автореферат диссертации по энергетике, 05.14.14, диссертация на тему:Повышение ресурса и эксплуатационной надужности оборудования тербоустановки Т-100-130

На правах рукописи

ЛАШИЦКИЯ

Александр Петрович

ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА И ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ ТУРБОУСТАНОВКИ Т-100-130

Специальность 05.14.14 — тепловые электрические станции (тепловая часть)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

1998

Работа выполнена в ОАО «Ленэнерго».

Научный руководитель — доктор технических наук Г. В. Василенко. Научный консультант — кандидат технических наук Г. П. Сутоцкий.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Г. И. Ефимочкин; доктор химических наук, профессор В. И. Зарембо.

Ведущая организация — АО «Ленинградский металлический завод».

з с $6. е^ГииФ^.

Защита состоится .- -—--- 11Ш г. в-

//

на заседании диссертационного сонета АООТ'■ «НПО ЦКТИ» Д 145.01.С по адресу: 194021, Санкт-Петербург, Политехническая ул., д. 24, актовый за.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке АОО

Отзыв на автореферат, заверенный печатью организации, просим направит на имя ученого секретаря диссертационного совета по адресу: 193167, Санк' Петербург, Атаманская ул., д. 3.

«НПО ЦКТИ».

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного кандидат технических наук

ОБШ ХАРАКТЕРИСТИКА PflBOTH

. Актуальность проблем». Теплофикационные установки Т—I00— -130 с 1-100/120-130 ) вносят значительный вклад в производство тепловой и электрической энергии з энергосистеме ОАО Ленэнерго. Ими оснащена три электростанции ТЗЦ-15, ТЗЦ-i? и ТЗЦ-21.

В условиях длительного срока наработки оборудования -до 200 тыс.часов, особую обеспокоенность вызывают систематические коррозионные повреждения трубных пучков крупных тепло-обменных аппаратов (со стороны пара) - горизонтальных сетевых подогревателей и конденсаторов. Кроме того, появились случаи коррозионно-усталостных повреждений рабочих лопаток турбин.

Поэтому повышение ресурса и эксплуатационной надезности рассматриваемого оборудования турбоустановок Т-100-130.определяющего надежность энергоблоков в целом, является чрезвычайно актуальным.

Практические мероприятия по решении проблемы повышения надеаности оборудования, разработанные в рамках диссертационной работы и принятые ОАО " Турбомоторний завод", внедрены на всех турбоустановках данного типа ОАО Ленэнерго и в ряде других энергосистем.

Отдельные технические реагения приняты АО "Ленинградский Металлический завод" для турбоустановок Т-i80—130.

Внедрение разработанных мероприятий имеет большой экономический эффект.

Цель работы. Разработать технические решения по предупреждений коррозионных повреядений трубных систем конденсаторов и сетевых подогревателей турбоустановок Т—100— 130 и выполнить их

комплексную промышленную апробации в длительной эксплуатации. При этом одновременно ставилась задача средствами водно-химического режима повысить надежность эксплуатации рабочих лопаток турбины.

Поскольку решение этих задач связано с необходимостью сни-кения уровня содержания корректирующего реагента - аммиака в цикле энергоблока, значительное вникание было уделено разработке мероприятий, позволявших практически реализовать данный реяим при обеспечении надежности работы оборудования энергоустановки в целом.

В качестве базовой для проведения промышленных исследований принята ТЗЦ-21 ОАО Яенэнерго, полиость» оснащенная энергоблоками с турбоустановками Т—100—130 (пять энергоблоков).

Методы исследования.

Использовались штатные методы отбора проб и химико -аналитического контроля питательной воды, котловой вода и пара котлов, применяемые на электростанциях.

Отбор проб конденсата греющего пара из парового объема сетевых подогревателей и отбор проб первоначального конденсата турбины осуществлялся с применением специально разработанных схем.

Использовались следующие приборы: лабораторный хлоридомер ЯТИ - ЦНТИ. рН-метр, автоматический аммиекомер ЦКТИ.

Металлографический анализ повреадекных труб теплообненных аппаратов и рентгеноструктурный анализ продуктов коррозии выполнены специализированным отделом АООТ НПО ЦКТИ.

Научная новизна работы.

{. Обосновано и разработано на уровне изобретения (а.с.

N Г/1!Я>57) техническое реаение по эффективному выводу из цикла энергоустановки диоксида углерод«? (С02 ), позволяющее реализовать рекомендованный режим пониженного анмкнирования питательной воды. Оно заключается в изменении традиционной схеми ввода р основной паровой объем конденсатора парогазовой смеси из се-тевнх и регенеративных подогревателей и направлении ее в воздухоохладитель конденсатора (с последунщей эвакуацией эжектором). При этом одновременно реконструирована схема вентиляции сетевых подогревателей с отказом от прсгектного каскадного отвода из них парогазовой смеси и направлением ее из ПСГ-2 непосредственно в конденсатор.

