавшего на экспериментальную турбину, производился с помощью изокинетического пробоотборного зонда, изготовленного из нержавеющей стали. Проба пара проходила через холодильник и, далее, конденсат пара поступал на раздаточную гребенку, с помощью которой поток распределялся на автоматические анализаторы химконтроля и для отбора пробы на ручной анализ. В этой точке контролируемыми химическими параметрами были: содержание С1", РО41", ацетатов, формиатов, Ыа+, О2,

электропроводность обшей и Н-катионированной пробы, рН; периодически определялись концентрации Ре и Си.

■ I - Н Смете»» ■МГУ"«»

п^тэимэи '

Отбор Провы ЙЯр« Д1М П

Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки

Система отбора проб первичного конденсата состояла из пробоотборного зонда, установленного за первой ступенью, сепаратора для сепарации пара, и сосуда для отбора первичного конденсата на анализ. Пробоотборный зонд был направлен навстречу потоку пара и обеспечивал изокинетический отбор пробы

первичного конденсата. Отсепарированный пар сбрасывался в конденсатор турбины. Зонд отбора первичного конденсата, сепаратор, и соединительные трубопроводы были изготовлены из нержавеющей стали. Для обеспечения адиабатического отбора все части устройства, расположенные вне турбины, имели теплоизоляционное покрытие. Приведенная погрешность отбора первичного конденсата (за счет дросселирования потока в соединительном трубопроводе между зондом и сепаратором) составляла 5%.

Для исследования поведения примесей по высоте проточной части турбины зонд отбора первичного конденсата мог перемещаться по высоте проточной части турбины.

В первичном конденсате осуществлялся контроль следующих основных химических параметров: содержание СТ. 8С)42 . РО43", ацетатов, формиатов, О* и РН.

Во время проведения всех опытов рабочие параметры экспериментальной турбины поддерживались постоянными. Перед началом исследовательских работ проводилась отмывка экспериментальной установки паром, поступающим из коллектора отбора пара ТЭЦ МЭИ. При этом контролировалось качество пара на входе в экспериментальную турбину и в турбинном конденсате. После огмывки всей установки и выхода турбины на заданный экспериментом режим в соответствии с программой опытов производилось дозирование одного из реагентов (например, \аС1) в нар перед турбиной. Зонд отбора первых капель конденсата устанавливался в одном из трех сечений по высоте лопатки (корневое, среднее, или периферийное). После стабилизации химических параметров пара, поступающего на турбину ЭТ-ЗМ, начинался отбор первичного конденсата (юна образования влаги определялась с помощью лазерного зонда - влажность в месте отбора первичного конденсата составляла - I%). Время отбора пробы первичного конденсата, достаточной для анализа, составляло, как минимум, 1.5 + 2.0 ч.

После отбора первичного конденсата из одного сечения по высоте лопатки зонд отбора первичного конденсата перемещался в следующее сечение, и процедура отбора проб повторялась. В течение каждого эксперимента средней продолжительностью 10 ч- 12 ч отбиралось по три пробы первичного конденсата

и осуществлялся непрерывный контроль качества пара, поступавшего на экспериментальную турбину.

В третьей главе рассматриваются результаты исследования влияния различных водно-химических режимов на содержание коррозионно-активных примесей - хлоридов, сульфатов, ацетатов и формиатов - в первичном конденсате.

Опыты проводились при следующих водно-химических режимах: аммиачном (АВР), бескоррекционном (БВР) и кислородном (КВР). При АВР в питательную воду ТЭЦ МЭИ вводился аммиак, а в котловую воду - раствор №зР04; рН пара перед экспериментальной турбиной находился в диапазоне 9.0 т 9.3. При БВР реагентов для корректировки водного режима в питательную воду и пар перед экспериментальной турбиной не вводилось, а при КВР в пар перед турбиной вводился кислород в концентрации 200 ч- 250 мкг/кг. При каждом из указанных ВХР изменялись концентрации хлоридов и сульфатов в парс перед турбиной дозированием в него растворов N30 или N32804.

