автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Оптимизация водно-химических режимов систем охлаждения конденсаторов турбин

На правах рукописи

РЕПИН ДМИТРИИ АЛЕКСАНДРОВИЧ

ОПТИМИЗАЦИЯ ВОДНО-ХИМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ ТУРБИН

Специальность 05.14.14 — Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003468 ЮО

Москва - 2009

003468100

Работа выполнена в ГОУВПО «Московский энергетический институт (Технический университет)» на кафедре Технологии воды и топлива

Научный руководитель: — доктор технических наук, профессор

Петрова Тамара Ивановна Официальные оппоненты: - доктор технических наук,

Седлов Анатолий Степанович - кандидат технических наук Гусева Ольга Владимировна Ведущая организации: ОАО «ВТИ»

Защита состоится « мд-Я 2009 года, в час. _£/мин. в_

на заседании диссертационного совета Д 212.157.07 при Московском энергетическом институте (Техническом университете) по адресу: г. Москва, Красноказарменная ул., д. 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ (ТУ).

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

Автореферат разослан «_

1Ъ> ^У^*? 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.157.07 к.т.н., профессор ^

Лавыгин В.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из основных факторов, влияющих на надежность работы ТЭС, являются водно-химические режимы (ВХР) отдельных контуров. Традиционно наибольшее внимание уделяется ВХР паро-воданого тракта ТЭС. Однако, наряду с ним, важное значение имеет организация ВХР системы оборотного охлаждения конденсаторов турбин.

В первую очередь это связано с тем, что от состояния трубок конденсатора напрямую зависит тепловая экономичность турбины - при наличии отложений в трубках ухудшается теплообмен между конденсирующимся паром и охлаждающей водой, в результате чего снижается вакуум, и как следствие, уменьшается теплоперепад, срабатываемый на турбине, т.е. снижается экономичность энергоблока. Кроме того, в случае усиления коррозионных процессов возможен преждевременный выход трубок конденсатора из строя, что приводит к простою оборудования и затратам на ремонт конденсатора. В последнее время все большее внимание уделяется экологическому аспекту организации ВХР систем охлаждения, так как штрафы за превышение предельно допустимых концентраций примесей в сбросных водах ТЭС являются значительными.

В настоящее время в нашей стране не существует эффективной программы организации ВХР оборотных систем охлаждения, решающей одновременно три проблемы: предотвращение образования отложений, снижение скорости коррозии конструкционных материалов на основе меди и недопущение биологического обрастания системы охлаждения. Кроме того, влияние качества охлаждающей воды и корректирующих реагентов на коррозию медьсодержащих сплавов в высокоминерализованной воде систем охлаждения конденсаторов турбин также практически не изучено. Одним из перспективных методов решения данной проблемы является использование пленкообразующих аминов (в частности хеламина и октадециламина (ОДА)),

однако информация по данному вопросу практически отсутствует.

Поэтому, существенно важной является задача оптимизации ВХР систем оборотного охлаждения конденсаторов турбин с целью снижения скорости коррозии латуни.

Данная работа выполнена в рамках договоров между МЭИ (ТУ) и ОАО «Мосэнерго».

Цель работы состоит в изучении влияния качества охлаждающей воды и корректирующих реагентов на скорость коррозии латуни с целью оптимизации ВХР систем охлаждения конденсаторов турбин.

Задачи исследования:

1. Провести анализ качества охлаждающей и добавочной воды на ряде ТЭС с целью оценки протекания коррозионных процессов и образования отложений.

2. Изучить влияние. качества охлаждающей воды на коррозию медьсодержащих сплавов.

3. Изучить влияние фосфонатов и микродобавок пленкообразующих аминов (ПАА) на работу катнонитных фильтров.

4. Исследовать и оценить влияние некоторых рекомендуемых для обработки охлаждающей воды реагентов на скорость коррозии медьсодержащих сплавов в воде систем оборотного охлаждения ТЭС.

5. Изучить влияние сформированной пленки ПАА на поверхности латуни на скорость коррозии и образование отложений в условиях работы ТЭС.

6. Разработать метод и схему обработки трубок конденсаторов со стороны охлаждающей воды ПАА для турбины Т-100.

Научная новизна работы:

1. Впервые дана оценка влияния отдельных параметров (концентрации хлоридов, сульфатов и солесодержания охлаждающей воды ) на скорость

коррозии латуни в охлаждающей воде.

2. Получены математические зависимости, позволяющие прогнозировать скорость коррозии латуни от концентрации в охлаждающей воде только хлоридов и суммарного содержания хлоридов и сульфатов.

3. Определена скорость коррозии латуни в охлаждающей воде в присутствии различных корректирующих реагентов.

4. Разработана методика и схема проведения обработки конденсаторных трубок реагентом ОДА для теплофикационных турбин.

Практическая ценность работы. Определено влияние различных корректирующих реагентов на скорость коррозии латуни на воде систем охлаждения.

Установлено влияние оксиэтилендифосфоновой кислоты (ОЭДФК) и хеламина 9100 МК на обменную емкость катионита IRA 120 H.

Показано, что предварительная обработка конденсаторных трубок пленкообразующим амином ОДА со стороны охлаждающей воды позволяет снижать скорость образования отложений и коррозии латуни.

Результаты работы могут быть использованы для повышения экономичности и надежности работы энергетического оборудования на ТЭС с оборотными системами охлаждения.

Степень достоверности результатов. Достоверность полученных данных подтверждается результатами экспериментальных и промышленных исследований, проведенных с использованием современных средств контроля и обработки результатов. Основные научные положения, изложенные в работе, согласуются с литературными данными.

Апробация работы. Основные результаты были представлены на трех международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (МЭИ, Москва, март 2007, 2008, 2009 гг.), на двух водно-химических форумах (МЭИ, Москва, апрель

2008, 2009 гг.) и на заседании кафедры Технологии воды и топлива (МЭИ, Москва, март 2009 г.).