2. Обосновано и экспериментально подтверждено, что процесс местного обесцинкования латунных трубок в сетевых подогревателях. приаодячий к их повреждения в локальных зонах трубного пучка,развивается на Фоне интенсивного концентрирования аммиака на участке завершения конденсации пара в центральной части аппаратов. Этот процесс протекает такяе и в воздухоохладителе конденсата параллельно с аммиачной коррозией трубок, однако практически реализуется в сетевых подогревателях при повыяенной температуре рабочей средн. Полученные результата позволили разработать и внедрить технические решения, устраняющие зоны коррозионных поврегдений трубных пучков, сетевых подогревателей

( и одновременно конденсаторов ) и тем самым существенно увеличить ресурс безаварийной работы теплообменных аппаратов.

3. Впервые в промыяленном эксперименте исследована особенности концентрирования амкиака в зидкой фазе, образующейся при конденсации пара в различных зонах парового объема трубных пучков горизонтальных сетевых подогревателей. Установлены коэф-

Фициенты концентрирования аммиака ( до 50 раз, что существенно больше, чем в воздухоохладителе конденсатора),с учетом реальной кинетики процесса и влияние концентрирования на величину рН, определяющую коррозионную агрессивность образующегося конденсата в отновении используемых латунных трубок.

На основании этих данных определена величина верхнего допустимого предела концентрации аммиака в паре,исходя из условий обеспечения надежной эксплуатации трубных пучков сетевых подогревателей (650-700 мкг/дм2). что должно быть учтено при последующем пересмотре ПТЗ.

4. Исследованы в реальных условиях рабвты котла закономерности перехода из котловой воды в пар коррозионно -агрессивных соединений - хлоридов и получены численные значения их кинетических коэффициентов распределения в зависимости от концентрации аммиака в питательной воде. Установлено, что регулированием уровня амминирования в целесообразных пределах возможно уменьшить транспорт хлоридов в турбину в 2.5 раза, что ваяно для предупреждения коррозионно-усталостных повреждений рабочих лопаток турбин особенно при длительном сроке их наработки.

5. На основе результатов выполненных исследований установлен целесообразный нижний предел концентрации аммиака в питательной воде - 500 мкг/дм^ дополнительно обоснованный анализом качества первичного конденсата турбины и соответствием нормам ПТЗ уровня содержания соединений «елеза в питательной воде при внедрении усовершенствованной схемы отсоса неконденсирующихся газов.'

- Таким образом,рекомендован рабочий диапазон пониженного амминирования питательной воды 500 - 600 мкг/дм3. реализуемый при

условии эффективного вывода С02 из цикла энергоустановки.

Практическая ценность и реализация результатов исследований.

На основании результатов выполненных исследований, а также разработанных и апробированных технических решений:

1. Разработана схема эффективного вывода из цикла энергоустановки неконденсирующихся газов, что позволило повысить ресурс и надеаность оборудования паротурбинной части энергоблока с турбинами Т—100-130.

2. Указанная схема и ряд дополнительных технических решений по повышению эффективности вентиляции центральной части трубного пучка сетевых подогревателей -зоны локализации повреждений приняты ОАО Турбомоторный завод и внедрены на электростанциях ОАО Ленэнерго с турбинами Т-100-130 С ТЭЦ-15.ТЭЦ-1?. и ТЭЦ-21).

Усовершенствованная схема отсоса неконденсирующихся газов из конденсатора принята АО Ленинградский Металлический завод для турбоустановок Т-180-130 строящейся второй очереди ТЭЦ-5 и ТЭЦ—21 ОАО Ленэнерго.

Данная схема внедрена такве на энергоустановках с барабанными и прямоточными котлами ряда других энергосистем.

3. Предложен для внесения дополнения в ПТЗ при последующем их пересмотре экспериментально обоснованный и проверенный в длительной эксплуатации рабочий диапазон понияенного амминиро-вания питательной воды 500-600 мкг/дм3, реализуемый при условии применения усовершенствованной схемы отвода из цикла энергоустановки неконденсирующихся газов и преаде всего диоксида углерода, как соединения кислого характера, требующего для его нейтрализации дополнительной дозы аммиака.

Автор защищает:

метод повышения ресурса трубных пучков и эксплуатационной надежности тепло-обменных аппаратов турбоустановки Т—100—130:

результаты исследований взаимосвязи коррозионных повреждений оборудования и водно - химического ренина турбоустановки Т-100-130.

Яичный вклад автора.

В диссертации обобщены результаты исследований,выполненных лично автором и под его руководством, а также в отдельных случа-ях-совкестно со специалистами АООТ НПО ЦКТИ и ОАО Турбомоторный завод, привлекавшимися для решения ряда технических вопросов.

При этом автору принадлеаат: постановка проблемы в целом, задач экспериментальных исследований, обобщение их результатов; разработка концепции о контролирующем факторе локального коррозионного повреядения трубных пучков горизонтальных сетевых подогревателей; разработка принципиального ревгения (на уровне изобретения) по повышении эффективности удаления неконденсирующихся газов, что позволило обеспечить режим пониженного амминиро-вания, предупредивиий повреждаемость трубных пучков сетевых подогревателей и конденсаторов при одновременном повышении качества пара и обеспечении требований ПТЗ к качеству питательной воды; разработка критерия, позволяющего оперативно оценивать степень совершенства водно - химического режима и уровень эксплуатации различных ТЗЦ.