Качество отборного пара ТЭЦ МЭИ, который использовался в экспериментах при АВР, характеризовалось следующими основными показателями: рН = 9.0 -г 9.4, N3* = 1.7 + 5.6 мкг/кг, С1" = 2.1 + 8.0 мкг/кг, 5042' = 2.0 -г- 4.1 мкг/кг, Р04 < 2 мкг/кг, 02 < 5 мкг/кг. При БВР качество отборного пара было следующим: рН = 7.5 н- 7.8, = 2.1 + 6.5 мкг/кг, С1" = 2.0 * 8.0 мкг/кг, 5042" < 2 мкг/кг, 02 < 5 мкг/кг. При этом водно-химическом режиме дозирование реагентов, используемых для коррекции водно-химического режима на ТЭЦ МЭИ - аммиака в питательную воду и фосфатов в котловую воду - прекращалось примерно за 24 + 36 ч до начала эксперимента. В пар перед турбиной вводились только растворы №С1 или N31804. При КВР отборный пар характеризовался следующими показателями: рН = 7.8, Ыа*- = 2.9 + 4.5 мкг/кг, С1" = 2.0 + 9.8 мкг/кг, 5042" = 2.2 + 7.5 мкг/кг, О2 < 5 мкг/кг. При этом водно-химическом режиме в качестве корректирующего реагента в пар перед экспериментальной турбиной, кроме растворов №С1 и N32804, вводился кислород; его концентрация в паре составляла 200 + 250 мкг/кг. Практически эти два режима (БВР и КВР) отличались лишь концентрацией кислорода.

Концентрации ацетатов и формиатов в паре перед турбиной определялась только качеством питательной воды и, соответственно, перегретого и отборного пара: регулирование концентрации этих примесей в паре перед экспериментальной турбиной не проводилось.

Результаты исследования загрязнения первичного конденсата хлоридами, сульфатами, ацетатами и формиатами при различных водно-химических режимах приведены в таблице 1.

Таблица 1

Экспериментальные данные по загрязнению первичного конденсата (Г1К) коррошонно-активпыми прмесями при различных ВХР

