автореферат диссертации по энергетике, 05.14.01, диссертация на тему:Исследование и оптимизация многоступенчатых испарительных установок с учетом коррозии поверхностей нагрева

На правах рукописи

Лунин Кирилл Александрович

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ИСПАРИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК С УЧЕТОМ КОРРОЗИИ ПОВЕРХНОСТЕЙ НАГРЕВА

Специальность: 05.14.01 - Энергетические системы и комплексы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА-2004

Работа выполнена в Московском энергетическом институте (Техническом университете) на кафедре Тепловых электрических станций.

Научный руководитель:

доктор технических наук

профессор Седлов Анатолий Степанович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор Ларин Борис Михайлович кандидат технических наук профессор Копылов Анатолий Сергеевич

Ведущая организация:

ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт атомного машиностроения»

Защита состоится « 23» июня 2004 г. в .14 час. 00 мин. в аудитории Б-205 на заседании диссертационного совета Д 212.157.14 при Московском энергетическом институте (Техническом университете) по адресу: г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 17.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (технического университета).

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью организации) просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.157.14

К.Т.Н., ДОЦ.

Буров В.Д.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы.

В числе прочих методов подготовки обессоленной воды для энергетических котлов применяют и термический способ водоподготовки. Как правило, этот способ реализуется на многоступенчатых испарительных установках (МИУ), оборудованных испарителями поверхностного типа. По схемам включения многоступенчатые испарительные установки делятся на установки с параллельным питанием по воде и последовательным по пару и на установки с последовательным питанием по воде и по пару. Схема питания испарителей непосредственно влияет на состояние водно-химического режима из-за различной степени упаривания питательной воды по корпусам МИУ.

Одной из основных задач организации водно-химического режима испарительных установок, наряду с получением дистиллята надлежащего качества и предотвращения накипеобразования, является снижение до минимума интенсивности коррозии конструкционных материалов. Тем не менее на практике коррозия стали является одной из основных причин снижения надежности работы ИУ.

Несмотря на важность проблемы коррозии при эксплуатации испарителей, имеющиеся литературные данные носят скорее статистический характер и не дают возможности прогнозировать и определять динамику коррозионных разрушений конструкционных материалов. Более того, до настоящего времени практически отсутствуют количественные зависимости влияния таких факторов, как солесодер-жание, солевой состав, рН на интенсивность коррозии в высокоминерализованных растворах, которыми являются рассолы испарителей. Недостаточно исследовано и влияние схемы включения испарителей (последовательная, параллельная) на водно-химический режим, хотя очевидно, что данный фактор может оказывать существенное влияние на скорость коррозии стали. Практически не проводился анализ влияния интенсивности коррозии на общую экономичность работы МИУ.

Цель работы.

Целью настоящей работы является разработка на основании экспериментальных исследований коррозионных процессов методики оценки интенсивности коррозии конструкционных материалов МИУ при последовательном и параллельном питании и выбор с учетом коррозии оптимальных режимов работы и схем включения испарителей.

Научная новизна работы.

Впервые для условий работы МИУ получены зависимости влияния солесодер-жания, рН и температуры на интенсивность коррозии. Исследовано влияние на коррозию вод различного анионного состава. Установлено, что соотношение кор-резиноопасных анионов (СГ И БО^") в концентрате ИУ практически не сказывается на интенсивности коррозии. Разработана методика оценки влияния состава питательной воды, схемы питания испарителей, а также температурного и солевого режима на уровень коррозии греющих секций ИУ. Получены номограммы расчета интенсивности коррозии в диапазоне теплотехнических параметров работы МИУ при последовательном и параллельном включении испарителей для различного состава питательной воды.

Степень достоверности обеспечивается обоснованностью методики экспериментальных исследований на автоматизированном стенде, анализом погрешности измерений и воспроизводимостью данных. Полученные значения коррелируются с известными качественными зависимостями скорости коррозии. Результаты расчетов интенсивности коррозии по разработанной номограмме удовлетворительно согласуются с данными, полученными в промышленных условиях, а также с результатами исследований, опубликованных ранее.

Практическая ценность работы.

1. Согласно полученным в лабораторных и промышленных условиях закономерностям, можно оценить скорость коррозии в действующих МИУ, работающих на разных составах вод при различных теплотехнических параметрах.

2. Методику расчета скорости коррозии можно использовать при обосновании выбора того или иного способа питания МИУ на стадии проектирования и оценки влияния коррозионных процессов на технико-экономические показатели испарите-

лей.

3. На основании технико-экономического сопоставления схем с последовательным и параллельным питанием с учетом коррозионных процессов показано, что наиболее надежна, эффективна и экономична МИУ с последовательным питанием. В работе проведена предварительная технико-экономическая оценка перевода шес-тиступенчатой МИУ с параллельного питания на последовательное.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы были доложены на VII международной науч.-техн. конф. студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (г. Москва, 2001 г.); VIII международной науч.-техн. конф. студентов и аспирантов Тадиоэлектроника, электротехника и энергетика" (г. Москва, 2002 г.); 15-ой Межд. конф. «Эффективность, издержки, оптимизация, моделирование и влияние на окружающую среду энергетических систем» (г. Берлин, 2002 г.); IX международной научн.-техн. конф. студентов и аспирантов ."Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (г. Москва, 2003 г.); международной иауч.-практ. конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XI Бенардосовские чтения, г. Иваново 2003г.); науч.-практ. конф. «Повышение эффективности производства электроэнергии» (г. Новочеркасск, 2003 г.); X международной науч.-техн. конф. студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" (г. Москва, 2004 г.); заседании кафедры ТЭС МЭИ (ТУ) в 2004 г.

Публикации.

Основное содержание работы отражено в 11 публикациях.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа содержит 169 страниц машинописного текста, 29 рисунков, 19 таблиц, библиография содержит 108 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложена актуальность применения МИУ на объектах энергетики, кратко изложены выявленные на сегодняшний день причины коррозии конструкционных материалов МИУ. Определены основные цели и задачи диссертационной работы.

В первой главе проведен обзор применяемых на объектах энергетики МИУ, рассмотрены различные схемы их включения. На примере некоторых существующих МИУ показано, что как в процессе работы, так и во время простоя, вопросы коррозии являются ключевыми. Коррозия МИУ отмечается и в схемах с последовательным питанием и в схемах с параллельным; при том, что эти схемы с точки зрения водно-химического режима абсолютно разные.

На основании данных обследования некоторых МИУ в качестве основных выявлены следующие причины коррозии конструкционных материалов - наличие в тракте ИУ растворенных агрессивных газов (кислорода и углекислоты), а также неудовлетворительная консервация при длительных и краткосрочных остановах испарителей. Причинами поступления в тракт ИУ кислорода и углекислоты являются как неудовлетворительная работа деаэраторов питательной воды, так и последствия термического разложения солей угольной кислоты. Кроме того, содержание в воде анионов-активаторов (сульфатов и хлоридов) также является одним из наиболее важных факторов, определяющих скорость как общей, так и локальной коррозии металлов в условиях работы МИУ. В главе проведен подробный анализ опубликованных ранее работ о влиянии этих анионов, а также рН на коррозию. Отмечено отсутствие надежных количественных данных по влиянию рН на скорость коррозии стали в диапазоне изменения рН, характерном для работы МИУ. В главе рассмотрены также вопросы использования низколегированных сталей в качестве альтернативы применяемым углеродистым и приведены различные способы консервации при кратковременных и долгосрочных остановах МИУ.

По результатам проведенного литературного обзора обоснована актуальность и сформулированы основные задачи исследования.

Вторая глава посвящена исследованиям коррозионных процессов в лабораторных условиях.

На основании анализа существующих методов коррозионных исследований сформулированы методические требования и разработана методика проведения лабораторных экспериментов.

В лабораторных условиях были проведены экспериментальные исследования коррозии стали 20 в статических условиях, моделирующих температурный режим и состав концентратов МИУ при последовательной и параллельной схемах включения испарителей. Состав рассолов моделировался в пределах возможных колебаний качества исходной и питательной воды МИУ. Экспериментальная установка изображена на рис.1.