Личный вклад автора: разработка методики проведения экспериментов; проведение экспериментов; анализ экспериментальных данных; разработка методики и схемы обработки конденсаторных трубок со стороны охлаждающей воды с целью снижения скорости коррозии и образования отложений для турбины Т-100.

Публикации по работе. По теме диссертации имеется пять публикаций.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы. Основной материал изложен на 121 странице машинописного текста, включает 64 рисунка и 25 таблиц. Список литературы включает 106 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность рассматриваемой проблемы.

В первой главе приведен обзор литературных данных по типам систем охлаждения конденсаторов на ТЭС и основным проблемам их эксплуатации.

Показано, что прямоточная система охлаждения требует наличия мощного источника охлаждающей воды и приводит к тепловому загрязнению источника водоснабжения. Организация ВХР прямоточной системы охлаждения не вызывает значительных проблем.

В нашей стране наиболее распространены оборотные системы охлаждения с градирнями (рис.1).

1

\

шшш

Возд

рдоб

т

I _

ЬВ 3

Лгрод

Рис.1. Схема оборотной системы охлаждения с градирнями. 1- градирня; 2- циркуляционный насос; 3 - конденсатор.

Основные требования к охлаждающей воде в системах оборотного охлаждения сводятся к тому, чтобы она имела необходимую для охлаждения потребителя температуру, не вызывала при нагреве образования отложений и биообрастаний теплопередающих поверхностей и трубопроводов и не приводила к коррозии оборудования и трубопроводов.

В системах оборотного охлаждения в результате многократного повторного использования охлаждающей воды происходит увеличение общего солесодержания и жесткости воды, что существенно влияет, с одной стороны, на интенсивность протекания коррозионных процессов, а с другой -на скорость образования отложений на трубных поверхностях конденсаторов.

Отложения минеральных примесей, как в градирнях, так и на поверхности трубок конденсаторов турбин снижают эффективность теплопередачи, и как следствие, КПД энергоблока. Кроме того, отложения увеличивают гидравлическое сопротивление тракта, что повышает расход электроэнергии при эксплуатации системы. Для предотвращения образования минеральных отложений в конденсаторах турбин применяют:

- продувку системы;

-физическую обработку воды в магнитном или акустическом поле;

- стабилизационную обработку воды с помощью химических реагентов.

Следует отметить, что использование продувки для снижения накипеобразования лимитировано возможностями источника исходной воды и экономическими составляющими (платой за исходную воду и сброс продувочной воды).

Физическая обработка воды в магнитном поле не показала стабильных результатов, поэтому его применение ограничено фактором надежности работы.

Выяснено, что стабилизационная обработка воды используемыми в

нашей стране реагентами - кислотой и фосфонатами позволяет снизить скорость роста отложений.

Однако из зарубежных публикаций следует, что наиболее эффективными методами ведения ВХР системы охлаждения являются использование комплексных программ ингибирования и пленкообразующих аминов. Одной из наиболее известных комплексных программ в нашей стране является программа компании GE Water; наиболее распространенными ПАА - хеламин и ОДА. Однако данные по влиянию всех перечисленных реагентов на скорость коррозии латуни отсутствуют.

Таким образом, на основа;;;;;! проведенного обзора литературных данных сформулирована задача о необходимости изучения влияния качества охлаждающей воды и различных корректирующих реагентов на скорость коррозии латуни.

Во второй главе проведен анализ качества добавочной и охлаждающей воды на ТЭЦ-8, ТЭЦ-25 и ТЭЦ-26 ОАО "Мосэнерго", из которого следует, что качество воды в этих системах значительно отличается, и изменяется в течение сезона. Было установлено, что в данных системах охлаждения имеет место образование отложений солей жесткости и коррозия медьсодержащих сплавов. Кроме того, из расчета коэффициентов упаривания по щелочности, жесткости и хлоридам выявлено, что даже после внедрения ВХР с дозированием ОЭДФК в системе охлаждения ТЭЦ-8 ОАО "Мосэнерго" происходит интенсивное выпадение солей жесткости на теплопередающих поверхностях.

В третьей главе приведены результаты экспериментов, по влиянию используемого в настоящей момент на ТЭЦ-8 ОАО "Мосэнерго" корректирующего реагента - ОЭДФК, а также перспективного реагента -хеламина 9100 МК на работу катионита IRA 120 H.

Следует отметить, что на ТЭЦ-8 ОАО "Мосэнерго" вода системы охлаждения используется в качестве исходной воды для водоподготовительной установки подпитки теплосети. Поэтому, при

обработке охлаждающей воды различными реагентами необходимо учитывать их влияние на работу катионитных фильтров, которые используются в схеме подготовки воды.

Результаты экспериментов по изучению влияния ОЭДФК и хеламина 9100 МК на работу катеонита IRA 120 H приведены в табл. 1 и 2.

Было установлено (табл. 1), что в результате дозирования в обрабатываемую воду ОЭДФК в концентрации 1 мг/дм3 обменная емкость катионита снижалась примерно на 11 %. Проведенный расчет показал, что в случае использования ОЭДФК расход воды на собственные нужды катионитных фильтров увеличивается ка 13,8 %.

Таблица 1.

Влияние ОЭДФК на удельное количество обработанной воды и

обменную емкость катионита IRA 120Н в зависимости от фильтроцикла.

Фнльтроцикл Удельное количество пропущенной ионитом воды за фильтроцикл, mjI/cm3 Обменная емкость до проскока, г-экв/м3 Снижение, %

Без ОЭДФК С ОЭДФК Без ОЭДФК С ОЭДФК

№ 1 805 716 2011 1790 11

№2 267 233 666 583 12

№3 264 258 659 645 2

№4 232 240 580 599 -3

№5 311 207 778 519 33

Среднее значение 376 331 939 827 11

Таблица 2.

Влияние хеламина 9100 МК на удельное количество обработанной воды и обменную емкость катионита IRA 120Н в зависимости от фильтроцикла.