Апробация работы.

1. Исследование кинетических коэффициентов распределения примесей меаду паром и водой в сетевых подогревателях. Доклад на международном Симпозиуме IАРНБ, С.-Петербург, 1992,8 сентября. Горный институт.(авторы: Василенко Г.В.,Лашицкий Й.П.).

2. Оптимизация параметров водно -химического режима блоков СКД и ВД по условиям надежности работы котла и турбоустановки.

Доклад на отраслевом семинаре-выставке "Совершенствование водно-химического режима ТЗС, средства автоматики и контроля, Москва, 1998, апрель.(авторы: Петров В.Ю., Евтуиенко В.М., Кокошкин И.А., Лаиицкий Й.П., Чудновская И.М. )

Публикации.

По теме диссертации опубликованы весть печатных работ и получено одно авторское свидетельство.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы, содержит 63 страницы машинописного текста,15 таблицЗб рисунков и приложений - актов внедрения результатов работы2.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность диссертации, сформулирована ее цель и изложено краткое содержание работы.

В первой главе приведен обзор литературных данных по результатам научно-исследовательских работ, посвященных проблеме предупреждения коррозионных повреждений трубных пучков конденсаторов ■ и сетевых подогревателей со стороны пара, а также влиянии факторов водно-химического режима на коррозионно -усталостные повреждения рабочих лопаток турбин в зоне фазового перехода.

Подробно рассматривается характер коррозионного разруиения трубок конденсаторов, локализация мест повреждений и закономерности процесса концентрирования аммиака в -зоне завершения конденсации пара, на фоне которого развивается коррозия трубок.

Исследования данного явления были выполнены еще в пятидеся-тые-шестидесятые годы и их результаты и практические рекомендации излояены в работах Бермана Л.Д.,Намета fi.il..Пермякова В.А., Сутоцкого Г.П.

Анализ публикаций специалистов ВТИ. ЦКТИ, МЭИ, ОРГРЗС и других организаций позволяет констатировать, что процесс коррозионного разрушения конденсаторных трубок со стороны пара достаточно хорошо изучен. Он протекает в форме аммиачной коррозии латуни с утонением стенок трубок в зоне концентрирования аммиака (воздухоохладитель )и интенсифицируется при значениях рН конденсата более 10,0. Делается вывод о том, что наиболее радикальным речением проблемы предупреждения повреждений конденсаторных трубок является снижение уровня концентрации аммиака в цикле энергоблока.

Частные технические решения, заключаются в "разбавлении" конденсата, образующегося на трубках,путем специального подвода к зоне повреадений дополнительного количества пара либо "душиро-вания" трубок турбинным конденсатом.

Значительный вклад в изучение закономерностей коррозионного повревдения латунных трубок сетевых подогревателей внесли работы Мамета А.П..Сутоцкого Г.П..Пермякова Б.А..Ефимочкина Г.И. Папотыикиной Н.П., и др. Однако в целом это явление исследовано в существенно меньшей степени. Установлено, что коррозия металла трубных пучков подогревателей развивается в форме обесцинко-вания -равномерного со стороны сетевой воды и местного (пятнами) со стороны пара. Процесс протекает достаточно интенсивно и первые повреждения фиксируются уже через 5-7 лет. Основными факторами, его контролирующими, являются температура рабочей среды.

подержание углекислоты, кислорода, аммиака, величина рН. С по-вныением рН характер обесцинкования изменяется и равномерная коррозия поверхности металла трансформируется в местную.

В связи с задачами, решаемыми в рамках диссертационной работы выполнен также анализ параметров водно-химического режима, существенно влияющих на коррозионно - усталостную прочность рабочих лопаток турбин в зоне фазового перехода. Основополагающие исследования в этой области выполнены Мартыно-вой О.И.. Поваровым О.А., Петровой Т.И. (МЭИ). Богачевым А.Ф., Деевой З.й, (ВТИ), Сутоцккн Г.П.. Василенко Г.В., Евтушенко В.Н., Никитиным В.И., Петровым В.Ю.(ЦКТИ).

Работами МЭИ и ВТИ была установлена важная роль в коррозионном процессе соединений хлора, транспорт которых с паром в турбину определяется уровнем содержания аммиака в цикле энергоустановки. Другим важным контролирующим фактором, как показали исследования специалистов ЦКТИ, МЭИ, ВТИ, ОРГРЗС, является величина рН первоначального конденсата , образующегося в зоне Фазового перехода. Особое значение приобретает обеспечение высокого качества пара при длительном сроке наработки турбин -до 150-200 тыс.часов.

Анализ опубликованных результатов исследований в целом свидетельствует о существенном и неоднозначном влиянии концентрации корректирующего химического реагента - аммиака на надея-ность работ» энергооборудования.