Показатель (У гн. ■ысога лопатки ЛВР Б8Р КВР

Гурб. пар ПК Турб. иг ПК 1>рб. пар 11К

С1 мм/м (1 20 1 (I - 8 0 181.0 8.0 - 10.0 92.6 6.0 - 9.8 74 8

0 м| .1II - 8 0 1 14.1 8.0 - 10.0 39.9 6.0 - 9.8 26.3

0 «s 3 0-80 180.2 8.0 - 10.0 58 8 6.0 - 9 8 39.5

МК1/К1 0 20 2 4-31 176.0 2.0 61.6 7.2 - 7.5 45.4

(1.50 2 4-31 71 0 2.0 59.4 7.2 - 7.5 38.4

0 2 9 - 3.1 170.0 2.0 65.8 7.2 - 7.5 39.5

Лс мкг/м 0 20 2.1 - 2.3 3X6.4 2.2 - 2.4 330.0 2.1 - 2.2 279.3

0 50 2 1 - 2.3 293.0 2.2 - 2.4 190.2 2.1 - 2.2 161.2

0 »5 2 1 2 3 331.1 2.2 - 2.4 210.1 2.1 - 2.2 192.4

1;огт м кг/кг 0.20 2 9 - 3.1 37.1 2.1 - 2.4 25.1 2.0 - 2.3 19.4

о ?о 2 4-31 21 2 2.1 - 2.4 18.5 2.0 - 10.1

0 85 2 4- 3.1 24.5 2.1 - 2.4 19.4 2.0 - 2.3 16.2

а МК|/К! 0.20 2(1 (1 - 25 (1 253 0 26.0 - 32.1 124.8 21.0 - 22.8 116.8

0.50 2(1 II - 25 0 194 0 26.0 - 32.1 53 6 21.0 - 22.8 66.5

0 85 20 (1 - 25 0 278 (I 26 0 - 32 1 84.6 21.0 - 22.8 104.0

м кг/к г 0.20 7(1 1 - 84 1 231 1 46.0 - 52.4 96.6 49 7 - 61 1 109.2

(>.50 70 1 . 84 1 154 9 46.0 - 52.4 91.7 49.7 - 61.1 93 1

0.85 7(1 1 - 84 1 192.7 46 0 - 52 4 95.1 49 7 - 61.1 96.8

Лс м кг/кг 0 2(1 236 27,1 621.4 32 1 - 36.0 425.1 28.4 - 29.8 371.7

о 50 23 л - 27.1 567.8 32.1 - 36.0 389.0 28.4 - 29.8 304.2

0 «5 23 о - 27.1 644.7 32.1 - 36.0 623.3 2.4.4 - 29 8 396.5

Г-'опп МКГ/К1 0 20 24 1 24 0 84.4 22 0 - 38.0 66.1 25.4 - 31.2 61.8

0 24 1 ■ 24 0 7 1 6 22.0 - 38.0 54.3 25.4 - 31.2 49.4

(1 85 24 1 24 (1 41 4 22.0 - 38.0 58.3 25.4 - 31.2 53.7

Р<>4 МК1/К1 0 20 • 2.11 < 2 (1 - - - -

0 50 2 0 < 2 II - -

(1 85 < 2.(1 < 2 II - - - .

о» м кг/к г 11.2(1 - - 200 - 250 < 5

0 50 - 200 - 250 < 5

0 85 - - 200 - 250 < 5

р)| 0 20 4 0 4.1 7 1 - 7.4 7.5 - 7.8 6 2 - 6.4 7.7 - 7.8 6.2 - 6.7

II 50 4 I) - 4,1 6 К - 7.7 7.5 ■ 7.8 6.: - 6.5 7.7 - 7.8 6.2 - 6.7

0 «5 4 II - 9.3 6.8 - 7.5 7.5 - 7.8 6.4 - 6.7 7.7 - 7.8 6.2 - 7.1

Из экспериментальных данных следует, что для всех водно-химических режимов концентрации исследуемых коррозионно-активных примесей в

первичном конденсате зависела от положении зонда отбора первичного конденсата по высоте лопатки. В большинстве случаев минимальная концентрация хлоридов и сульфатов в первичном конденсате наблюдалась в среднем сечении по высоте лопатки (табл. 1) что, в первую очередь, связано с большей влажностью пара в этом сечении.

Содержание исследуемых примесей в первичном конденсате, отобранном в одном и том же сечении по высоте лопатки, зависело от их концентрации в паре перед турбиной и увеличивалось с повышением концентрации этих примесей в паре перед турбиной. Результаты опытов при АВР для среднего сечения по высоте лопатки для широкого диапазона изменений содержания хлоридов в парс перед экспериментальной турбиной принедсны на рис. 1.

Содержание О Н II.ЦК' Пс|«1| 1у|ЯМ111!>и. МК1 /м

Рис. 2. Зависимость содержания хлоридов в первичном конденсате при АВР от концентрации хлоридов в паре перед турбиной (данные для среднего сечения по высоте лопатки)

Содержание фосфатов в первичном конденсате во всех опытах при АВР было ниже предела чувствительности измерения (2 мкг/кг).

Концентрация кислорода в пробах первичного конденсата при КВР была ниже предела чувствительности использованного аналитического метода определения концентрации кислорода (5 мкг/кг).

В четвертой главе дана оценка водно-химических режимов ТЭС с точки зрения загрязнения первичного конденсата коррозионно-активными примесями.

Сравнение концентраций исследуемых примесей (табл. 1) в первичном конденсате для различных водно-химических режимов показывает, что при ЛВР их содержание в первичном конденсате выше, чем при БВР и КВР. На рис. 3 в качестве примера приведены данные по содержанию хлоридов в первичном конденсате при различных водно-химических режимах, из которого видно, что при ЛВР концентрация хлоридов в первичном конденсате в 2 + 4 раза выше, чем при БВР и КВР.