Фильтроцикл Удельное количество пропущенной ионитом воды за фильтроцикл, мл/см3 Обметшая емкость до проскока, г-экв/м3 Снижение,

Без хеламина С хеламином Без хеламина С хеламином

№ 1 805 798 2011 1994

№2 267 275 666 688

№3 264 245 659 612

№4 232 262 580 655 -11,5

Среднее значение 376 395 939 987 -1,5

Дозирование в обрабатываемую воду хеламина марки 9100 МК в концентрации 3 мг/дм3 практически не влияло на обменную емкость катионита IRA 120 H (табл. 2).

В четвертой главе приведены результаты опытов по изучению влияния качества охлаждающей воды и дозирования таких корректирующих реагентов как ОЭДФК, хеламин 9100 МК, ОДА, и реагентов компании GE на скорость коррозии латуни J168 в охлаждающей воде.

Из данных, приведенных в главе 2 следует, что состав охлаждающей воды различается значительно и может сильно влиять на протекание коррозионных процессов в тракте системы охлаждения. Поэтому были проведены опыты по изучению скорости коррозии латуни на водах, качество которых характерно для систем оборотного охлаждения в системе ОАО "Мосэнерго", а также на воде, качество которой характерно для добавочной воды этой энергосистемы. В таблице 3. приведены данные о составе вод, которые использовались для проведения опытов. Из этих данных следует, что использованные в опытах воды значительно различаются, в первую очередь, по содержанию в них хлоридов и сульфатов, т.е. по наличию коррозионно-активных примесей.

Таблица 3.

Химический состав вод, на которых проводились опыты.

Наименование рН, Сухой Хлориды, Сульфаты, Ж, мг- Щ, мг-экв/дм3

показателя Ед. остаток, мг/л мг/л экв/дч3

мг/л

Вода 1 8,40 321 29,7 26,4 - -

Вода 2 8,32 471 98,1 50,0 - -

ВодаЗ 8,45 - 71,8 44,4 5,68 4,0

Вода 4 7,70 193 20,0 27,7 3,63 2,6

Вода 5 8,89 323 54,2 46,9 5,60 3,9

Таблица 4

Результаты экспериментов по определению скорости коррозии латуни Л

68 на водах оборотных систем охлаждения.

№ испытуемой воды Время испытаний, ч Скорость коррозии, мг/м2*ч Ошибка определения, %

Вода 1 (СсГ= 29,7 мг/дм3; 3,40 8

С8042" = 26,4 мг/дм\ рН = 790 3,12 7

8,4) 3,21 4

среднее значение 3.24 3

Вода 2 (СС|'= 98,1 мг/дм3; 16,18 1

С5042" = 50.0 мг/дм', рН = 1121 16,81 4

8,32) 15,54 5

среднее значение 16,18 3

Вода 3 (СсГ = 71,8 мг/дм3; 3,28 11

Сво/" = 44,4 мг/дм!, рН = 584 4,35 9

8,45) 3,83 3

среднее значение 3,82 4

Вода 4 (СсГ=20,0 иг/дм1; 0,67 8

Сбм2" = 27,7 мг/дм3, рН = 525 0,74 15

7,7) 0,60 13

среднее значение 0,67 11

Вода 5 (СсГ= 54,2 мг/дм'; 0,74 7

С5042' = 46,9 мг/дм3, рН = 1460 0,92 14

8,89) 0,54 14

среднее значение 0,73 9

Из экспериментальных данных следует (табл. 4), что воды систем охлаждения обладают повышенной коррозионной активностью по отношению к латуни Л 68. Было установлено, что скорость коррозии латуни в охлаждающей воде в основном зависит от концентрации хлоридов (рис. 2.). В результате обработки экспериментальных данных в программе Mathcad 13, было выведено уравнение, показывающее зависимость скорости коррозии латуни от концентрации хлоридов в охлаждающей воде:

Зкор = 7,64 -1(Г3 • е0'077*ссг +1)47 5 мг/м2. ц

Опыты по изучению влияния дозирования ОЭДФК, хеламина 9100 МК, ОДА и комплексной программы обработки охлаждающей воды реагентами компании GE Water на скорость коррозии латуни показали следующее.

40 60 80

Концентрация хлоридов, мг/дмЗ

120

Рис. 2. Изменение скорости коррозии латуни Л-68 в зависимости от содержания хлоридов в охлаждающей воде (рН =7,7 - 8,9). Наличие ОЭДФК в охлаждающей воде в исследованном диапазоне концентраций (до 10 мг/дм3) приводило к повышению скорости коррозии латуни (рис. 3.).

Т " ! 1 *■ " ! к'; 1 " 1 - ■

! ! п

' !

> в т __ Г .... 1 , ( 1

-1- , г у !

3 4 5 6 Соэдфк, мг/дмЗ

10

Рис. 3. Влияние концентрации ОЭДФК на скорость коррозии латуни в

воде № 4.

Опыты по влиянию хеламина 9100 МК на скорость коррозии латуни показали, что дозирование данного реагента в воду систем охлаждения приводит к увеличению скорости коррозии латуни Л 68 во всем диапазоне исследованных концентраций т.е. до 10 мг/дм3(табл. 5.).

Таблица 5.

Влияние концентрации хеламина на скорость коррозии латуни Л-68 в воде №

1,2,4.

Схел, мг/дм1 № образца Скорость коррозии, мгЛ/*ч

Вода № 1 Вода №2 Вода №4

0 1 3,40 16,18 0,67

2 3,12 16,81 0,74

3 3,21 15,54 0.60

Средние значение \7d 16.18 0,67

1 1 3,77 16,31 5,09

2 4,03 16,82 5.18

3 3,34 16,18 5,15

Средние значение 3,71 16,44 5,14

5 1 5,22 22,00 4,71

2 5,09 20,99 4,71

3 5,03 23,01 5,10

Средние значение 5,11 22,00 4,84

10 1 5,31 25,34 7,42

2 5,44 23,52 7,23

3 6,01 27,15 7,17

Средние значение 5,59 25,34 7,27

Данные по влиянию дозирования ОДА показывали, что дозирование

данного реагента в охлаждающую воду при температуре = 25 °С во всем диапазоне исследованных концентраций (до 20 мг/дм3) не влияло на скорость коррозии латуни Л 68 (рис. 4).