В связи с изложенным, в рамках решения проблемы повышения ресурса и эксплуатационной надежности теплообменного оборудования турбоустановок Т—100—130 были поставлены следующие основные задачи:

1. Выполнить исследования закономерностей коррозионного поврекдения латунных трубных пучков сетевых подогревателей с паровой стороны в результате обесцинкования для обоснования выдвинутых автором представлений о контролирующем факторе процесса - локальном концентрировании аммиака в зонах завершения конденсации пара. Для количественной оценки степени концентрирования аммиака провести анализ проб конденсата пара, отбираемых непосредственно из действующих аппаратов.

2. Установить целесообразные пределы снижения уровня содержания аммиака в питательной воде на основе комплексного исследования условий обеспечения надежной работы оборудования турбоус-тановки - сетевых подогревателей, конденсатора, турбин (рабочих лопаток в зоне фазового перехода) при поддераании требуемого ПТЗ качества питательной воды.С этой целью, в частности, исследовать закономерности транспорта с паром при его генерации в котле кор-розионно агрессивных примесей -хлоридов.

3. Разработать технические решения, обеспечивающие эффективное удаление из цикла энергоблока неконденсирующихся газов, преаде всего диоксида углерода - соединения кислого характера, требующего для его нейтрализации дополнительной дозы аммиака, и тем самым практически реализовать реаим поникенного амминиро-вания:

4. Внедрить комплекс разработанных мероприятий по повышению надежности работы теплообменного оборудования установок Т-100—130 и выполнить исследование их эффективности в длительной эксплуатации.

Вторая глава посвящена разработке и апробации средств предупреждения коррозионного разрушения трубной системы конден-

саторов типа КГ2-6200-11.

При теплофикационном режиме работы энергоблоков, охватыва-вающен до 9/10 времени года, из турбины в конденсатор поступает около 25 т/ч пара, а его основная часть направляется в сетевые подогреватели и подогреватели тракта регенерации. При этом основные трубнне пучки конденсатора отклачены.

Отсасываемые из ПСГ и регенеративных подогревателей в конденсатор неконденсирующиеся газы составляют более 90 процентов от их общего количества и, тем самым,-определяющим образом влияют на теплообмен в конденсаторе и интенсивность коррозионных процессов.

К началу первого этапа промышленных исследований энергоблоки электростанции находились в эксплуатации до 15 лет при гидра-зинно-аммиачном водном режиме.

Примерно через ? лет работы были зафиксированы первые случаи повреждений конденсаторных трубок из латуни /1070-1 а в последующий период процесс коррозии интенсифицировался (Рис.1).

Повреждения локализовались в характерной зоне - воздухоохладителе встроенного трубного пучка, на достаточно узком участке, отвечающем завершению конденсации пара. При этом трубки основного пучка не имели следов коррозии.

Визуальный осмотр поврежденных трубок, специально извлекав-михся для этой цели, показал следующее:

- Наблюдается уменьшение толщины стенок трубок с паровой стороны в результате аммиачной коррозии,и прежде всего в крайних секциях конденсатора, в .районе трубных досок. В корпусе "Б" коррозионные потери металла трубок имели катастрофический характер с утонением стенок на 90Х. В корпусе "Й" конденсатора интенсивность коррозии

ПоВрелкдаемость трубок &с/пр>оеннсго трудного пу</ка конденсаторе: тур гГоуст сгна

T~Ю0/i20-fЗO (<Глок ¿1) ТЭЦ-£Ц

195&

/Э8У

/533 /989

/930

/93/ /592. /993 /991/ /99£ М>9б

0 —Корпус /1 О - корпус Б

реконструкция схег*6/ отсоса Неконденсирующиеся

■газов иг, конденсатора СО и

блох /V/ ¿'беден £ эксплуатации но £ 13 г.

/997 /993 /Ъдб/

Рис. /

трубок воздухоохладителя встроенного пучка несколько ниже (Рис.1). Такое различие может быть объяснено проектной организацией парогазовой смеси из сетевых подогревателей в линию выравнивания давления в паровой части конденсатора и,тем самым, возможностью поступления коррозионно агрессивных неконденсирующихся газов преимущественно в один из корпусов.

- Принципиально важным явилось обнаружение на трубках воздухоохладителя в зоне интенсивной аммиачной коррозии характерных белых точек размером около 1 мм - результата начальной стадии обесцинкования латуни, что свидетельствует о параллельном протекании обоих процессов.

Изложенная картина локализации повреждений в трубной системе конденсатора присуща и другим электростанциям ОАО Ленэнерго с аналогичными турбоагрегатами. Устранение указанных локальных зон повреждаемости с ограниченным количеством трубок) позволило бы существенно увеличить ресурс безаварийной работы трубной системы конденсатора в целом.

Наиболее радикальное решение рассматриваемой проблемы, как было показано в главе Г, возможно на пути снижения уровня содержания аммиака в паре, поступающем в конденсатор, и тем самым -в зоне локализации коррозионных повреждений. Для практической реализации подобного режима пониженного амминирования автором совместно со специалистами АООТ НПО ЦКТИ разработано эффективное техническое решение ( а.с. N 1719857 ). Суть его заключается в следующем. Как известно, для поддержания величины рН питательной воды в нормативных пределах, например 9,1, в отсутствие соединений кислого характера, прежде всего углекислоты, достаточна доза аммиака примерно 350 мкг/дм3.