Для приготовления имитатов исследуемых растворов применялась обессоленная вода, которую получали на установке 1, включающую в себя бак-деаэратор и ионообменные фильтры (Д-Н-ФСД-ФСД). Далее деаэрированная и обессоленная вода насосом 7 подавалась в вакуумированную электрическую мешалку 2, куда предварительно помешались навески реактивов. Раствор перемешивался в течение 30-40 минут и подогревался. Приготовленный таким образом раствор аргоном из баллона 4 перекачивался в герметичный автоклав 5, в котором предварительно размещались образцы труб 3 греющих секций, длиной ~50 мм. После этого включался электронагреватель 5, и в течение нескольких часов осуществлялся выход на заданный режим опытов. Продолжительность эксперимента составляла ~100 ч.

По окончании опытов трубки извлекались и взвешивались. Скорость коррозии определялась гравиметрическим способом по потере массы образцов после катодного травления в 10% растворе 2-х замещенного цитрата аммония.

линия заполнения I ¡У

автоклава водой/ имитатом |р ■ " ^" линия заполнения

автоклава аргоном Рис. 1. Установка для экспериментальных исследований

1 - химобессоливающая установка; 2 - электромешалка; 3 - образцы; 4 - баллон с аргоном; 5 - автоклав; 6 - электрический нагреватель; 7 - насос.

Третья глава посвящена разработке методики расчета интенсивности коррозии вМИУ.

Результаты отдельных опытов приведены в табл. 1. Полученные в статических условиях экспериментальные данные были в дальнейшем скорректированы для исключения влияния начального участка процесса коррозии и учета скорости движения рассолов в испарителях. Коррекция проводилась по уравнению (1), полученному на основании анализа имеющихся литературных данных по влиянию продолжительности эксперимента и скорости движения растворов на интенсивность коррозии стали (К):

(Й =1,58 К100(1-е~Ч(1 + 0,2^),

где: 1,58 - коэффициент, характеризующий соотношение скорости коррозии в начальный момент времени (то) и по прошествие 100 часов; К\ю - полученное значение скорости коррозии; - скорость движения рассолов в испарителях (принята равной 0,5 м/с); 0,2 - эмпирический коэффициент.

Из полученных данных следует, что скорость коррозии увеличивается с ростом температуры, солесодержания и уменьшается с увеличением рН.

Таблица 1

Результаты лабораторных экспериментов

№ т., °С рн Состав растворов Наблюдаемая интенсивность коррозии, г/мг-ч Скорректированная интенсивность коррозии, г/м2-ч

БСС. мг- экв/л СГ, мг- экв/л Б, г/л

1 165 10,2 1,7" 2,0 0,25 0,2 0,101 •

2 165 9,9 4,0 4,4 0,55 0,27 0,139

3 165 10,3 4,0 4,4 0,55 0,17 0,087

4 165 11,4 4,0 4,4 0,55 0,05 0,025

5 165 11,6 4,0 4,4 0,55 0,06 0,030

6 165 11,6 30,2 185,1 12,9 0,25 0,127

7 165 11,6 176 27 14,1 0,25 0,127

8 110 11,4 520 409 60,9 0,18 0,092

9 110 10,2 440- 360,5 52,3 0,29 0,146

10 110 11,5 430 431,3 55,8 0,20 0,107

11 110 12,2 430 431 55,8 0,15 0,077

12 110 11,5 156.0 157,0 20,2 0,12 0,06

13 120 12,2 1130 30 81,6 0,39 0,199

14 165 11,6 1170 30 84,9 1,01 0,515

15 165 10,7 21,1 0,5 1,5 0,29 0,148

16 165 11,8 600- 30 44,4 0,88 0,45

17 110 11,4 1190 30 80 0,48 0,24

Для анализа приведенных данных их удобно разделить на ряд групп:

1) данные, полученные при рН =11,4 - 11,6 для разных солесодержаний растворов при температуре 165 °С и 110 °С;

2) данные, полученные для температуры 165 °С и солесодержаний

- 0,25-Ю,65 г/л при различных рН, и данные, полученные для различных значений рН при температуре 110 СС и солесодержаний ~50 - 60 г/л;

3) данные, полученные при прочих равных условиях, когда изменялось только соотношение хлоридов и сульфатов.

Анализ данных третьей группы не выявил существенной разницы влияния увеличения хлоридов и сульфатов на скорость коррозии стали в условиях экспери-

ментов. И с увеличением хлоридов, и с увеличением сульфатов скорость коррозии возрастает примерно в равной степени.

Зависимости интенсивности коррозии от солесодержания для температур 165 °С и 110 °С при рН --11,4 11,6 представлены на рис.2. Показанные на этом рисунке зависимости с удовлетворительной для практических расчетов точностью могут быть описаны уравнением:

где: 8 - солесодержание, г/л; - температурный коэффициент, равный 0,054 для 165 °С и 0,0175 для 110 °С.

Значение энергии активации процесса коррозии, определенное в соответствии с уравнением Вант-Гоффа для указанного интервала температуры и значения рН составило -28500 Дж/моль.

. , ля S ,(г/л)

♦ 16SC Alloc]

Рис. 2. Зависимость интенсивности коррозии от солесодержания при рН 11,4-11,6

9,7 9.9 10.1 10,3 10,3 10,7 10.9 11,1 11,3 11.5 11,7 11,9 12,1 12,3 12,5

1 - с/с=55 г/л, Т= 110 "С; 2 - с/с=0,55 г/л, Т=165 °С Рис. 3. Зависимость скорости коррозии от рН

Результаты обработки второй группы данных иллюстрирует рис. 3. Зависимость Охарактеризует скорость коррозии при температуре 110°Си солесодержании -55 г/л, т.е. при параметрах работы последних ступеней МИУ с параллельным и последовательным питанием. Зависимость 2 на этом рисунке характеризует изменение скорости коррозии с изменением рН для температуры 165 °С и солесодержа-ния ~ 0,55 г/л, т.е. при параметрах, характерных для работы первой ступени МИУ при последовательном питании. Приведенные зависимости были экстраполированы по энергии активации и по солесодержанию, в соответствии с уравнением (2), на весь диапазон рабочих температур и возможных изменений состава концентратов МИУ. На основании установленных зависимостей интенсивности коррозии от солссодержания, температуры и рН была разработана номограмма для практических расчетов скорости коррозии греющих секций в условиях работы МИУ. Номограмма (рис. 4) включает два основных поля взаимосвязи интенсивности коррозии, рН и температуры, для солесодержания 0,55 и 55 г/л и два вспомогательных поля для областей низких (от 0,3 до 5 г/л) и высоких (от 10 до 80 г/л) солесодержаний, позволяющих пересчитать интенсивность коррозии на заданное солесодержаиие в

Рис. 4. Обобщенная иомограмма расчета скорости коррозии в диапазоне теплотехнических параметров работы МИУ при

последовательном и параллельном включении

указанных пределах. Левая область номограммы дает возможность рассчитать интенсивность коррозии для условий работы МИУ при низких солесодержаниях, т.е. первых корпусов работы установки по последовательной схеме питания. Правая часть номограммы позволяет определить скорость коррозии для областей высоких солесодержаний, т.е. для условий, в которых работают все корпуса при параллельном питании и последний корпус при последовательном. Схема использования номограммы, показана на рис. 4 штрих-пунктирными линиями (для условий работы испарителя при t = 130 °С, солесодержаний и рН концентрата, равными 30 г/л и 12,5 соответственно).

Четвертая глава посвящена промышленному эксперименту на пятиступенчатой испарительной установке Саранской ТЭЦ-2.

Для подтверждения возможности использования разработанной методики расчета скорости коррозии в реальных условиях работы испарителей был проведен промышленный эксперимент на пятиступенчатой испарительной установке Саранской ТЭЦ-2. В состав МИУ входят пять испарителей типа И-600, соединенных последовательно по пару и параллельно по питательной воде. Питательная вода подается на нижние паропромывочные листы.

В корпус одного испарителя (третий корпус МИУ) были помещены индикаторы коррозии в виде сборок. В качестве индикаторов коррозии применялись стальные круглые пластины толщиной 3 мм, наружным диаметром 40 мм с отверстием в центре диска 10 мм. Пластины изготовлены из ст. 20. Сборки помещались на погружном дырчатом щите. Продолжительность испытаний составляла порядка 3000 часов. После эксперимента скорость коррозии определялась, как и в лабораторных опытах, гравиметрическим методом. Результаты эксперимента приведены в табл. 2.

Таблица 2

Результаты промышленных экспериментов

Т "С РН Средний состав концентрата, г/л Интенсивность коррозии образцов, гЛ/'Ч

СГ 5042" Б I II III Ср.