Результаты испытаний по влиянию комплексной программы обработки охлаждающей воды реагентами GE Water (Inhibitor AZ 8101 в концентрации 15 мг/дм3 и реагент Depositrol BL 5313 в концентрациях от 0 до 15 мг/дм3) показывают, что данная обработка не позволяет снизить скорость коррозии латуни Л-68 в охлаждающей воде (рис. 5).

0,7

0,6

т

2 и 0,5

2

* X 0,4

о

а 2 0,3

м

о а. 0,2

О

0,1

0

I

|

И"- -.....1—............ ..........—.......- ■ I ■ —......—t

I !

10 15

Сода, мг/дмЗ

20

25

Рис. 4. Зависимость скорости коррозии латуни Л68 от концентрации ОДА в воде № 1.

1,400

1

(V 2 1,200

1,000

О а 0,800

а

* 0,600

н

о 0,400

9.

О 0,200

0,000

Т I

...-■•■'"'Х-ч

I "1 I 1

\

(

---

10 15

Концентрация В1.5313 , мг/дмЗ

20

Рис. 5. Изменение скорости коррозии латуни Л 68 при различных концентрациях реагента ВероБкго! ВЬ 5313 в воде № 5 в присутствии

реагента КЪ 8101 в концентрации 15 мг/дм3. Таким образом, результаты экспериментов показали, что ни один из рекомендуемых производителями реагентов, изученных в данной работе, не

позволяет снизить скорость коррозии латуни Л-68 в охлаждающей воде различных систем охлаждения ОАО "Мосэнерго".

В пятой главе рассмотрены результаты опытов по обработке поверхности конденсаторов турбин ПАА ОДА со стороны охлаждающей воды на скорость коррозии латуни и образования отложений на поверхности латунных трубок.

Данный способ имеет ряд преимуществ по сравнению с ингибированием охлаждающей воды, а именно:

1. Нет необходимости в постоянном дозировании в тракт дорогостоящих химических реагентов;

2. Продувочные воды системы охлаждения не содержат ингибиторов, ПДК на которые, как правило, невелики.

3. Поверхность защищена не только во время работы

оборудования, но и во время простоев.

Результаты опытно-промышленных испытаний данного метода на ТЭЦ-8 и ТЭЦ-22 ОАО "Мосэнерго" показали, что обработка поверхности конденсаторов турбин ОДА позволяет существенно снизить как скорость коррозии латуни, так и скорость образования отложений на поверхности латунных трубок (табл. 6).

Таблица 6.

Скорость образования отложений и коррозии латуни Л 68 в воде систем охлаждения ТЭЦ-8 и ТЭЦ-22.

Показатель ТЭЦ-8 ТЭЦ-22

Образцы без обработки Образцы, обработанные ОДА Образцы без обработки Образцы, обработанные ОДА

Скорость обрязовяння отложений, мг/м**ч 1,93 0,59 56,0 28,0

Скорость коррозии, мг/м1*ч 4,38 1,46 0,86 0,62

В рамках договора с ТЭЦ-22 ОАО "Мосэнерго" была разработана схема

и методика проведения обработки конденсатора турбины Т-100 со стороны охлаждающей воды, приведенная на рис. 6.

Рис. 6. Схема обработки конденсаторных трубок турбины Т-100 водной

эмульсией ОДА.

1 - бак водной эмульсии ОДА, 2 - насос рециркуляции и дозирования раствора реагента, 3 - циркуляуционный насос, 4 - теплообменник, 5 -конденсатор.

Расчет экономической эффективности данного способа показал, что капитальные затраты на его проведение составляют 4.175.000 руб, годовая экономия - 5.094.000 руб, а период окупаемости - менее 10 месяцев.

ВЫВОДЫ

1. Анализ литературных данных показал, что в настоящее время на ТЭС с оборотными системами охлаждения отсутствуют эффективные методы предотвращения коррозии медьсодержащих материалов.

2. Проведен анализ качества охлаждающей воды конденсаторов на ряде ТЭС показавший, что в системах охлаждения конденсаторов

турбин протекают коррозионные процессы конструкционных материалов на основе меди.

3. Изучено влияние ОЭДФК и пленкообразующего амина хеламин 9100 МК на обменную емкость катионита IRA 120Н в Na-форме: наличие ОЭДФК в обрабатываемой воде в концентрации 1 мг/дм3 снижает обменную емкость катионита IRA 120Н (примерно на 11%), а пленкообразующий амин хеламин 9100 МК в концентрации 3 мг/дм3 практически на нее не влияет.

4. Установлено, что охлаждающие воды, на которых проводились эксперименты, обладают высокой коррозионной активностью по отношению к латуни Л-68, при этом определяющим факторам, влияющим на скорость коррозии латуни JI 68, является концентрация хлоридов. Выведена математическая зависимость, позволяющая прогнозировать скорость коррозии латуни в охлаждающей воде в зависимости от концентрации хлоридов.

5. Установлено, что дозирование в охлаждающую воду ОЭДФК, хеламина 9100 МК, октадециламина и реагента AZ 8101 не позволяет эффективно снизить скорость коррозии латуни Л-68.

6. Показано, что предварительная обработка поверхности конденсаторных трубок водной эмульсией ОДА является эффективным способом снижения скорости коррозии латуни Л-68 и образования отложений на ее поверхности.

7. Разработана методика и схема обработки конденсаторных трубок со стороны охлаждающей воды конденсаторов с турбинами Т-100.

8. Рассчитано, что срок окупаемости метода защиты поверхности конденсатора турбины Т-100 с помощью нанесения пленки ОДА на поверхность конденсаторных трубок составляет менее 10 месяцев.