Однако, практически в цикл энергоблока непрерывно поступает С02 как с воздухом, присасываемым в вакуумную часть тракта, так и с добавочной водой при весьма ограниченном удалении ее эжектором конденсатора, Б результате этих процессов фактически требуемая доза аммиака в цикле монет превышать теоретически необходимую в 2-3 раза и достигать 1000 мкг/дм3 и более (-Рис.2). Организовать эффективный вывод диоксида углерода из цикла, возможно, когда он находится в свободном состоянии, т.е., при поступлении в составе парогазовой скеси из теплообменных аппаратов в конденсатор. Однако, направляясь в основной паровой объем конденсатора и контактируя с развитой поверхностью конденсирующейся жидкой фазы, СО2 активно растворяется в ней и повторно возвращается в цикл.

Для исключения такой рециркуляции диоксида углерода было предложено изменить проектную схему и направлять парогазовую смесь из ПСГ и регенеративных подогревателей непосредственно в воздухоохладитель конденсатора, где попутный пар конденсируется, а С02удаляется из цикла эжектором.

Конструктивная разработка усовершенствованной схемы отсоса неконденсирующихся газов была выполнена заводом - изготовителем ■оборудования ОАО ТМЗ и реализована на всех пяти энергоблоках ТЗЦ-21.

Эффект от ее внедрения особенно ярко проявился при сопоставлении качества питательной воды до и после реализации'новых решений (Рис.2 ). Если до проведения реконструкции схемы отсоса для обеспечения величины рН = 9,1 требовалась концентрация аммиака в среднем 950-1000 мг/дм3 , то после реконструкции оказалось достаточным для этого вдвое меньшее количество аммиака.

Наиболее важным критерием эффективности усовершенствованной схемы отсоса неконденсирующихся газов, естественно, является последующий опыт эксплуатации конденсаторов. Многолетние наблюдения за коррозионной стойкостью трубных пучков конденсаторов подтвердили положительный эффект проведенной реконструкции (Рис. 1).

Как следует из рис.1,до внедрения новых технических реиений количество поврежденных трубок суммарно по обоим корпусам составляло в год около 18ит.,после внедрения - снизилось до 1,5 ит/год, а в период 199?-1998г.г. повреждения трубок отсутствовали.

После ограниченного периода "отбраковки" ранее прокорродиро-вавших трубок, повреждаемость конденсаторных трубок резко умень-иилась и практически прекратилась.

Как следует из изложенного выше, разница (лСмежду фактической концентрацией аммиака в питательной воде (С^ ) и теоретически необходимой для достижения рН химически чистой воды (в отсутствие в ней С02) 9,1 + 0,1 может служить количественной характеристикой содержания кислых коррозионно агрессивных веществ, прежде всего углекислоты:

где Зуц - эквивалент аммиака, равный 1?.

Этот показатель позволяет энергетикам оперативно оценивать степень совершенства водно-химического режима и эффективность удаления неконденсирующихся газов, а также осуществлять сравнительную оценку уровня эксплуатации различных ТЭЦ.

В третьей главе изложены результаты изучения закономерностей коррозии трубного пучка сетевых подогревателей и разработанные на их основе мероприятия по предупреждению повреждаемости трубок.

Подогрев сетевой воды на ТЭЦ—21 осуществляется блочными горизонтальными сетевыми подогревателями ОАО ТМЗ: ПСГ-1 типа ПСГ-2300-2-8-1 и ПСГ-2 типа ПСГ-2300-3-6-2. Проектный отсос

неконденсирующихся газов из сетевых подогревателей в конденсатор осуществляется по каскадной схеме.

Первые случаи коррозионных повреждений латунных трубок ПСГ со стороны пара были зафиксированы через 6-7 лет эксплуатации. Разрушение трубок наблюдалось в локальных зонах, расположенных в центральной части трубного пучка. Поперечные трещины развивались со стороны пара по дефектной структуре металла (по коррозионным пятнам размером до 10 мм в ПСГ—1 и до 50 мм в ПСГ-2) под воздействием механических напряжений в металле трубок.

Ликвидация локальных зон повреждаемости, охватывающих ограниченное количество трубок позволила бы существенно увеличить ресурс трубного пучка крупных подогревателей.

Рассмотренные в главе 2 результаты изучения характера повреждений трубного пучка конденсатора с паровой стороны приводят к важному выводу о том, что оба коррозионных процесса -аммиачное растворение и обесцинкование протекают параллельно на Фоне интенсивного концентрирования аммиака в зоне завершения конденсации пара.

В зависимости от уровня температуры рабочей среды первый процесс практически реализуется в конденсаторе, а второй -преимущественно в сетевых подогревателях.

Для экспериментальной проверки изложенной концепции диссертанта о развитии процесса коррозии трубного пучка-сетевых подогревателей и роли концентрирования аммиака (в вышеуказанных локальных зонах ) в интенсификации обесцинкования латуни, на энергоблоке N 2 оба подогревателя были оснащены системой пробо-отборных зондов в конструктивном исполнении, аналогичном ранее разработанному АООТ НПО ЦКТИ для проведения исследований кон-

денсаторов.