128 12,5 13,1 15,8 45 0,0652 0,0744 0,061 0,067

Отложения продуктов коррозии носили слоистый характер, причем верхний слой имел темно-коричневый цвет, а нижние - черный. После удаления продуктов коррозии на поверхности образцов наблюдались небольшие язвенные повреждения. Полученные экспериментальные данные были сопоставлены с результатами расчета скорости коррозии по разработанной методике. Расчет проводился для условий работы третьего корпуса по усредненному составу концентрата с помощью номограммы. Ход расчета иллюстрирует рис. 5. Как следует из рисунка, расчетная интенсивность коррозии составила - 0,098 г/мч, что примерно на 45% выше экспериментальных значений. Несмотря на относительно большое агклонение расчета от эксперимента, оно находится в пределах возможной погрешности расчетного метода. Более низкие значения интенсивности коррозии в промышленном эксперименте можно объяснить и дополнительным ингибированием коррозии присутствующими в концентрате фосфатами, а также возможным образованием защитной пленки карбонатных отложений.

0 -----\- рН-

И.6 П.Я 12 0 12.2 12.4 12 6

Рис. 5. Расчет интенсивности коррозии для условий работы Саранской ТЭЦ-2

Пятая глава посвящена технико-экономическому сопоставлению вариантов схем питания МИУ исходной водой.

Различный характер изменения концентраций солевых компонентов упариваемых вод при последовательном и параллельном питании МИУ, в соответствии с проведенными исследованиями, указывает и на различный уровень коррозии греющих секций испарителей. Удовлетворительная сходимость полученных данных промышленного и лабораторного эксперимента позволила использовать разработанную методику для учета коррозионных процессов при сопоставлении технико-экономических показателей схемы с последовательным и параллельным питанием. Сопоставление проводилось для шестиступенчатых испарительных установок, оборудованных испарителями И-600, суммарной производительностью 100 т/ч, работающих в интервале температур от 110 °С до 156 °С.

Согласно полученным результатам, удельный расход тепла при параллельном питании составил 597 МДж/т, при последовательном - 514 МДж/т., т.е. МИУ с последовательным питанием по тепловой составляющей экономичнее МИУ с параллельным питанием на~ 16%.

Для сопоставления водно-химических режимов МИУ с последовательным и параллельным питанием были проведены соответствующие расчеты изменения качества рассолов по корпусам. Результаты расчета сведены в табл. 3 и 4. В этих же таблицах приведены данные по скорости коррозии, рассчитанные по разработанной методике с помощью номограммы (рис. 4). Поскольку при параллельном питании обычно реализуется нестационарный солевой режим работы, расчет скорости коррозии проводился не по конечному солесодержанию рассола, а по среднеинте-гральному.

Как следует из приведенных данных, средняя скорость коррозии МИУ при последовательном питании примерно вдвое ниже, чем при параллельном. При уровне равномерной коррозии в пределах 0,05-0,1 г/м2,Ч (или 0,055-0,11 мм/год), она не может непосредственно приводить к выходу из строя греющих секций. Однако, даже при такой скорости коррозии содержание продуктов коррозии в концентрате может достигать нескольких десятков мг/л, что будет приводить к значительным отложениям на теплообменной поверхности. Наличие таких отложений является

причиной подшламовой коррозии, которая, как правило, и приводит к выходу из строя кипятильных труб греющих секций, т.е. увеличение уровня общей коррозии будет приводить к увеличению потока отказов МИУ в целом.

Таблица 3

Изменение скорости коррозии по корпусам МИУ при параллельном питании

Параметры Ед. изм. Пит. вода Корпус ИУ

1 2 3 4 5 6

Т 1 вт пара °С 156 146 137 128 120 111

Б г/л 0,63 53,1 53,1 53,1 53,1 53,1 53,1

рн 10,3 12,6 12,5 12,4 12,4 12,3 12,3

1расч 5=45г/л г/мг -ч 0,145 0,135 0,118 0,098 0,09 0,072

Среднее-0,11

Таблица 4

Изменение скорости коррозии по корпусам МИУ при последовательном пита-

Параметры Ед. изм. Пит. вода Корпус ИУ

1 2 3 4 5 6

т„ пара °С 154,3 145,6 137 128,7 120,2 111,4

Б г/л 0,63 0,75 0,95 1,2 1,64 2,6 54,1

рН 10,3 10,6 10,8 11,0 11,2 11,4 12,4

^оасч г/и1 -ч 0,07 0,05 0,041 0,032 0,03 0,08

Среднее-0,051

Для расчета потока отказов использовалось соотношение, полученное на основании статистической обработки промышленных данных:

(3)

где: - поток отказов работы греющей секции при допустимом уровне коррозии, (принят равным 0,25), 1/год; 36,6- коэффициент, учитывающий срок службы до

X « -'Л

капитального ремонта; /- действительная скорость коррозии; - допустимый по условиям эксплуатации уровень коррозии (0,03-0,04 г/м2 -ч).

Среднегодовой ущерб от превышения потока отказов допустимого уровня аппроксимировался квадратичной зависимостью:

где к - статистический коэффициент, учитывающий среднегодовые затраты на ремонт МИУ.

По результатам проведенного технико-экономического сопоставления двух схем МИУ по укрупненным показателям общая экономия издержек при последовательном питании МИУ по сравнению с параллельным составляет ~ 1 млн. 850 тыс. руб/год, причем экономия за счет снижения скорости коррозии - около 413 тыс. руб/год или ~ 22% от общей экономии издержек.

ВЫВОДЫ.

1. На основании литературного обзора и статистического анализа повреждаемо-

сти оборудования МИУ выявлены основные факторы, влияющие на скорость коррозии и причины нарушений водно-химического режима установок.

2. В области рабочих параметров испарительных установок проведены экспериментальные исследования влияния на скорость коррозии углеродистой стали солесодержания, концентрации активаторов коррозии - хлорид и сульфат-ионов, а также величины рН растворов. Установлено, что в области исследованных концентраций влияние соотношения хлорид- и сульфат-ионов незначительно и скорость коррозии с ростом их концентрации возрастает в одинаковой степени.

3. Впервые, для условий работы ИУ определены количественные закономерности изменения скорости коррозии с изменением солесодержания рассолов, рН и температуры. Показано, что скорость коррозии возрастает пропорционально корню квадратному из солесодержания в пределах его изменения, характерно-

го для работы испарителей. Определена энергия активации процесса коррозии, которая составила 28500 Дж/моль.

4. Разработана методика расчета скорости коррозии греющих секций испарителей. Предложена номограмма прогнозных оценок скорости коррозии в области возможных изменений качества питательной воды МИУ для последовательной и параллельной схемы питания испарителей:

5. Проведен промышленный эксперимент по исследованию коррозии в условиях действующей многоступенчатой испарительной установки Саранской ТЭЦ-2. Результаты промышленного эксперимента подтвердили хорошее соответствие между реальными значениями скорости коррозии и расчетными данными, полученными по разработанной методике с помощью номограммы.

6. Проведено сопоставление с точки зрения коррозии водно-химических режимов многоступенчатых испарительных установок при последовательной и параллельной схеме питания. Показано, что скорость коррозии греющих секций МИУ с последовательным питанием примерно вдвое ниже, чем при параллельном.

7. Проведено технико-экономическое сопоставление МИУ при последовательном ' и параллельном питании испарителей с учетом коррозии. Показано, что экономия от снижения скорости коррозии при последовательном питании составляют 20-30% от топливной составляющей экономии затрат.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Федоров К.А., Седлов А.С. Исследование интенсивности коррозии в испарителях и паропреобразователях при упаривании минерализованных природных и сточных вод // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. Седьмой Межд. науч.-практ. конф. студентов и аспирантов: В 3 т. - М,: Изд-во МЭИ, 2001. - Т.З. - С. 186-187.

2. Опыт освоения испарительных установок и малоотходных технологий обработки воды на ТЭС / Седлов А.С, Храмчихин A.M., Федоров КЛ., и др. // М., 2000. - 10 с- Деп. в ВИНИТИ 06.12.00, №3084-ВОО.

3. Уменьшение отложений в трубах с пористым покрытием / Кузьма-Кичта Ю.А., Комендантов А.С., Федоров КА. и др. // Эффективность, издержки, оптимизация, моделирование и влияние на окружающую среду энергетических систем: Материалы 15-ой Межд. конф. - Берлин, 2002. - С. 1604-1608 (на английском языке).