<>1 1КЧЧ11С 1Ы1.1М ИМЧ П1 лоплгки

Рис. 3. Содержание хлоридов в первичном конденсате при разной их концентрации в парс перед турбиной (2 -н 10 и 20 ч- 32 мкг/кг) для различных ВХР

Возможно, причиной повышенного содержания исследуемых примесей в первичном конденсате при ДПР является наличие аммиака в паре, поступавшем на экспериментальную турбину. В присутствии аммиака возможно образование соединений, преимущественно находящихся в молекулярной форме по сравнению с режимами, когда аммиак отсутствует. Из многочисленных теоретических и экспериментальных исследований известно, что на коэффициент распределения примесей в условиях генерации пара влияет форма существования примесей в паре: в пар преимущественно переходят соединения,

- и -

содержащиеся в молекулярной форме. Можно предположить, что эти закономерности имеют место и в процессе перехода примесей из пара в воду.

Содержание ацетатов в первичном конденсате для сопоставмых условий проведения экспериментов (тип водно-химического режима, место отбора пробы первичного конденсата, исходная концентрация в паре перед турбиной) было наибольшим по сравнению с другими исследуемыми анионами: так, содержание ацетатов в первичном конденсате в 6.5 -г 14 раз выше, чем содержание формиатов, и в 2.1 + 5.5 раз выше, чем содержание хлоридов и сульфатов.

Для всех водно-химических режимов рН первичного конденсата был значительно ниже рН пара перед турбиной: при ЛВР он находился в диапазоне 7.1 + 7.7. при ВНР - 6.2 4 6.S, при К HI* - 6.2 i 6.7. Одной in тнможимх причин снижения рН первичною конденсата при ЛВР является то, что при конденсации пара аммиак, в соответствии с коэффициентом распределения, практически полностью остается в паровой фазе. Другой причиной, вероятно, является загрязнение первичного конденсата органическими кислотами.

На основании экспериментальных данных по концентрациям хлоридов, сульфатов, ацетатов и формиатов в паре перед турбиной и первичном конденсате была рассчитана степень концентрирования Кк этих анионов в первичном конденсате, которая представляет собой отношение концентраций примесей в первичном конденсате (Спк) и в паре перед турбиной (С„):

Кк = CIIK/C„ (I)

В таблице 2 приведены данные по степени концентрирования исследуемых анионов для различных ВХР при малых (min) и повышенных (шах) концентрациях каждого из анионов в парс перед турбиной.

Из представленных данных следует, что степень концентрирования хлоридов, сульфатов и ацетатов в первичном конденсате максимальна при АВР. При всех исследованных водно-химических режимах она зависит от исходной концентрации данных примесей в паре перед турбиной: с увеличением исходной концентрации она снижается. Степень концентрирования ацетатов при всех

Таблица 2

Степень концентрирования хлоридов, сульфатов, ацетатов и формиатов в первичном конденсате при малых (min) и повышенных (тах) концентрациях в паре перед турбиной для различных ВХР

Показатель о™. высога лона тхи ЛВР БВР КВР

min ШЛИ т1д тях mJfl тжх

Ко П.20 .10 2 12 7 Ч 3 4.8 7.9 5.1

0 >0 25.8 8 8 4 1 2.1 3.6 2.9

0 85 .14.2 III 7.4 3.1 6.4 4.5

KstM 0 20 >8.7 3.1 30.8 2.1 6.3 2.3

0 50 25 3 2.3 29.7 2 5.1 1.9

0.85 42.5 2.7 32 9 1.8 5.7 1.7

KAi 0 20 168,0 24 6 137.5 12.5 126.9 12.8

0.М1 1,1V.5 22.4 82 7 11.4 76 8 10.5

О Ks 141 V 25 4 95 5 18 1 87 4 13.7

Кг,.™ 0 2и 1 1 ч 3 4 10 5 2 2 8 4 2.1

0 MI 6,8 2 7 8.0 1.8 5.1 1 7

0 S5 8 5 Л 5 9.2 1.9 7.7 1.9

Примечание: малые (min) п повышенные (тах) концентрации каждого из исследуемых анионов в паре перед экспериментальной турбиной приведены в таблице I

водно-химических режимах максимальна по сравнению с другими исследуемыми примесями.