Зонды устанавливались в зонах локализации повреждений и на входе греющего пара вместо предварительно извлеченных ранее поврежденных и заглушённых трубок. Для возможности отбора пробы конденсата из точек парового объема, находящихся под вакуумом, была оойспечена связь пробоотборных линий с конденсатором.

Результаты выполненных исследований представлены, в частности, на рис. 3. Наиболее важным выводом из полученных экспериментальных данных является принципиальное подтверждение Факта экстремального концентрирования аммиака С до 50 раз) в зонах коррозионных повреждений трубного пучка, отвечающих завершению конденсации пара, что существенно выше чем в воздухоохладителе конденсатора. При этом, величина рН конденсата, омывающего трубки, достигает опасных с точки зрения коррозии материала значений, вплоть до 10,5 (Рис.3 ).

Отсюда следует, что также, как и для конденсатора, задача предупреждения коррозионных повреждений трубной системы сетевых подогревателей должна решаться на пути снижения концентрации аммиака в рассматриваемых локальных зонах трубного пучка до пределов, обеспечивающих безопасный уровень значений рН - менее 10,0. При этом, исходя из требования обеспечения надежной эксплуатации трубной системы сетевых подогревателей,верхний предел концентрации аммиака в паре должен быть ограничен величиной 650-700 мкг/дм5 (Рис.3).

■ Практическая реализация такого режима пониженного аммини-рования была обеспечена путем внедрения усовершенствованной схемы отсоса неконденсирующихся газов из конденсатора, рассмотренной в главе 2.

Ве/ти чин а pH хскденсата ê зоне и h гп вне u&Hi/j; КОррйЗаскных KoSpexàenuà ¿ fiCf-1 {точка Ô} S забаси/чости от кон цент рации, а/чпаала. é /bumcLm&tbHoú êode

tcaz-idtíricarna

Ó fl(J/T)C/fl~>Qít£ f-rCU

Рис. ó

Одновременно был осуществлен и ряд дополнительных технических решений, предложенных автором и принятых ОАО ТМЗ.В частности, организован отсос парогазовой смеси из ПСГ-2 непосредственно в конденсатор,что позволило существенно интенсифицировать вентиляцию зоны повреждений трубного пучка в центральной части аппарата и снизить величину рН конденсата, образующегося на трубках, до безопасного уровня.

Длительные наблюдения за работой ПСГ турбин Т-100-130 после внедрения изложенного комплекса мероприятий подтвердили эффективность принятых решений: повреждаемость трубных пучков сетевых подогревателей резко снизилась (Рис. 4).

Как следует из рис.4, до внедрения новых технических реие-ний количество повреждаемых трубок суммарно по обоим сетевым подогревателям энергоблока составляло в год около 16 ат; после внедрения и периода отбраковки ранее прокорродировавших трубок их повреждения практически прекратились.

Четвертая глава посвящена изучению возможности повышения качества пара при реализации реаима пониженного амминирования для обеспечения надежной эксплуатации лопаток ротора, что ваяно при длительном сроке наработки турбин.

В связи с известной взаимосвязью между интенсификацией повреждаемости рабочих лопаток турбин и наличием в паре коррозион-но агрессивных соединений хлора.а также между концентрацией последнего и уровнем содеряания аммиака в цикле энергоблока (глава 1), на ТЭЦ-21 было поставлено специальное исследование закономерностей перехода хлоридов в пар при его генерации из котловой воды.

Наибольший интерес представляло установление пределов регу-

N. "M

I

ÍT

г»

У

ç

<u о

rtS

«s

O)

5

^ &

Ö, Ö < M

s

4

u 4

0 *

1

*

* e>

° ' 2 r ^ Ç

^ Ö

£ -s \1

se-*

ï» V. CSJ

О 5c ç Ч о . «i *> ^ i i

^ЙОй

Ci

S

£

cum >o_p/Ç</U/

XlfHHàÇ&càç/gOv о g U/3

Содержание лрадухтоё АгорроЗиа ~ соединений М еле за £ пи/пат с Мб но й ¿оде и унос х-лоридов с пар ал/ £ За&исилюсти от А'о/у'с{<г/у/7>/>сгцис/ аммиаке*

А?, н/кг/Ьм'

гц

Л>= Сп/ск$

22

20 И

«

\ч \г

/о Е 6 и

г о

ЛТЗ. по соединениям] х

0 06

о

& о

т I

..х..... I . I.

_1-1_1_

ОМ

<\ог

200

40О

500

яоа

/ООО

1200

Концентрация а^миана £питс*телб/уо17 ¿'oдeJ А/Н^ } мхг/дм3

/- концент/зехция соединенно ^се^еза' © - /Глок л/ 3 , О -

се

1- /^оэ 0 фис^иент распределения хлориЪо ё (^р )

хотло^ои £оЪйй. и парс/ч

Рейс - 5

лирования транспорта хлоридов с паром при изменении концентрации аммиака в практически реализуемом диапазоне.