4. Федоров КА., Седлов А.С. Исследование экономичности и надежности схем питания многоступенчатых испарительных установок // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. Докл. Восьмой межд. науч.-техн. конф, студентов и аспирантов: В 3 т.- М.: Изд-во МЭИ, 2002. - Т.З. - С 205-206.

5. Результаты наладки водно-химического режима испарителей, работающих на маломинерализованной воде / Седлов А.С, Шищенко В.В., Федоров К.А. и др. // Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования. Третья всероссийская научно-практическая конференция: Материалы конф. - Иваново, 2002.-С. 28-32.

6. Федоров К.А., Седлов А.С, Богловский А.В. Сопоставление схем питания многоступенчатых испарительных установок с учетом коррозии конструкционных материалов // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. Докл. Девятой межд. науч.-технич. конф. студентов и аспирантов: В 3 т.- М.: Изд-во МЭИ, 2003.-Т.З.-С. 155.

7. Федоров К.А., Седлов А.С, Коньков Е.О. Термический метод обессоливания добавочной воды, как способ снижения расхода водопроводной воды на ТЭЦ АО «Мосэнерго» // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. Девятой межд. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: В 3 т. - М.: Изд-во МЭИ, 2003.-Т.З.-С 156.

8. Седлов А.С, Богловский А.В., Федоров К.А. Лабораторные исследования интенсивности коррозии ст.20 применительно к условиям работы МИУ // Состояние и перспективы развития электротехнологии: Тез. докл. Межд. науч.-практ. конф.: В 1 т. - Иваново, 2003. - С 196.

9. Исследования интенсивности коррозии в многоступенчатых испарительных установках / Седлов А.С, Богловский А.В., Зонов АЛ., Лунин КА. // Повышение

«106 03

эффективности производства электроэнергии. Материалы межрегиональной конф. - Новочеркасск, 2003. - С. 182-184.

10. Лунин К.А., Седлов А.С., Богловский А.В. Оценка влияния скорости коррозии на экономические показатели МИУ // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. Десятой межд. науч.-технич. конф. студентов и аспирантов: В 3 т. - М: Изд-воМЭИ,2004.-Т.З.-С. 121.

11. Коррозия стали в условиях работы многоступенчатых испарительных установок / Седлов А С, Богловский А.В., Лунин К А., Зонов А.А. // Энергосбережение и водоподготовка. - 2004. - №1. - С. 86-88.

Подписано к печати

Тираж \ос

Типография МЭИ (ТУ), Красноказарменная, 13.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ КОРРОЗИИ КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ МИУ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Применяемые на объектах энергетики МИУ и схемы их включения.

1.2. Эксплуатационные данные по коррозии конструкционных материалов МИУ.

1.3. Кислородная коррозия.

1.4. Углекислотная коррозия.

1.5. Влияние анионного состава и рН воды на скорость коррозии стали.

1.6. Влияние легирующих добавок на коррозионную стойкость стали.

1.7. Влияние консервации испарительных установок на коррозию.

1.8. Постановка задач исследования.

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОРРОЗИОННЫХ ПРОЦЕССОВ.

2.1. Выбор методики коррозионных исследований.

2.2. Экспериментальная установка.

2.2.1. Установка для приготовления воды.

2.2.2. Установка для приготовления имитатов исследуемых сред.

2.2.3. Экспериментальный стенд по исследованию скорости коррозии в статических условиях.

2.3. Проведение коррозионных испытаний.

ГЛАВА III. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ИНТЕНСИВНО

СТИ КОРРОЗИИ В МИУ.

3.1. Обработка и анализ экспериментальных данных.

3.2. Разработка методики расчета интенсивности коррозии в

3.3. Номограмма оценки скорости коррозии в многоступенчатых испарительных установках.

ГЛАВА IV. ПРОМЫШЛЕННЫЕ КОРРОЗИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ НА САРАНСКОЙ ТЭЦ-2 ОАО «МОРДОВЭНЕРГО».

4.1. Методика проведения и результаты промышленных испытаний.

4.2. Анализ результатов промышленного эксперимента.

ГЛАВА V. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СОПОСТАВЛЕНИЕ ВАРИАНТОВ ВКЛЮЧЕНИЯ МИУ.

5.1. Выбор оптимальной схемы питания с точки зрения тепловой экономичности.

5.2. Сопоставление водно-химических режимов при параллельном и последовательном питании МИУ.

5.3. Оценка влияния скорости коррозии на экономические показатели МИУ.

ВЫВОДЫ.

В числе прочих методов подготовки обессоленной воды для энергетических котлов, применяют и т.н. термический способ водоподготовки [ 1-5]. Как правило, его реализация осуществляется на многоступенчатых испарительных установках (МИУ), оборудованных испарителями поверхностного типа (ГОСТ 10731- 85).

Способ термического обессоливания имеет ряд преимуществ по сравнению с химобессоливнием, в связи с чем область применения испарителей на сегодняшний день расширяется. Это обусловлено рядом причин. Так, наблюдения, проводимые как у нас в стране, так и за рубежом, показывают, что общая минерализация природных вод непрерывно растет, а получение добавочной воды котлов; методом хи-мобессоливания приводит к образованию значительных объёмов сточных вод, с большим количеством солей, чем забирается с водой из источника водоснабжения. Термическое обессоливание характеризуется меньшим количеством сбрасываемых солей, хотя и при этом способе оно достаточно велико. Кроме того, и экономически применение химобессоливания оправдано при солесодержании в исходной воде анионов сильных кислот не более 7 мг-экв/л [6, 7].

В настоящее время термическое обессоливание на базе испарителей применено более чем на 30 электростанциях высокого и сверхвысокого давления, а так же на семи электростанциях сверхкритического давления.

По схемам включения многоступенчатые испарительные установки делятся на установки с параллельным питанием по воде и последовательным по пару либо с последовательным по воде и по пару [1-5, 8]. Схема питания испарителей непосредственно влияет на состояние водно-химического режима, из-за различной степени упаривания питательной воды по корпусам МИУ [9-11].

Одной из основных задач организации водно-химического режима испарительных установок, наряду с получением дистиллята надлежащего качества и предотвращения накипеобразования, является снижение до минимума интенсивности коррозии конструкционных материалов [2, 9, 12-15]. Нормами ПТЭ предусмотрено достаточно жесткие требования к качеству питательной воды испарителей прежде всего по содержанию кислорода и рН [16]. Тем не менее на практике коррозия стали является одной из основных причин снижения надежности работы ИУ [2, 8,9, 12].

В настоящее время в качестве основных выявлены следующие причины коррозии стали в ИУ: наличие в тракте ИУ растворенных агрессивных газов (кислорода и углекислоты), а также неудовлетворительная консервация при длительных и кратковременных остановах испарителей [13].

Причинами поступления в тракт ИУ кислорода и углекислоты являются как неудовлетворительная работа деаэраторов питательной воды, так и последствия термического разложения солей угольной кислоты.

Подтверждением существенного влияния на коррозионные разрушения греющих секций неудовлетворительной консервации испарителей служит практически весь опыт эксплуатации испарительных установок [2, 13].

Несмотря на важность проблемы коррозии при эксплуатации испарителей имеющиеся литературные данные носят скорее статистический характер и не дают возможности прогнозировать, определять динамику, а тем более предупреждать коррозионные разрушения конструкционных материалов. Более того, до настоящего времени практически отсутствуют количественные зависимости влияния таких факторов как солесодержание, солевой состав, рН на интенсивность коррозии в высокоминерализованных растворах, которыми являются рассолы испарителей. Недостаточно исследовано и влияние схемы включения испарителей (последовательная, параллельная) на водно-химический режим, хотя совершенно очевидно, что разный характер последнего может оказывать существенное влияние на скорость коррозии стали. Практически не проводился анализ влияния интенсивности коррозии на общую экономичность работы МИУ.

Таким образом, все вышесказанное говорит о том, что вопрос коррозии и ее влияния на работу испарительных установок, поднятый в данной диссертации, является актуальным.

Основной целью настоящей диссертационной работы является исследование коррозионных процессов в условиях, характерных для работы МИУ при параллельном и последовательном питании и разработка на этой основе методики оценки интенсивности коррозии конструкционных материалов МИУ, работающих при различных составах питательных вод и теплотехнических параметрах.