Зависимость, показывающая влияние содержания хлоридов в паре перед экспериментальной турбиной на степень их концентрирования в первичном конденсате (пробы отбирались и i среднего сечения по высоте лопатки), представлена на рис. 4.

В настоящее время трудно объяснить, почему с повышением концентрации примесей и паре перед турбиной их степень концентрирования снижается. Можно лишь предположить влияние кинетического фактора. Анализ полученных эксперимешальных данных позволяет сделать вывод, что и условиях конденсации пара при прохождении его через турбину нельзя говорить о степени концентрирования как о термодинамическом параметре.

В процессе экспериментов было установлено, что при практически постоянной минимальной концентрации хлоридов в паре перед турбиной увеличение содержания в нем сульфатов приводило к повышению концентрации хлоридов в первичном конденсате (рис. 5).

Силсрж.тио ( I и п;!|1е ысрсл 1 \ ми(|. мк|/к|

Рис. 4. Зависимость степени концентрирования хлоридов в первичном конденсате от концентрации хлоридов в паре перед турбиной при АВР (данные для среднего сечения по высоте лопатки)

Содержание И()4 и тцх; нерел 7у/*»иной, мы/к! • ( I II II.ЦК' 1К"1ЧЛ 1 у|И>И1|пП

■ С'1 II перннчном конленшге

Рис. 5. Изменение содержания хлоридов в первичном конденсате в зависимости от содержания сульфатов в паре перед турбиной при АВР (содержание хлоридов в паре перед турбиной 2.5 ч- 5 мкг/кг)

Один из возможных механизмов влияния сульфатов, содержащихся в паре перед турбиной, на повышение концентрации хлоридов в первичном конденсате, заключается в непосредственном химическом взаимодействии сульфатов и хлоридов с образованием соединений типа политиохлоридов С1-(8)-С1 или, что более вероятно, хлорсульфоновых кислот типа 502(0Н)С1. Эти соединения легко гидролизуются с образованием хлорид-содержащих компонентов. Таким обраюм можно предположить, что создаются условия для повышенного перехода хлоридов в первичный конденсат в процессе конденсации пара.

Таким образом, из полученных результатов следует, что в процессе расширения пара в турбине происходит ряда коррозионно-активных анилнлв -хлоридов, сульфатом, ацетатов и формиатов - в первичном конденсате. Кроме того, сульфаты оказывают влияние на процесс концентрирования хлоридов, т.е. приводят к увеличению их содержания в первичном конденсате. Абсолютные значения концентраций данных примесей в первичном конденсате недостаточны для того, чтобы вызвать коррозионные разрушения. Однако коррозионно-активные примеси могут содержаться в достаточно высоких концентрациях в жидкой пленке, образующейся в результате осаждения капель первичного конденсата на поверхности металла лопаток и дисков турбины, что и было подтверждено экспериментально. В одном из опытов при АВР была отобрана жилкам пленка с поверхности металла. Анализ ее показал, что в ней содержатся агрессивные примеси в следующих концентрациях (мкг/кг): хлориды - 30142; сульфаты - 3820; ацетаты - 9600; формиаты - 954. При этих концентрациях уже возможно протекание коррозионных процессов.

В заключение следует еще раз отметить, что коэффициенты распределения примесей, полученные в условиях генерации пара, значительно отличаются от значений, соответствующих процессу расширения пара в турбине. При образовании первичного конденсата наименьшие концентрации анионов сильных и слабых кислог были получены для условий бескоррекционного и кислородного водно-химических режимов. Таким образом, водно-химический режим с дозированием кислорода является предпочтительным не только для когла, но и для турбины с позиции загрязнения первичного конденсата коррозиопно-активными примесями. В связи с тем, что происходит

концентрирование ацетатов и формиатов в первичном конденсате, необходимо минимизировать поступление органических примесей в пароводяной тракт тепловых электростанций. Следует ввести нормирование содержания коррозионно-активных примесей, в первую очередь органики, на тепловых электростанциях.