По результатам испытаний (Рис.5) была установлена линейная зависимость коэффициента распределения хлоридов менду паром и водой от концентрации аммиака в исследованном ее диапазоне.определяемая соотношением:

ГС • -5

Кр = - 0,022 + 9,26 • 10 С^ ,

се

где Кр = коэффициент распределения хлоридов между котловой водой и паром;

С^ - концентрация аммиака в питательной воде.

Как видно из рис. 5, при снижении концентрации аммиака (в условиях внедрения усовершенствованной схемы отсоса неконденсирующихся газов из конденсатора) примерно на 40% -с 800мкг/дм3 до 500 мкг/дм3, моает быть достигнуто существенное - в 2,5 раза уменьшение уноса хлоридов с паром и транспорта их в турбину.

На рис. 5 наряду с данными по уносу хлоридов с паром представлены также результаты длительного эксплуатационного контроля содержания соединений железа в питательной воде при различной концентрации аммиака (различных значениях рН питательной воды).

Сопоставление указанных экспериментальных данных свидетельствует о том, что в условиях работы электростанции с минимальной добавкой обессоленной воды, при отсутствии конденсата, возвращаемого с производства, содержание соединений железа в питательной воде находится в нормируемых ПТЭ пределах во всем исследованном диапазоне концентрации аммиака, в том числе при ее минимальном уровне 480-500 мкг/дм3".

Таким образом, понижение уровня содержания аммиака в цикле энергоблока до целесообразных пределов 500-600 мкг/дм5 при условии внедрения усовершенствованной схемы отсоса неконденсирующихся газов, не встечает затруднений с точки зрения соблюдения требований ПТЗ к качеству питательной води по показателю содержания соединений железа.

Для экспериментального определения величины рН первоначального конденсата -фактора, который также существенно влияет на надежность эксплуатации рабочих лопаток турбины в зоне фазового перехода , был организован отбор пробы жидкой фазы из трубопровода 01 отбора греющего пара из турбины при ее работе на теплофикационном режиме. Опыты выполнялись до реконструкции схемы отсоса неконденсирующихся газов и после ее проведения.

Испытания выявили положительный результат. При минимальном исследованном уровне концентрации аммиака в паре 480-500 мкг/дмЛ величина рН первоначального конденсата сместилась в благоприятную область повышенных значений до 6,5 после проведения реконструкции системы отсоса неконденсирующихся газов и эффективного вывода СО^ из цикла энергоблока по сравнению с реки-мом эксплуатации до реконструкции (рН = 5,7-5,8).

Выполненный цикл исследований позволил завершить комплексную экспериментальную проверку всех аспектов снижения уровня концентрации аммиака в питательной воде и обоснование ее целесообразного диапазона 500-600 мкг/дм .

ВЫВОДЫ

1. Выполненный в рамках диссертационной работы комплекс исследований позволил ремить поставленные научно-технические задачи и на основе полученных результатов разработать и внедрить на электростанциях мероприятия, повышающие ресурс и надежность эксплуатации оборудования паротурбинной части энергоблоков с турбинами Т-100-130.

2. Разработана на уровне изобретения (а.с. Н 171985?) и апробирована в длительной эксплуатации усовершенствованная схема отсоса неконденсирующихся газов из конденсаторов,которая позволяет:

- обеспечить эффективный вывод С02 из цикла энергоблока и тем самым уменьшить необходимую дозу аммиака до уровня, предупреждающего коррозионные повреждения трубных пучков конденсатора и сетевых подогревателей:

- устранить "химический перекос" между корпусами конденсатора и его следствие - различную интенсивность коррозии трубных пучков;

- повысить интенсивность теплообмена в конденсаторе в результате исключения поступления в его основной паровой объем неконденсирующихся газов из сетевых и регенеративных подогревателей, доля которых составляет при теплофикационном режиме более 90% всех неконденсирующихся газов.

3. Установлено, что процессы аммиачной коррозии и местного обесцинкования латунных трубок могут протекать параллельно на фоне интенсивного концентрирования аммиака на участках завершения конденсации пара в теплообменных аппаратах. Однако, в зави-

симости от уровня температуры рабочей среды процесс аммиачной , коррозии практически реализуется в конденсаторах, а обесцинкова-ние - в сетевых подогревателях при более высокой температуре.

Полученные результаты имеют важное теоретическое и прикладное значение. На их основе разработаны и внедрены в практику эксплуатации технические решения,устраняющие локальные зоны коррозионных повреждений трубных пучков и тем самым существенно увеличивающие ресурс безаварийной работы сетевых подогревателей и конденсаторов.

4. Впервые в промышленном эксперименте исследованы особенности концентрирования аммиака в различных зонах парового объема трубных пучков горизонтальных сетевых подогревателей и установлены значения его коэффициента концентрирования в жидкой фазе, образующейся в процессе конденсации пара, с учетом реальной кинетики процесса. Концентрирование аммиака достигает 50 раз по отношению к его содержанию в греющем паре, что существенно превышает степень концентрирования аммиака в воздухоохладителе конденсатора.