1. Анализ проблемы коррозии конструкционных материалов МИУ. Постановка задач исследования

Iii. Применяемые на объектах энергетики МИУ и схемы их включения

В настоящее время термическое обессоливание на базе испарителей применено более чем 30 КЭС и ТЭЦ высокого давления 9 МПа и сверхвысокого давления 13 МПа, в том числе на нескольких ТЭЦ и на пяти КЭС сверхкритического давления 24 МПа. Для многих вновь вводимых в эксплуатацию ТЭС также запроектирована установка испарителей.

В подавляющем большинстве случаев термическое обессоливание применено на ТЭС с барабанными котлами, в схемах с прямоточными котлами испарительные установки установлены на нескольких блоках 200 МВт Верхнетагильской ГРЭС; на блоках 300 МВт Сырдарьинской (Узбекистан), Приднепровской (Укранина) и Новочеркасской ГРЭС, и на блоках 800 МВт Сургутской ГРЭС-2 и Пермской ГРЭС. Для блоков сверхкритических параметров термическое обессоливание не позволяет получать добавочную воду, пригодную для питания котлов - требуется доочистка дистиллята способом химического обессоливания [1,3-6].

В схемах термического обессоливания воды в обычно применяются вертикальные водотрубные испарители, с подвесной греющей секцией, естественной циркуляцией воды, с поверхностью нагрева и сепарационным устройством в одном корпусе [1]. Небольшое распространение на объектах энергетики получили также дистилляционные опреснительные установки (ДОУ) различных типов и испарители мгновенного вскипания [2]. Так, на энергетическом испарителе Марыйской ГРЭС опробована конструкция с вынесенной зоной кипения (проект МЭИ). Над греющей секцией установлены коробы конической и цилиндрической формы. На Ферганской ТЭЦ переработка технических и сточных вод осуществляется на 34-ступенчатой установке мгновенного вскипания. На Тобольской ТЭЦ по проекту СвердНИИхиммаш испарительные установки оснащены испарителями с восходящей пленкой жидкости («кесняры») - первые ступени, и испарителями с вынесенной зоной кипения - последние ступени.

В последние годы в МЭИ была разработана конструкция двухзонного испарителя совмещающего в себе зону с естественной циркуляцией и прямоточную.

Для подготовки добавочной воды ТЭС обычно применяются многоступенчатые испарительные установки поверхностного типа с различными схемами питания. Такие МИУ как правило устанавливаются [1-4]:

1) на КЭС в качестве автономных резервных установок с подключением по первичному пару к общестанционному коллектору собственных нужд и конденсацией вторичного пара на потоке химочищенной и сырой воды;

2) на промышленно-отопительных ТЭЦ в качестве рабочих для восполнения внешних потерь, с подключением по первичному пару к производственному отбору (противодавлению) турбины и подачей вторичного пара в общестанционный коллектор 0,12 МПа;

3) на промышленно-отопительных ТЭЦ в качестве резервных с подключением по первичному пару к коллектору 0,12 - 0,25 МПа или к пусковой котельной. В этом случае, устанавливается конденсатор испарителя (КИ), включенный в линию подогрева сетевой воды. Обычно в качестве МИУ в подобных схемах установлены одно- и двухступенчатые ИУ.

В качестве рабочей МИУ выбирается многоступенчатая испарительная установка, в качестве резервной - многоступенчатые и одно, 2-х ступенчатые.

Многоступенчатые испарительные установки (в основном шестиступенчатые) связаны со схемой станции только по греющему пару первой ступени и по вторичному пару (избыточному теплу) последней ступени. Греющий пар подаётся из общестанционного коллектора 8 13 ата, часть вторичного пара последней ступени поступает в коллектор 1,2 ата или на подогреватель химочищенной воды. В настоящее время используются последовательная и параллельная схемы питания испарителей МИУ. Ранние проектные схемы МИУ предусматривали последовательное питание водой, работу с одним расширителем дистиллята, отводом неконденсирую-щих газов из греющей секции в паровое пространство этого же корпуса. В этих условиях наблюдались трудности в регулировании уровня концентрата в корпусах установки при изменении нагрузки при этом снижалось качество дистиллята и усиливалась углекислотная коррозия испарителей.

Последующий переход на параллельное питание корпусов испарительной установки позволил обеспечить соблюдение режимных показателей по производительности и поддержание качества получаемого дистиллята. Кроме того, повысилась маневренность МИУ, так как регулирование уровней воды в корпусах и греющих секциях испарителей осуществляются автономно на недогретой жидкости. В зарубежных аналогах ИУ, поставляемых фирмами Siemens, Alfa Laval и др., в последнее время предлагаются такие же решения.

Проектом многих МИУ предусматривается также регенеративный подогрев питательной воды частью вторичного пара ступеней или конденсатом греющего пара ступеней, который повышает тепловую экономичность установок [1, 2, 8].

В настоящее время на практике в основном получили распространение схемы включения МИУ следующего вида (рис. 1.1, 1.2):

- параллельная по питательной воде (без регенеративного подогрева питательной воды) и последовательная по пару;

- последовательная по питательной воде (с регенеративным подогревом) и последовательная по пару.

Схемы многоступенчатых испарительных установок, установленных на различных энергетических объектах, как правило, имеют свои особенности, что связано как с уровнем развития испарительной техники на этапе проектирования; данной; схемы, так и с последующими модернизациями, вызванными как правило неудовлетворительной работой оборудования МИУ из-за коррозии конструкционных материалов и несоответствием реальной производительности проектным величинам.

Ниже приведены особенности некоторых МИУ, находящихся в эксплуатации.

На Курганской ТЭЦ с 1963 г. работает МИУ производительностью 100 т/ч (рис. 1.3). Схема питания испарителей - последовательная по пару и воде. При этом подогрев питательной воды и дистиллята первоначально осуществлялся по перекрестной схеме. Конденсат греющего пара отдельных ступеней сливается в расширительный бак и оттуда насосами подаётся в деаэратор повышенного давления. Среднегодовое число часов использования установки - 7700. За время работы МИУ, были произведены замены греющих секций во втором и последнем корпусе из-за коррозии трубок. Общая оценка работы установки - удовлетворительная. 0.15-0.25 |------

МПа

И2' I вРП вРП 1 из. вРП А И5. 1.„. вРП 1 вРП т^—Г^—Г * * ♦ в расширитель дренажей

И6 * V вРД 9 пхов в из И5. из И4.

РП

Л1

И1

И2 из ИЗ в ливнесток

Рис. 1.1. Многоступенчатая испарительная установка с параллельным питанием без регенерации

Рис. 1.2. Многоступенчатая испарительная установка с по следовательным питанием, регенерацией пар из кол-ра ,----« 1.0-1.6 МПа

ОТ

-да-дахов шв цирк, водовод ч в деаэратор 6

МПа

Рис. 1.3. Схема МИУ Курганской ТЭЦ 1 - испаритель ИСВ-585-2М; 2 - подогреватель ХОВ ПН-60; 3 - расширительный бак; 4 - подогреватель ХОВ ПН-130.

На Ижевской ТЭЦ-2 находится в работе с 1976 г. две шестиступенчатые МИУ производительностью 110 т/ч. Схема включения МНУ- последовательная по воде и пару (рис. 1.4). При этом конденсат греющих секций МИУ каскадно сливается через регенеративные подогреватели в БЗК. Расширительный бак дистиллята не предусмотрен. Вторичный пар последней ступени соединён с теплофикационным отбором и подаётся на бойлеры вместо отборного пара турбины. Среднегодовое число часов использования установок - 4370. За время работы установки зарекомендовали себя хорошо. В последние годы проводились плановые замены греющих секций. Количество заглушённых трубок в демонтированных секциях превышало 10% при общей наработке часов 70-90 тыс. часов. В первую очередь были заменены вторые и последние корпуса МИУ. пар из кол-ра

--— 1.3 МПя г и и

I '-г г

Ф Ч^ф Ч^ф на шламоотвал

Рис. 1.4. Схема МИУ Ижевской ТЭЦ-2

1 - испаритель И-585-2М, 2 - подогреватель ХОВ ПСВ-125, 3 - бак продувки, 4 подогреватель подпитки теплосети.