Основное содержание диссертации отражено в следующих публикациях:

1. Петрова Т.Н., Репин Д.А., Факторы, влияющие на работу оборотных систем охлаждения тепловых станций.// Вестник МЭИ. 2009 №1, с. 106-111

2. Петрова Т.П., Репин Д.А., Влияние пленкообразующих аминов на скорость коррозии латуни в охлаждающей воде конденсаторов турбин. // Новое в российской электроэнергетике, 2008, №5., с. 49-54

3. Репин Д.А., Петрова Т.И. Способы коррекции ВХР оборотной системы охлаждения конденсаторов турбин // Тринадцатая междунар. научн.-техн. конф. студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика":

Тез. докл. - М.,2007. - Т.З. - С. 141-142.

4. Репин Д.А., Петрова Т.И. Влияние хеламина на скорость коррозии

латуни в оборотных системах охлаждения. // Четырнадцатая междунар. научн.-техн. конф. студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика": Тез. докл. - М.,2008. - Т.З. - С. 136-137.

5. Репин Д.А., Петрова Т.И. Влияние ОЭДФК и хеламина на работу катионитных фильтров // Пятнадцатая междунар. научн.-техн. конф. студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика": Тез. докл. - М.,2009. - Т.З. - С. 172-173.

Подписано в печать $ -Зак. ^ Тир. W0 п.л. Полиграфический центр МЭИ(ТУ) Красноказарменная ул.,д.13

ВВЕДЕНИЕ.

1. ТИПЫ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ НА ТЭС 6 И ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ.

1.1. Типы систем охлаждения.

1.2. .Основные проблемы при эксплуатации оборотных систем охлаждения и методы их решения.

1.2.1. Биологическое обрастание и методы борьбы с ним.

1.2.2. Образование минеральных отложений в охлаждающих 15 системах и основные методы их предотвращения.

1.2.3. Коррозия латунных трубок конденсаторов турбин в системах 18 охлаждения и методы борьбы с ней.

1.3. Использование поверхностно-активных соединений для коррекции ВХР в энергетике России.

1.4. Постановка задачи исследования.

2. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ПРИМЕСЕЙ В ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЕ

НА СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ ЛАТУНИ.

2.1. Анализ данных сезонного изменения качества воды оборотных систем охлаждения некоторых ТЭС ОАО "Мосэнерго".

3. ВЛИЯНИЕ КОРРЕКТИРУЮЩИХ РЕАГЕНТОВ (ОЭДФК И ХЕЛАМИНА МАРКИ 9100 МК) НА РАБОТУ КАТИОНИТНЫХ 59 ФИЛЬТРОВ.

3.1. Влияние ОЭДФК на обменную емкость катионита IRA 120Н.

3.2. Влияние хеламина марки 9100 МК на работу ионитных фильтров.

4. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ КАЧЕСТВА ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ

И ИНГИБИТОРОВ НА СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ ЛАТУНИ В

ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЕ.

4.1. Методика проведения экспериментов и расчет погрешности.

4.2. Влияние качества охлаждающей воды на скорость коррозии латуни.

4.3. Влияние корректирующих реагентов на скорость коррозии латуни Л-68 в охлаждающей воде.

4.3.1. Влияние ОЭДФК на скорость коррозии латуни Л 68 в воде.

4.3.2. .Влияние хеламина на скорость коррозии латуни Л 68 в охлаждающей воде.

4'.3.3. Влияние ОДА на скорость коррозии латуни Л-68 в охлаждающей-воде.

4.3.4 Влияние реагентов 8101 и ВЬ 5313 на скорость коррозии латуни Л 68 в охлаждающей воде.

5. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ЛАТУНИ Л-68 ПЛЕНКООБРАЗУЮЩИМ АМИНОМ ОДА НА СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ И 99 ОБРАЗОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ В ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ВОДЕ СИСТЕМ

ОБОРОТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ.

5.1. Применение полимерных покрытий для защиты конденсаторов турбин.

5.2. Применение пленкообразующих аминов для защиты конденсаторов турбин.

5.2.1. Влияние пленки ОДА на скорость коррозии латуни и скорость образования отложений.

5.3. Разработка- метода и схемы проведения, пассивации конденсаторных трубок паровых турбин октадециламином.

5.4. Разработка программы пассивации трубок конденсатора.

5.5.Оценка экономической эффективности проведения мероприятия.

5.5.1 .Расчет капитальных затрат.

5.5.2. Расчет финансовой выгоды от проведения мероприятия.

ВЫВОДЫ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ.

При переходе к повышенным параметрам, возрастает эффективность работы энергетического оборудования[1,2]. Однако, при этом увеличиваются капитальные затраты на ввод отдельных мощностей. В связи с этим всё большую роль приобретают вопросы надежности работы оборудования, сокращения(времени простоям снижения эксплуатационных затрат.

Одним из основных факторов, влияющих на надежность работы ТЭС, являются водно-химические режимы (ВХР) отдельных контуров. Традиционно наибольшее внимание уделяется ВХР паро-водяного тракта ТЭС. Однако, наряду с ним, важное значение имеет организация ВХР системы оборотного охлаждения.

В первую очередь это связано с тем, что от состояния трубок конденсатора напрямую зависит тепловая экономичность турбины — при наличии отложений в трубках ухудшается теплообмен между конденсирующимся паром и охлаждающей водой, в результате чего ухудшается вакуум, и как следствие, уменьшается теплоперепад, срабатываемый на турбине, т.е. снижается экономичность энергоблока. Кроме того, в случае усиления коррозионных .процессов возможен преждевременный выход трубок конденсатора из строя, что приводит к простою оборудования и затратам на ремонт конденсатора. В последнее время все большее внимание уделяется экологическому аспекту организации ВХР систем охлаждения, так как штрафы за превышение предельно допустимых и временно согласованных концентраций примесей являются значительными.

ВХР системы? охлаждения конденсатора характеризуется некоторыми особенностями:

- отложения на трубках конденсаторов« возможны практически только на стороне охлаждающей воды.