На основании полученных данных о влиянии степени концентрирования аммиака на величину рН конденсата (и интенсивность процесса коррозии) определена величина допустимого верхнего предела концентрации аммиака в паре 650-700 мкг/дм3, исходя из условий обеспечения надежной эксплуатации латунных трубных пучков горизонтальных сетевых подогревателей турбоустановки Т—100— -130.

Этот предел должен быть учтен при последующем пересмотре ПТЗ.

5. В промышленных условиях для барабанных котлов высокого

давления исследованы закономерности перехода из котловой воды в пар и транспорта в турбину корроэионно-агрессивных примесей -хлоридов, учитывающие кинетику процесса.

На основании полученных данных по коэффициентам меафазово-го распределения хлоридов установлен целесообразный нинний предел концентрации аммиака в питательной воде - 500 мкг/дм3 , позволяющий существенно повысить качество пара по содержанию хлоридов, что важно при длительном сроке наработки турбин. Этот предел дополнительно обоснован анализом качества первичного конденсата турбины и соответствием норме ПТЗ уровня содержания соединений железа в питательной воде, при условии реализации усовершенствованной схемы отсоса неконденсирующихся газов.

Таким образом, может быть рекомендован целесообразный диа-

*

пазон концентрации аммиака в питательной воде 500-800 мкг/дм .

6. Предлоненная усовершенствованная схема отсоса неконденсирующихся газов из конденсатора принята ОАО Турбомоторный завод и внедрена на электростанциях 0Й0 Ленэнерго с турбоуста-новками Т-100-130. Аналогичная схема принята АО Ленинградский Металлический завод для турбоустановок Т—180—130 строящейся второй очереди ТЗЦ-5 и ТЗЦ-21.

Данная схема нашла практическое применение также на электростанциях ряда энергосистем: Новгородская ТЭЦ (ПТ-60-130). ТЭЦ—12 Мосэнерго (Т-100-130),- Новочеркасская ГРЗС (энергоблок СКД мощностью 300 МВт),Сугрутская ГРЭС(энергоблоки СКД мощностью 800МВт).

?. Разработан и внедрен на электростанциях ОАО Ленэнерго ряд технических решений по повышению эффективности вентиляции центральных зон сетевых подогревателей - зон повреждаемости трубного пучка. В частности, реализована согласованная с ОАО Тур-

бомоторный завод схема- отсоса парогазовой смеси из ПСГ-2 непосредственно в конденсатор вместо проектного каскадного отвода ее в ПСГ-1, что повышает надежность эксплуатации трубного пучка сетевого подогревателя.

До внедрения новых технических решений количество повреждаемых трубок суммарно по обоим сетевым подогревателям энергоблока составляло в год около 16 шт; после внедрения и периода отбраковки ранее про.корродировавших трубок их повреждения практически прекратились.

Повреждаемость конденсаторных трубок снизилась в соответствующие периоды суммарно для двух корпусов с 18 шт/год до 1,5шт/год. (В 199?-1998г.г. - повреждения трубок отсутствовали).

8. Предложен показатель (д Сул^ ). позволяющий оперативно оценивать степень совершенства водного режима и эффективность удаления неконденсирующихся газов из цикла энергоустановки, а также осуществлять сравнительную оценку уровня эксплуатации различных ТЭЦ.

9. Результаты многолетнего эксплуатационного контроля подтверждают эффективность внедрения мероприятий, разработанных в рамках диссертационной работы, которые позволили увеличить ресурс и надежность эксплуатации оборудования паротурбинной части энергоблоков с турбинами Т-100-130.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Василенко Г.В., Сутоцкий Г.П., Лашицкий А.П. Коррозия трубной системы сетевых подогревателей."Теплоэнергетика, 1992,

о т о

N г.

2. Василенко Г.В. .Сутоцкий Г.П. .Лаа/ицкий й.П. Кинетика межФазового перехода химических соединений в тракте ТЭС. Теплоэнергетика, 1993, N 7.

3. Василенко Г.В..Сутоцкий Г Л!. .Великович В.И..Лашицкий А.П. и др.Об усовершенствовании схемы отсоса неконденсирующихся газов из конденсатора и сетевых подогревателей турбоустановки Т—100—130. Знергетик, 1993, К 10.

4. Василенко Г.В..Сутоцкий Г.П..Лааицкий Й.П. 0 концентрации аммиака в рабочей среде энергоблоков с барабанными и прямоточными котлами. Электрические станции. 1993, N 8.

5. Лааицкий Й.П. Предупреждение коррозионных повреждений конденсаторов. Электрические станции, 1997, N 1.

6. Лааицкий А.П.. Сутоцкий Г.П.. Василенко Г.В.. Евтушенко 8.Н. Повышение надежности паровых теплообменных аппаратов ТЭЦ (в печати в журнале "Теплоэнергетика", 1998).

7. Василенко Г.В..Белоусов М.П., Лааицкий А.П. Конденсатор теплофикационной турбины. Авторское свидетельство N 1719857, Опубл. Б.И. 1992. N 10.