В 1995 году на ТЭЦ-7 Ленэнерго введена в промышленную эксплуатацию многоступенчатая испарительная установка, разработанная по схеме МЭИ (рис. 1.5) [17, 18, 96, 97]. МИУ имеет 6 испарителей И-600, включенных параллельно по питательной воде и последовательно по вторичному пару, избыточный пар используется в деаэраторе МИУ и ПХОВ, регенеративного подогрева питательной воды испарителей нет. Все штатные системы установки смонтированы по разработкам МЭИ (система отвода неконденсирующихся газов, система отбора проб и организации продувок, система регулирования уровня концентрата в аппарате, схема питания аппаратов и т.п.). За время эксплуатации МИУ были отмечены очаги язвенной коррозии в трубопроводах питательной воды, а также греющих секциях.

Рис. 1.5. Схема испарительной установки ТЭЦ-7 Ленэнерго

1 - испаритель И-600; 2 - расширитель продувки; 3 - охладитель проб; 4 — лоток сбора проб; 5 - расширитель дистиллята; 6 - охладитель конденсата; 7 — деаэратор ХОВ; 8 - подогреватель ХОВ.

Аналогичную схему включения имеет и шестиступенчатая МИУ Казанской ТЭЦ-3 (рис. 1.6). До 2001 года на МИУ использовалась вакуумная деаэрация, в настоящее время один из двух деаэраторов реконструирован на атмосферный, который питается паром последней ступени МИУ. Причина замены - неудовлетворительное качество деаэрируемой воды, приводящей к интенсивной коррозии питательных трубопроводов, а также греющих секций испарительных установок. Избыточный пар атмосферного деаэратора утилизируется в деаэраторе подпитки теплосети [19].

В конце 2000 года на Северо-Западной ТЭЦ введена в эксплуатацию 6-ступенчатая МИУ (рис. 1.7). Для улучшения тепловой экономичности конденсатом греющего пара подогревается питательная вода последних трех корпусов МИУ. Питание установки осуществляется водой из бака запаса химочищенной воды БЗК № 1. Вода в бак поступает после №-катионитных фильтров химводоочистки. Химочи-щенная вода подогревается в водо-водяных подогревателях, пароводяном подогревателе и поступает в атмосферный деаэратор [18,20].

Рис. 1.6. Принципиальная схема МИУ Казанской ТЭЦ-3 ПЭО «Татэнерго»

Рис. 1.7 Схема МИУ Северо-Западной ТЭЦ

1 - испаритель, 2 - расширитель конденсата испарителей, 3 - расширитель продувки испарителей, 4 — охладители конденсата испарителей, 5 — насосы расширителей конденсата, 6 -насос конденсата последней ступени испарителя.

Для подогрева химочищенной воды в пароводяном подогревателе и деаэраторе используется вторичный пар ИУ, а в водо-водяных подогревателях - дистиллят испарителей. Из бака деаэратора насосами вода подается к испарительной установке. Испарители включены последовательно по пару, параллельно по питательной воде. Вторичный пар из последнего (по схеме включения) корпуса направляется в коллектор 0,12 0,25 МПа, откуда пар подается в ПХОВ, деаэратор питательной воды испарителей и в конденсатор избыточного пара испарительной установки (КИ). МИУ может работать по 6-ти, 5-ти, 4-х, 3-х, 2-х и одноступенчатой схеме. В течение всего срока эксплуатации этой МИУ была отмечена интенсивная коррозия трубопроводов и теплообменников питательного тракта.

Вместе с получением дистиллята высокого качества, испарительные установки получили применение в системах и комплексах по переработки сточных вод, являясь одним из главных элементов таких схем. В частности, подобный комплекс долгое время успешно функционирует на Саранской ТЭЦ-2 [21, 22, 23]. На этой ТЭЦ с 1981 года находится в промышленной эксплуатации пятиступенчатая МИУ номинальной производительностью 100 т/ч (рис. 1.8). В состав МИУ входят пять испарителей И-600, соединенных последовательно по пару и параллельно по питательной воде, которая подается на нижние паропромывочные листы. За все это время греющие секции всех корпусов МИУ ни разу не подвергались кислотным промывкам, т.к. внутренняя поверхность трубок греющих секций была в хорошем состоянии, отложений и коррозии практически не наблюдалось. В июле 1991 г. после реконструкции водоподготовки МИУ была переведена на питание сбросными водами ТЭЦ (продувочной водой циркуляционной системы, куда в качестве добавочной помимо исходной воды р. Инсар подаются после отстоя промливневые воды). Кроме того, в деаэратор МИУ подаются продувочные воды барабанных котлов в количестве до 20% производительности МИУ.

Позднее была реализована технология приготовления регенерационного раствора из продувочной воды МИУ и части регенерационных сточных вод, отработана технология регенерации Ыа-катионитных фильтров таким раствором. На третьем этапе реконструкции ИУ была реализована технология термохимического умягчения избытка регенерационных сточных вод и их использования для обработки исходной воды. Реализованная на Саранской ТЭЦ-2 технология термохимического обессоливания обеспечила утилизацию промливневых сточных вод, продувочных вод котлов, производство из них добавочной воды котлов высокого давления и под-питочной воды теплосети с использованием в качестве реагентов только извести и коагулянта, выделение всего кальция и магния в виде сырья, используемого в строительной индустрии, сельском хозяйстве и т.п. Однако при использовании в качестве питательной воды сточных вод повышенного солесодержание, отмечены случаи [13] увеличения отказов оборудования из-за интенсивной коррозии.

Рис. 1.8. Схема МИУ Саранской ТЭЦ-2

1 - испаритель; 2 - расширитель дистиллята; 3 - расширитель концентрата; 4 - подогреватель химочищенной воды; 5 - деаэратор ИУ.

На всех приведенных МНУ вопросы коррозии, как в процессе работы, так и во время простоя оборудования, являются ключевыми. Причем, коррозия МИУ отмечается и в схемах с последовательным питанием, и с параллельным, при том, что обе схемы с точки зрения водно-химического режима абсолютно разные [2, 14, 24]. Характерно, что достаточно четко прослеживается взаимосвязь интенсивности коррозии с солесодержанием концентратов МИУ и качеством питательной воды.

основные выводы:

1. На основании литературного обзора и статистического анализа повреждаемости оборудования МИУ выявлены основные факторы, влияющие на скорость коррозии и причины нарушений водно-химического режима установок.

2. В области рабочих параметров испарительных установок проведены экспериментальные исследования влияния на скорость коррозии углеродистой стали солесодержания, концентрации; активаторов коррозии - хлорид и сульфат - ионов, а также величины рН растворов. Установлено, что в области исследованных концентраций влияние соотношения хлорид и сульфат -ионов незначительно и скорость коррозии с ростом их концентрации возрастает в одинаковой степени.

3. Впервые, для условий работы ИУ определены количественные закономерности изменения скорости коррозии с изменением солесодержания рассолов, рН и температуры. Показано, что скорость коррозии возрастает пропорционально корню квадратному из солесодержания в пределах его изменения, характерного для работы испарителей. Определена энергия активации процесса коррозии, которая составила 28500 Дж/мол.

4. Разработана методика расчета скорости коррозии греющих секций испарителей. Предложена номограмма прогнозных оценок скорости коррозии в области возможных изменений качества питательной воды МИУ для последовательной и параллельной схемы питания испарителей.

5. Подготовлен и проведен промышленный эксперимент по исследованию коррозии в условиях действующей многоступенчатой испарительной установки Саранской ТЭЦ. Результаты промышленного эксперимента подтвердили хорошее соответствие между реальными значениями скорости коррозии и расчетными данными, полученными по разработанной методике четными данными, полученными по разработанной методике с помощью номограммы.

6. Проведено сопоставление с точки зрения коррозии водно-химических режимов многоступенчатых испарительных установок при последовательной и параллельной схеме питания. Показано, что скорость коррозии греющих секций МИУ с последовательным питанием в среднем вдвое ниже, чем при параллельном.

7. Проведено технико-экономическое сопоставление МИУ при последовательном и параллельном питании испарителей с учетом коррозии. Показано, что экономия от снижения скорости коррозии при последовательном питании составляют 20-30% от топливной составляющей экономии затрат. Даны рекомендации о целесообразности реконструкции шестиступенчатой МИУ для условий Саранской ТЭЦ-2 ОАО «Мордовэнерго» с параллельной схемы питания на последовательную, что позволит получить значительную экономию издержек в расчете на оставшийся срок эксплуатации.

1. Мошкарин А. В., Бускунов Р. Ш. Испарительные установки тепловых электростанций- М.: Энергоатомиздат, 1994 272 с.

2. Стерман Л. С. Испарители М.: Машгиз, 1956.-211 с.