- условия корректировки ВХР достаточно жестки, т.к. расход охлаждающей воды конденсаторов во много раз превышает расход теплоносителя основного контура и расход воды в теплосети.

- температура охлаждающей воды конденсаторов существенно ниже, чем для подогревателей сетевой воды и паро-водяного тракта ТЭС.

В связи с вышеизложенным, задача по оптимизации ВХР систем оборотного охлаждения вызывает повышенный интерес.

ВЫВОДЫ;

Анализ литературных данных показал, что в настоящее время на ТЭС с оборотными системами: охлаждения отсутствуют эффективные методы предотвращения; коррозии-медьсодержащих материалов-.

Проведен анализ; качества охлаждающей воды конденсаторов на ряде ТЭС показавший; что: в системах охлаждения конденсаторов1 турбин протекают коррозионные процессы конструкционных' материалов на основе меди.

Изучено влияние ОЭДФК и пленкообразующего амина хеламин 9100 МК на обменнуюемкость катионита IRA 120Н в Na-форме: оналичие ОЭДФК в обрабатываемой воде в концентрации 1 мг/дм снижает обменную емкость катионита IRA; 120Н (примерно на 11%), а пленкообразующий амин хеламин 9100' МК в , концентрации 3 мг/дм? практически на нее не влияет. Установлено, что охлаждающие воды., на которых проводились эксперименты, обладают высокой коррозионной; активностью по отношению к латуни Л-68, при, этом определяющим5 факторам, влияющим« на скорость, коррозии латуни Л 68, является концентрация: хлоридов. Выведена математическая; зависимость, позволяющая прогнозировать скорость коррозии латуни в охлаждающей:воде в зависимости от концентрации хлоридов; Установлено, что дозирование в охлаждающую воду ОЭДФК, хеламина 9100 МК, октадециламина и реагента AZ 8101 не позволяет эффективно снизить скорость коррозии латуни Л-68. Показано; что предварительная обработка поверхности конденсаторных трубок водной эмульсией; ОДА является эффективным способом снижения скорости коррозии латуни: Л-68 и образования отложений на ее поверхности.

7. Разработана методика и схема обработки конденсаторных трубок со стороны охлаждающей воды конденсаторов с турбинами Т-100.

8. Рассчитано, что срок окупаемости метода защиты поверхности конденсатора турбины Т-100 с помощью нанесения пленки ОДА на поверхность конденсаторных трубок составляет менее 10 месяцев.

1. Богачев А.Ф. Доклад о разработке новой техники и технологий для технического перевооружения энергетических объектов./ РАО «ЕЭС России». М. 1999. с.50 •

2. Анализ направлений развития отечественной теплоэнергетики / А.В. Мошкарин, М.А. Девочкин, Б.Л. Шелыгин и др. // Иваново. 2002.

3. Ред. Путилов В .Я. Экология энергетики. Москва, МЭИ, 2003 г., 715 с.

4. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. М: Энергия, 2000.

5. Ю.М. Бродов, Р.З; Савельев. Конденсационные установки паровыхтурбин. М: Энергоатомиздат,1994, 288 с.1

6. А.Г. Костюк, В.В. Фролов. Паровые и газовые турбины. М: Энергоатомиздат,1985, 352 с.

7. Повышение эффективности и надежности теплообменных аппаратов паротурбинных установок. /Под. Ред. Ю.М. Бродова. Екатеринбург: ГОУВПО УГГУ-УПИ,2004.

8. СНиП 2.04.02-84: Охлаждающие системы оборотного водоснабжения

9. Bouyer,S.,Imbert,C., Rhodier, М.Н., Hechard,Y., Recueil,17 ernes Journees Information Еаих(ЛЕ), 2006 (Poitiers, France).Association de Professionnels du Traitement des Eaux et des Nuisances,Poiters,France

10. Временные методические рекомендации по расчету предельноiдопустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты со сточными водами / Утв. Ленкомприроды 30.12.89. Л., 1990 г.

11. СанПиН № 4630-88: Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения (приложение 2). Mi Минздрав СССР, 1988.

12. РД 34.37.307-87. Методические указания по прогнозированию химического состава и накипеобразующих свойств охлаждающей воды электростанций. Минэнерго СССР, 1987

13. FOGT P 15.201 -2000. Продукция производственного назначения. Порядок разработки и постановки продукции* на производство. — М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.

14. Антонов в;в: Опыт применения ингибиторов^ солеотложения.Ж. Энергосбережение и водоподготовка №3 1998стр:38*

15. Дрикер*Б.Н. Диссертация* на соискание ученой'степени доктора технических наук. Предотвращение минеральных отложений и коррозии металла в системах водного хозяйствах использованием фосфорсодержащих комплексов. УГУ, Свердловск. 1991 г.

16. Е.И. Андреюк, В.И. Билай, ЭЗ. Коваль и др. Микробиологическая коррозия и её возбудители. Киев: Наукова Думка 1980.20:Анисимова О.С., Бродов Ю.М1, Юдина- Е.А. Коррозионная стойкость конденсаторных труб //Теплоэнергетика, 1984 г., № 8, с. 71-73.

17. Никитин В. И. Коррозионные повреждения конденсаторов'паровых турбин и определение остаточного ресурса их трубной системы, Теплоэнергетика№ 11,2001 с.41-44

18. Рябчиков А.Ю.1, Бродов Ю.М., Хает, С.Н., Аронсон К.Э., Купцов В'.К.Обобщение опыта совершенствования кожухотрубных теплообменных аппаратов паротурбинных установок в условиях эксплуатации, Электрические станции 2005,11 сЗЗ- 38.