ВЫВОДЫ

1. Из литературных данных известно, что в процессе конденсации пара в турбинах в зоне фазового перехода образуется первичный конденсат, в котором может происходить концентрирование различных примесей, в том числе коррозионно-активных, способных интенсифицировать коррозионные процессы конструкционных материалов.

2. Приведены результаты опытов, цель которых состояла в изучении влияния различных водно-химических режимов (аммиачный - АВР, бескоррекционныи - БВР, и кислородный - КВР) на загрязнение первичного конденсата коррозионно-акгивными примесями - хлоридами, сульфатами, ацетатами и формиатами - при различном качестве пара, поступающего на экспериментальную установку.

3. Установлено, что при каждом из исследованных водно-химических режимов при одних и тех же термодинамических параметрах пара, загрязнение первичного конденсата определяется концентрацией и составом примесей в паре перед экспериментальной турбиной, а также местом отбора пробы первичного конденсата по высоте лопатки, определяющим влажность пара. Для всех исследованных водно-химических режимов минимальное содержание вышеуказанных анионов н первичном конденсате наблюдалось в среднем сечении по высоте лопатки, что обусловлено максимальной степенью влажности пара в этом сечении по сравнению с корневым и периферийным сечениями.

4. Показано, что наибольшее загрязнение первичного конденсата хлоридами, сульфатами, ацетатами и формиатами имеет место при АВР.

5. Экспериментально получено, что увеличение содержания сульфатов в паре перед турбиной при постоянной концентрации в нем хлоридов приводит к повышению содержания хлоридов в первичном конденсате.

6. Установлено, что степень концентрирования всех исследуемых анионов в первичном конденсате, представляющая собой отношение концентраций примесей в первичном конденсате и паре перед турбиной, зависит от концентрации примесей в паре перед турбиной и от типа водно-химического режима. Для всех исследованных водно-химических режимов она снижалась с повышением концентрации примесей в паре перед турбиной. Наибольшие значения степени концентрирования были получены при АВР.

7. Определено, что при прочих равных условиях содержание и степень концентрирования ацетатов в первичном конденсате максимальны по сравнению с другими исследуемыми коррозионно-активными примесями.

8. Установлено, что pH первичного конденсата для всех исследуемых водно-химических режимов значительно ниже, чем pH пара, поступавшего на турбину.

9. Исходя из полученных результатов, бескоррекционный и кислородный полно-химический режим являются наиболее благоприятными для работы турбин.

10. Эксперпментх'и.но подтверждено, что содержащиеся в первичном конденсате примеси могут концентрироваться в жидкой пленке, образующейся на поверхности металла в результате осаждения мелкодисперсной влаги. Поэтому в процессе подготовки добавочной воды и обработки турбинного конденсата необходимо уделить особое внимание минимизации поступления этих примесей в пароводяной факт Т'ОС.

О с н о в и о <' с а (I с /> ж а и не Ouct с рт пи пи отражено в следующих п у 6,1 ика и них:

1. Петрова Т.И., Поваров O.A., Рыженков В.А., Петров А.Ю., Россихин Л.Я., Полевой E.H. Влияние дозирования поверхностно-активного вещества

октадециламина на содержание примесей в первичном конденсате. - Вестник МЭИ, 1995, №3, с. 61-64.

2. Мартынова О.И., Кашинский В.И.. Петров А.Ю., Макарова Л.В., Крохин О.В. О применении ионной хроматографии для контроля качества воды и пара на ТЭС. - Теплоэнергетика, 1946, №8, с. 39-42.

3. Мартынова О.И., Петров А.Ю. Экспериментальное исследование влияния водно-химических режимов на поведение коррозионно-активных примесей в зоне фазового перехода паровых турбин. - Вестник МЭИ, 1996, №5, с. 47-51.

Пе:'; ЛЯ6"__________Тираж ,СС _ Заказ

Типография МЭИ. К|кн-ноказармс1ий|м71^Г