3. Стерман Л. С., Покровский В. Н. Физические и химические методы обработки воды на ТЭС. Учебник для вузов.- М.: Энергоатомиздат, 1991.- 281с.

4. Рыжкин В. Я. Тепловые электрические станции. Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп.- М.: Энергия, 1976 448 с.

5. Нормы технологического проектирования тепловых электрических станций (ВНЦТ-81).-М.: Энергия, 1981 128 с.

6. Руководящие указания по эксплуатации испарительных установок тепловых электростанций М.: СПО ОРГРЭС, 1976.- 92 с.

7. Бускунов Р. Ш., Гронский Р. К., Клепикова Т. М. Выбор схемы питания МИУ// Промышленная энергетика.- 1986.-№6 С. 38-40.

8. Бабкин Р. Л., Бускунов Р. Ш. Распределение двуокиси углерода в пароводяном контуре многоступенчатых ИУ // Сб.статей «Водоподготовка и водный режим и химконтроль на паросиловых установках». Вып.З- М.: Энергия. -1969.-С. 146-150.

9. Константинова Е. В. Семенова Л. С. Коррозия углеродистой стали в условиях работы опреснительной установки // Защита металлов.- 1969 — №1. С. 130-133.

10. Бускунов Р. Ш. Исследование и совершенствование термических методов обработки воды на ТЭС. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук М., 1996. - 228 с.

11. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации: утв. Минэнерго России 19.06.03- М.: ЭНЕРГОСЕРВИС, 2003.-368 с.

12. Седлов А. С., Абрамов А. И., Васин В. А., Стерман Л. С. Исследование теплообмена и гидродинамики в испарителях и паропреобразователях // Теплоэнергетика. 1994. - № 1.- С. 61-66.

13. Седлов А. С., Дегтярев И. К., Сидорова С. В., Хазиахметов Р. М., Шелин Г. Г., Пичушкин Ю. И. Опыт освоения многоступенчатой испарительной установки Казанской ТЭЦ-3 // Энергетик. 2000. - № 9. - С. 13-15.

14. Седлов А. С., Шищенко В. В., Сидорова С. В., Ильина И. П., Ларюшкин Н. И., Егоров С. Л. Опыт освоения малоотходной технологии водоподготовки на Саранской ТЭЦ-2 // Электрические станции.- 2000 №4 - С.33-37.

15. Седлов А. С., Шищенко В. В., Ильина И. П;, Потапкина Е. Н; Сидорова С. В. Промышленное освоение и унификация малоотходной технологии термохимического обессоливания воды // Теплоэнергетика 2001- № 8.— С. 28-33.

16. Томашов Н. Д. Теория коррозии и защиты металлов.- М.: изд-во АН СССР, 1959.-480 с.

17. Акользин А. П. Предупреждение коррозии металла паровых котлов — М.: Энергия, 1975.-296 с.

18. Жуков А. П., Малахов А. И. Основы металловедения и теории коррозии-М.: Высшая школа, 1991 168 с.

19. Эванс Ю. Р. Коррозия, пассивность и защита металлов. М.: Металлургиз-дат, 1941 -381 с.

20. Фиттер К. Электрохимическая коррозия М.: Химия, 1967 - 283 с.

21. Герасимов В. В., Мартынова О. И, Касперович В. В. Водный режим атомных электростанций.- М.: Атомиздат, 1976.- 325 с.

22. Багоцкий В. С. и др. Учет адсорбционной стадии при расчете кинетических параметров реакции восстановления кислорода // Электрохимия. -1972. -т.8. -№1. С. 84-87.

23. Machato В., Voora S. // Corros.Sci 1968 - v.8, p.73.

24. Коррозия и защита химической аппаратуры / под ред. А. М. Сухотина. — JI.: Лениздат, 1970-т.З. 120 с.

25. Рейзин Б. Л., Стрижевский И. В., Шевелев Ф. А. Коррозия и защита коммунальных водоводов.- М.: Стройиздат, 1979. 398 с.

26. Маркович Р. А., Супрун Л. А., О коррозионной стойкости и кинетике разрушения углеродистой стали в движущейся морской воде // Защита металлов. 1976. - т.12; - вып. 1. - С. 28-33.

27. La Que. Proc. Amer. Test. Master 1951. - v.51, p. 541.

28. Измайлов А. Г. Труды Азерб. н.-и. ин-та по добыче нефти Баку, 1959. — №1.-С. 43.

29. Нагреев М. Ф., Измайлов А. Г. Труды Азерб. н.-и. ин-та по добыче нефти-Баку, 1957. вып. 6. - 256 с.

30. Помфрет Р. А. Коррозия металлов. М.: Изд-во иностранной литературы, 1953.-С. 140.

31. Vanzeal Y., Corros. Sci 1964.- v.4, №1- p.l.

32. Shreier L. L. The Corrosion of Metals, Ed., Ind, 1964.-p.391.

33. Щербаков П. С., Зобачев Ю. Е., Супрун Л. А. Коррозия в морской воде // Судостроение 1962.-№6-С. 64.

34. Жук Н. П., Научный докл. высш. Школы // Металлургия.- 1958 №4.- с. 71.

35. Богловский А. В: Исследование закономерностей образования твердой фазы в условиях работы испарительных установок: Автореферат дисс.канд.техн.наук М., 1980 - С. 20.

36. Иванов А. И. и др. Влияние гидродинамических факторов на устойчивость водных растворов бикарбоната кальция // Украинский химический журнал. 1978. - т.44 - №7. е. 721.

37. Schriber С. F., Coley F. Н.- Water. Performance. 1976 - v. 15.- №7-р.47-54.

38. Jutre G., Lippert G., Jundelson J. Iuflunoce of dissolved carbondioxide and oxygen on corrosion of iron // Corrosion 1982 - v.76 - №2.- p. 91-98.

39. Иванов E. H., Глазырин А. И. Коррозия стали и латуни в растворах угольной кислоты // Электрические станции. 1979. - №3. - С.61-62.

40. Шкроб М. С., Прохоров Ф. Р. Водоподготовка и водный режим паротурбинных электростанций.- М.: Госэнергоиздат, 1961. 471с.

41. Балабан-Ирменин Ю. В., Липовских В. М., Рубашов А. М. Защита от внутренней коррозии трубопроводов водяных тепловых сетей— М.: Энерго-атомиздат, 1999. 380 с.

42. Мамет А. П. Коррозия и защита металла теплосилового оборудования. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. -М, 1951.-231с.

43. Мутовин А. Т. Изменение схемы подачи пара и отсоса неконденсирующихся газов в пароводяных теплообменниках поверхностного типа // Экспресс-информация 24(278) Сер.Эксплуатация оборудования энергосистем. М.: Информэнерго. 1976. - С.48-51.

44. Йовчев М. Коррозия энергетического и ядерно-энергетического оборудования: пер. с болг. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 222 с.55; Тодт Ф. Коррозия и защита от коррозии. Л;: Химия, 1967. - 380 с.

45. Метсик Р. Э. Исследование действия различных хлоридов при коррозии стали в воде в статических и динамических условиях. В кн.: Труды НИИс-ланцев.- 1969. вып. 18 - С. 176-186.

46. Leclerc E. Test d agressivité a Legard Des Matériaux Métalliques, Pierzeux et Organcques//Corrosion et Antkorrosion. 1960. №8 p. 3—13.

47. Гронский P. К. Особенности коррозионных процессов в испарителях поверхностного типа // Теплоэнергетика. 1988. - №5 - С. 57-58.

48. Колотыркин Я: М. Современное состояние теории электрохимической коррозии.- 1977. т.16. - №6 - С.627-628.

49. Розенфельд И. Л. Ингибиторы коррозии. М.: Химия, 1977. - 580 с.

50. Myers J., Obucht M. Recognetion of Couse Vital in Minimising Corrosion. // Potable Water Sistems . 1972. -№4.~ p. 41-46.

51. Hache A. Contribution а Г Etude de la Corrosion de l'Acier en Solution Saline // Revue de Metallurgie. 1956. -№1- p. 76- 81.

52. Кононов М. Д., Юдина В. В., Арутюнян Р. Б. Определение критической концентрации хлор-ионов, инициирующих язвенную коррозию углеродистой стали в нейтральных водных растворах // Защита металлов. 1974. -т. 10.-№4. - С. 420-422.

53. Conda Venice К., Sayed S. M. Corrosion Behaviour of Steel in Stagnant sait Solution // Brit. Corros. J. -1973. v.8, - №2. - p. 71-75.