19. Brooke M. Cooling-water treatment: a review. Petroleum Refiner, 36, 142-9, Feb; 1957

20. Thornley J; L. Corrective water treatments prevents scale deposit, corrosion. Heating; Piping; and Air;Conditioning, 31 No 8, 112-15, Aug. 1959

21. Gook;C. H;,,Gbrrosioniand:depositcontrokincooling water systems: Combustion, 27, No. 3, p. 53-6, Mar. 195632: Drane C. W., Water treatment«for recirculating systems. Chem. And'Ind., No. 46, 1367-72, Nov. 24, 1956 '

22. Paulsen G.C., Water-treatment problems in open-type recirculating-cooling systems. National Eng:, 60,-No. 8, p. 26-7,39, Aug. 1956 . *

23. Gibson J. W., A survey of water conditioning practices. Petroleum Eng., 27, No. 10 C44-6, C 48-9, C53, Sept. 1955 /

24. Winzig W.J., Water treatment for cooling towers. Blast Furnace Steel Plant, 42, No. 7, 812-6, July 1954; World Oil, 138, No. 5, 261-4; 266, Apr. 1954

25. Fitzpatrick L. W., Treatment for cooling waters. Power Plant Eng., 58, 82-4, Feb. 1954

26. Slough J. M. Right water treatment extends cooling-tower life, saves money. Power ,98 , No; 5,100-1,232-8, May 1954.

27. Evans U.R., Corrosion problems arising from water in chemical industry. Chem. And Ind. No 53, 1193-200, Dec. 31, 195139: Miller D. Objectives and techniques of cooling-water treatment. Oil Gas J., No. 16,139,p. 3-6 Aug. 23,1951

28. McConomy H. F., Literature survey of corrosion in cooling-ware systems 1940-1953. Proc. Am. Petroleum Inst. Ill, 35, 32-79, 1955.

29. Rice J.K., Treatment of recirculated cooling water. Corrosion, 8, No. 11, p. 375-80, Nov. 1952.

30. Recirculating Cooling Water Sub-Committee. Some of the economic data on chemical treatment of Gulf Coast coolin waters. Corrosion, 11,61-2, Nov. 1955.

31. Hatch G.B., Rice. O Threshold treatment of water systems: corrosion control and scale prevention with glassy phosphate. Ind. Eng. Chem., 37, No. 8, p. 710-5, Aug. 1945.

32. Maguire J.J., Betz W.H., Betz L.D., Biological fouling in recirculating cooling-water systems. Ind. Eng. Chem., 48, No. 12,2162-7, Dec. 1956.

33. Talbot L.E., Treatment of water for cooling purposes. Am. Ry. Eng. Assoc. Bull'., 525,339-42, 1955

34. Williams A.E., Control of slime and algae in cooling-water systems. Cheap Steam, 37, 74-5, Oct. 1953; Fuel Abstr., 15,94, 1954

35. Updegraff D.M., Microbiological corrosion of iron and'steel. Corrosion, 11, No. 10; 442t-6t, Oct. 1955

36. WormwelI F., and Nurse T. J., The corrosion of mild steel and brass in chlorinated water. J. Appl. Chem., 2, Pt. 12, 685-92, Dec. 1952

37. Uhlig H.H., Corrosion Handbook (New York: John Wiley & Sons, Inc., 1953), p. 545

38. Anon. Microbiological corrosion controlled by amine-type treatment. Chem. Processing, 23, 127-8, Sept. 1960

39. Hurst E.H., Water treatment for polymetallic cooling systems. Proc. Nineteeth Annual'Am. Water Conf. Eng. Soc. W. Pa., 17-32, 1958

40. Powell J. L., Corrosion of copper in open recirculating water systems. Ind. Eng. Chemi, 51, No. 3, 75A-6A, Mar. 1959

41. Murray R.G., Tester M.E., Four-tower water treatment test facility. U.S. Atomic Energy Comm. Publication GAT-247, Sept. 23, 1958

42. FlamancI R.J. Polyphosphate distribution process for water treatment Belg. 566,341, Apr. 30. 1958

43. Kleber J.P. Chemical "conditioning of cooling waters Combustion,* 22, No 11, 45, May 1951

44. Харвей M. Хирроу, Роберт Д. Порт Руководство Налко по анализу причин коррозионных повреждений в системах водяного охлаждения? McGraw-Hill, 1993

45. Понырин JI.C., Штромберп Ю.Ю., Дильман М.Д. Надёжность парогазовых установок// Теплоэнергетика. 1999. №7. С.50-53

46. Исследование коррозионно-механического повреждения> труб горизонтальных сетевых подогревателей турбин Т-250/3 00-240/ А.Б. Вайнман, О.И. Мартынова, В.А. Малахов и др. // Теплоэнергетика. 1997. № 6. С. 17-22

47. Влияние условий эксплуатации сетевых подогревателей турбин Т-250/300-23,5 на ресурсе их трубной системы / И.А. Лунин, А.Д. Трухний, А.И. Лебедева и др. // Теплоэнергетика. 2005. № 7. С.70-75

48. Шицман М.Е. Обзор эксплуатационных данных по интенсивности коррозии и формирование отложений в поверхностях нагрева водогрейных котлов// Теплоэнергетика. 2000. № Г. С.28-32

49. Богачёв А.Ф. Изучение и предотвращение коррозии металла в зонах фазовых превращений энергетических установок// Теплоэнергетика. 1996. № 8. С. 17-24

50. Громов Е.Б. Исследование влияния окдадециламина на эррозионно-коррозионную стойкость конструкционных материалов// Автореферат канд. диссертации. Иваново.2001

51. Экспериментальные исследования поведения октадециламина в перегретом паре и- на контактирующих с ним металлах / И:Я: Дубровский, Н.Б. Эскин, А.Н. Тугов и др. // Теплоэнергетика. 2004. № 7. С.32-35

52. Авксенюк Б.П., Месаркишвили З.С. Теплоотдача и' критические тепловые потоки? при кипении, водных растворов- полиэтиленоксида при пониженных давлениях в условиях естественной конвекции //ИФЖ. -1984. -Т. 47. -№1>. -С. 24-28:

53. Аванесов А.М:, Аветисян И.А. Влияние полимерных добавок на распространение звуковой волны в воде с пузырьками. //Акустический журнал. -1976. -Т. 22. -Вып. 5. -С. 633-635.

54. Аверин-Е.К., Кружилин Г.Н. Влияние поверхностного натяжения и вязкости на условия теплообмена при кипении воды. //Изв. АН1 СССР, ОТН. -1955:-№10. -С. 131-137.

55. Арефьева Е.И., Аладьев И.Т. О влиянии смачиваемости на теплообмен при кипении. //ИФЖ. -1958. -Т. 1. -№7. -С. 18-23.

56. Zakob М, Zinke W. Der Wärmeübergang beim Werdampten von Flüssigheiten an sen Krechten und Waagerechten Flächen: //Phys. Zeitchr. -1935.-№8. -S. 71-75.71'. Znsinger F.H., Bliss H. Trans. Am. Inst. Chem. Eng. -1940. -Vol. 3. -P. 6-12.

57. Влияние некоторых органических добавок на теплообмен при кипении / И.П. Чащин, Л,Ф. Шигина, Н:С. Шват и др. //Теплоэнергетика. -1975. -№8. -С. 73-74.

58. Подсушный* A.M., Стаценко B.Hi,, Якубовский Ю.В. Влияние добавок ПАВ на изменение теплоотдачи в судовых горизонтальнотрубных испарителях. //Судовые энергетические установки. -Владивосток: ДВГУ. -1980. -С. 65-72.

59. Hauffe К., Morison S. Adsorption: Eine Emfuhrungin dieProbleme der Adsorption, Berlin, NewJork. -1974. -S. 285.

60. Ашев П.С. Экспериментальное1 исследование поведения, октадециламина втодноМ' теплоносителе энергетических установок: Автореф. дисс.-на*соиск. уч. степ: канд. техн. наук. М.: МЭИ.1979. 20 с.

61. Филиппов Г.А., СалтановТ.А., Кукушкин А.Н: Гидродинамика и' теплообмен в присутствии ПАВ. М.: Энергоатомиздат. -1988: -184 с.79.' Дрейцер1' Г.А. Современные4 проблемы- интенсификации теплообмена5. //ИФЖ. -2001. -Т. 74. -№4.

62. Зайграник Ю.А. Переродившееся кипение и интенсификация теплоотдачи. //ТВТ. -2001. -Т. 39. -№3.

63. Рортышов Олимпиев« BiB., Попов- И.А. Эффективностьпромышленно перспективных интенсификаторов^ теплоотдачи? //Изв. РАН.! Энергетика. -2002. -№3.

64. Anon The Influence of dissolved substances and the state of the heated. Surface on the mechanism of boiling. Brown Boveri Review. -V. 49. -1962. -P. 519-531.

65. Ralston A.W., Charles W.H., Everett J.H. The Systems Octyl-amine, Dodecylamine and Octadecylamine. Water. //Journal of Amer. Chem. Soc. -1942. -V. 64. -№ 3. -P. 15156-1523.

66. Hoerr C.W., Corcle M.R., Raison A.W. Ionisation constants of primary and symmetrical secondary amines in aqueous solution. //Journal of Amer. Chem. Soc. -1943. -Vol'. 65. -№ 3. -P. 328-329.

67. Wolf K.L. Physik und Chemie der Grenzflächen. Berlin, Göttingen, Heidelberg. -1955.

68. Wedler G. Eine Einführung in die Physorbtion und Chemiesorbtion. Verlag Chemie, Weinheim. -1970.

69. Handbook of Chemistry and Physics. Editor Robert C. Weast CRC Press. -1975.

70. Panovsky W., Schiimichen A. Chemisch-physikalische Eigenschaften von Octadecylamin. Unveröffentlichtes Material des Instituts fur Energetic, Leipzig. -1982.

71. Zahner, H.D. Seghessi, M.S. Cappis. Water treatment helamin. Filtro SA//CH-1211 Geneve the SQS-sertificate ISO 9002

72. Петрова Т.И., Фурунжиева A.B. Использование хеламина на тепловых электростанциях с барабанными котлами Энергосбережение и водоподготовка № 1, 2004, с.3-992.www.helamin.ru

73. Kahler H.L. Method of Protecting Systems for Transporting Media Corrosive to Metal. /United States Patent Office № 2460259, CI. 427-237. Application 22.01.1946, Patented 25.01.1949.

74. СТО ВТИ 37.002-2005 "Основные требования к применению ионитов на водоподготовительных установках тепловых электростанций.120

75. Технологические рекомендации• по диагностике и качеству и выбору." ОАО ВТИ, Москва 2006 г.

76. ГОСТ 20255.1-89-Иониты. Методы определения статической обменной емкости.

77. ГОСТ 20255.2-89 Иониты. Методы определения динамической обменной емкости.

78. ГОСТ 17522L72 Мембраны ионообменные. Метод определения-равновесной обменной емкости.

79. Тейло р-Дж. Введение в теорию ошибок. -М., «Мир», 1985.

80. Анахов Илья Павлович Повышение эффективности эксплуатации систем оборотного водоснабжения ТЭС на основе удаления и предотвращения образования термобарьерных отложений на трубных поверхностях конденсаторов. Диссертация канд. техн. наук.М. МЭИ;2008 г.

81. Петрова Т.И., Репин Д.А; Факторы, влияющие на работу оборотных систем охлаждения тепловых станций.// Вестник МЭИ. 2009 № 1, с. 106-111

82. Тензиометр Т-Г. Руководство по эксплуатации; Паспорт 1Х2.840.001ПМ. Зеленоград: ГОСНИИФП, 1990. 68 с

83. Shimadzu High Perfomance LiquidChromatograph CTO-20A/20AC Operation Instruction. Shimadzu Corporation^ Tokyo, Japan

84. B.A. Головин, А.Б. Ильин, B.T. Кузнец, К.В. Кублицкий, В.А. Щелков Противокоррозионная защита и восстановление теплообменного оборудования полимерными покрытиями ВИКОР. УДК:620.193.251.2