54. Leganlt R. A. et al. An Elektrochemikal-Statistikal Study of the Effect of Chemi-kal Environment on the Corrosion Behavior of Mild Steel // Corrosion, 1970. -v.26,-№6.-p. 121-128.

55. Tousek I; Eisenlochfrass in Gegenwart von Sulfat und Chloridionem // Collect zech. Chem. Communs. - 1970. - v.35,- № 3. - p. 774-778.

56. Жук H. П. Курс общей коррозии и защиты металлов. М.: Металлургия, 1976.-251 с.

57. Маргулова Т. X., Мартынова О. И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций. М.: Высшая школа, 1987. - 319 с.

58. Балабан-Ирменин Ю. В., Бессолицин С. Е., Рубашов А. М. Влияние рН, содержания хлоридов и сульфатов в сетевой воде на внутреннюю коррозию труб тепловых сетей // Теплоэнергетик. 1994. - №7. — С. 31-34.

59. Бессолицин С. Е. Исследование процессов внутренней коррозии трубопроводов тепловых сетей с целью нормирования анионного состава сетевой воды: Автореферат диссертации кандидата технических наук. М.: 1994. - 20 с.

60. Акользин П.А., Жуков В.А. Кислородная коррозия оборудования химических производств. М.: Химия, 1985. - 314 с.

61. Peterson I. Das Verhalten von Yropbaustahlen in Mecrwasser// Werstoffe und Korrosion. 1977. - v.28,- №11. - p. 748-754.

62. Kowaka Masamichi, Nagano Hiroo. Corrosion resistant low-alloy steel for sea-water use // Chem. Econ. And Eng. Rev. 1972. - v.4, - №6. - p.51-56.

63. Masumoto H., Okasaki Т., Scimada H., Watcnabe T. Development and future of weldable sea water corrosion resistant steels // Nippon Steel Techn. Rept. Overseas.- 1976.-№8.-p. 1-10.

64. Jzumiya Masakiyo, Sazuki Katsumi, Tanno Kazuo. Corrosion of carbone and low-alloy steels in oxygenated water at elevated temperatures // Boshoku gijutsu, Corros. Eng. 1977 - №2 - p.87-89.

65. Kado Satoshi, Natanabe Tuneyash. Sea Water Corrosion of low alloy steels // Boshoku gijutsu, Corros. Eng. 1976. - v.25, - №3. - p. 173-190.

66. Kowaka Masamichi, Satake Yiroo, Nagano Hiroo, Takeyama Muneyoshi, Gano Mituo. Sea water-resistant 2Cr 0,2 Mo steel // Sumitomo Search. - 1973. -№10. -p. 15-27.

67. Schultze W. A., Van der Wekken СЛ. Influence of alloying elements on the marine corrosion of low alloy stells determined by statistical analises of publischen literature data // Britisch corros. J. 1976. - № 11. - p. 18-24.

68. Bartronicek R. Uber einige den Massenverlucht durch Korrosion serosion betreffende Faktoren // Werkstoffe und Korrosion.- 1977 v.28,- № 4 - p. 232-140.

69. Сплавы железа с алюминием // В кн.: Коррозия металлов. Перевод под редакцией Скорчелетти В. В. JL; ГХИ-т.2- 1952 - С. 38-46.

70. Coriou Н., Grail L., Mahien G., Yvet R., Mayona M. Component a la corrosion par Y'eau de mer a'aciers faiblenent allies "fer-chrome-aluminium" // Proc., 5-th Intern. Symposium on Fresh Water from the Sea Athens. 1976. - v.2. - p. 365372.

71. Coley F. H., Filban T. Y. Saline water Conversion report for 1960. // U.S. Department of the Interior. 1960. - Washington. - p. 129.

72. Songa T. et al. Fuld and laboratory reseaiches on the corrosion behavior of carbon steel desalination plants. Proc. 4-th Inter. Sympos. On Fresh Water from the sea, Athens. - 1973. - v.2. - p. 285-294.

73. Blekkenhorst F., Soepenberg E.H. Some results of the development of low alloy steels for desalination plants: Proc. 5-th Intern. Sympos. On Fresh Water from the sea, Athens 1976 - v.l,- p. 349-357.

74. Мацусима H., Уэно Т. Исследование коррозии стали в морской воде. Защитные свойства продуктов коррозии // Босеку Гидзюцу- 1970- т.19-№3 С. 126-132.

75. Bloom М. С. Proc. of 21st. Annual water conference. Pitsburg, Pa.- I960 p.89.

76. Börnes В. Der Einfluss des Sanistoffs bei der neutralen Fahrweisl // VGB-Krafhverkstechnik 1974- v.54,-№5.-p. 324-332.

77. Olefjord I., Fischmeister H. ESCA Studies of low temperature oxide formed on chromium steels. II Corrosion in oxydenated Water // Corrosion Sci- 1975, v.15,-№ ll-12.-p.697-707.

78. Tamada Akihoro, Tanimura Masaijuki. Corrosion behavior of low-alloy steels in sea water // Boshoku gijutsu, corros. Eng.- 1972 v.21 - №11- p. 513-522.

79. Scimizu Yoshiaki, Tamado Akihiro, Matsushima Ywao. Macro-catodic reaction effiuency of low alloy steels in sea water. Boshoku gijutsu // Corros. Eng-1978 v.27,- №5 — p. 229-236.

80. Мартынова О. И., Дубровский И. Я., Баталина Л. Н. и др. Коррозионное поведение углеродистой стали в начальный период работы теплоэнергетического оборудования// Тр. Ин-та / Московский энергетический институт — 1984.- Вып. 623. С.87-95.

81. Долматов Ю. Д., Гронский Р. К., Салашенко О. Г., Сметанин А. Г., Жульков Н. И. Ингибирование отложений сульфата кальция в выпарных аппаратах// Теплоэнергетика 1984-№ 9 -С.54-55.

82. Эксплуатационный циркуляр № Ц-08-84(т). Консервация испарителей поверхностного типа.-М.,-1984.- 98 с.

83. Седлов А. С., Васин В. А., Пухов Ф. Н. Комплексная термическая водопод-готовительная установка ТЭЦ-7 Ленэнерго // Энергетик- 1998.- №8- С. 23-25.

84. Седлов А. С., Васин В. А., Пухов Ф. Я. Термическая водоподготовительная установка ТЭЦ-7 Ленэнерго // Объединенный симпозиум «Энергетика-97» и «Промэкспо-97»: Тезис, докл.- С.-Петербург, 1997 С.25-29.

85. Акользин П. А. Коррозия и защита металла теплоэнергетического оборудования-М.: Энергоиздат, 1982-304 с.

86. D. Е. De Paul. Corrosion-1961-v. 17.-№6-p. 289.

87. M.C.Bloom. Экспресс-информация // Теплоэнергетика- 1962 №5- С. 25-26.

88. Герасимов В. В., Громова А. И. Влияние рН воды на коррозионное поведение перлитной стали // Теплоэнергетика.- 1990 №8 - С.31-33.

89. Чебанов С. Н. Исследование и анализ условий повышения экологической эффективности ТЭС на базе термического метода водоподготовки. Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата техн. наук.— М., 1996.-20 с.

90. Мартынова О. И. и др. Расчет вводно-химических режимов теплоэнергетических установок М.: Изд-во МЭИ, 1998.- 148 с.

91. Васина Л. Г., Говерш А. А., Богловский А. В. Константы диссоциации ионных пар для расчетов процессов водоподготовки// В кн.: Очистка природных вод в системах водного хозяйства промпредприятий Труды Ин-та ВОДГЕО.- 1980.- С.51-55.

92. Чебанов С. Н. Лекции и задачи по экономике энергетики— Саранск: Кр.Октябрь,- 2002.- 400 с.

93. Агапов Р. В. Исследование эффективности схем МИУ с испарителями различных типов при концентрировании многокомпонентных растворов: Дис. на соискание уч.степ. канд. техн. наук.- М., 2003.- 215 с.

94. Балабан-Ирменин Ю. В. и др. Методы исследования локальной коррозии углеродистых сталей, используемых при сооружении и эксплуатации объектов топливно-энергетического комплекса М.: ИРЦ Газпром, 1994 — 118 с.

95. ГОСТ 8.10-93. Реферат и аннотация. Методы натурных испытаний.- М.: Изд-во стандартов. 1999.-23 с.