Размещено на http: //www. allbest. ru/

Московский энергетический институт (технический университет)

Проблемы организации водно-химических режимов и химконтроля на тепловых электростанциях

Т.И. Петрова, В.Н. Воронов

Аннотация

Процессы коррозии и образования отложений в пароводяном тракте тепловых электростанций снижают надежность работы оборудования. Поэтому решение задач, направленных на снижение повреждаемости оборудования, имеют первостепенное значение. В докладе изложены основные проблемы в организации ВХР и химконтроля на тепловых электростанциях и рассмотрены пути их решения.

Современные тепловые электростанции характеризуются использованием пара высоких параметров, что предполагает существенное повышение требований к качеству водно-химического режима (ВХР) энергоблоков. Это связано с тем, что по данным зарубежных исследователей примерно 60 % повреждений оборудования происходит по причинам, связанным с ведением ВХР (1). Кроме того, процессы коррозии и образование отложений в пароводяном тракте тепловых электростанций являются основной причиной повышения стоимости пара и электроэнергии [2, 3]. Самая высокая составляющая стоимости - возмещение пара и электроэнергии, которая в США в 1998 г. составляла 100 долл. на 1 МВт, а через 20 лет достигла 7000 долл на 1 МВт.

Известно также, что надежность работы тепломеханического оборудования в значительной мере зависит от степени его износа. Для отечественной энергетики проблемы износостойкости оборудования тепловых электростанции в современных условиях и в ближайшей перспективе приобретают особое значение, обусловленное в первую очередь плохим состоянием оборудования, которое исчерпало свой рабочий ресурс, но по-прежнему находится в эксплуатации [4].

Поэтому решение задач, направленных на снижение повреждаемости оборудования, имеет первостепенное значение.

Одна из этих задач -- поддержание качества воды и пара на уровне, соответствующем нормам технологического проектирования. Для этого необходимо не только правильно определять показатели качества воды и пара с использованием современной измерительной техники, но и своевременно реагировать на их изменение. В России в последние годы на многих ТЭС внедряются системы химико-технологического мониторинга (СХТМ), которые существенно повышают надёжность поддержания основных параметров ВХР в нормируемых диапазонах [5].

В табл. 1 дан перечень основных проблем, которые существовали в организации ВХР 20-30 лет тому назад и какие проблемы существуют в настоящее время. Из анализа табл. 1 следует, что многие вопросы в организации ВХР, которые были актуальны в 80-90-t годы прошлого столетия, имеют первостепенное значение и сейчас.

повреждаемость коррозия электростанция пароводяной

Таблица 1 Основные проблемы организации водно-химических режимов

В настоящее время широкое распространение получают ТЭС с парогазовыми установками. В России на этих ТЭС используются котлы-утилизаторы барабанного типа, режим работы которых отличается от режима работы обычных барабанных котлов при тех же самых параметрах. Поэтому возникает вопрос о выборе типа ВХР и требованиях к качеству воды для этого оборудования. В таблице 3 приведены нормы качества питательной и котловой воды котлов-утилизаторов для различных ВХР, используемых на зарубежных ТЭС [6, 7]. К сожалению, в России нет единого подхода как к выбору ВХР, так и к качеству теплоносителя -- по крайней мере этот вопрос в литературе практически не освещается, имеются только единичные публикации [8].

В настоящее время на ТЭС в России используется аммиачный ВХР с дозированием аммиака в котловую воду, а также режим с дозированием пленкообразующих аминов, в частности хеламина. Применение хеламина приводит к снижению скорости коррозии углеродистой стали при температурах 25-330 °С и латуни при температурах 25-100 °С [9, 10] за счет создания на поверхности защитной плёнки. Можно сказать, что применение пленкообразующих аминов является одним из путей повышения эффективности работы котлов-утилизаторов. Следует отметить, однако, что при использовании этих реагентов необходимо особое внимание обращать на их качество.

Существующие подходы к анализу повреждаемости поверхности нагрева котлов малоэффективны и не обеспечивают его полноту, т.е. не раскрывают всего спектра причин, локально или совокупно приводящих к ухудшению физико-химических свойств металла, вследствие чего решения принимаются по одному узкому спектру направлений.

Для оценки ВХР на тепловых электростанциях в настоящее время разработаны экспертные системы, позволяющие оценить в каждый данный момент и спрогнозировать поведение примесей в пароводяном тракте [2]. В основе создания этих систем лежат параметры, измеряемые непрерывно с помощью автоматических приборов химического контроля [11, 12]. В частности, в качестве основных контролируемых параметров предлагается использовать органический углерод, натрий, электропроводность и окислительно-восстановительный потенциал.

Отечественный и зарубежный опыт показывает, что СХТМ способна не только представлять оперативную и достоверную информацию о ВХР, но и в значительной мере диагностировать и прогнозировать развитие событий во времени, позволяет своевременно устранять или, что более важно, не допускать отклонения от норм, соответствующих данному типу ВХР, давать советы оператору, начальнику смены химцеха электростанции и др.

При оперативном химическом контроле часто необходимо иметь данные не только о значениях контролируемого показателя и их соответствия нормам в данный момент, но и о тенденции изменения этого показателя или совокупности показателей для прогнозирования последствий процессов, протекающих в тракте энергоблока. Последнее возможно на основе использования математических моделей физико-химических процессов, имеющих место в пароводяном тракте в стационарных и переходных режимах работы.

Очень важной особенностью ВХР является наличие связей между отдельными показателями качества воды и пара (электропроводность, рН, концентрация и др.). Установление таких связей с помощью математических моделей позволяет минимизировать объём химического контроля и повысить надёжность автоматизированного химического контроля, если он уже штатно принят на конкретной электростанции в том или ином объёме.

В настоящее время контроль за качеством воды и пара проводится в рамках общестанционной автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП). Такой подход по мере его развития позволит комплексно решать проблему надёжности работы оборудования и этим повысить основные технико-экономические показатели работы электростанции в целом.

Список литературы

1. Dooeley R.B. Fossil plant cycle chemistry and availability problems // ESCOM/EPRI Cycle chemistry symposium. South Africa, 1994

2. Jonas O. Machemer L.Dooley B. EPRI ChemExpert: Cycle Chemistry Advisor for Fossil power Plants. Proc. Sixth Int. Conf. on Fossil Plant Cycle Chemistry.Columbus, Ohiojune 27-29 ,2000.

3. Jonas O. Cost of "Corrosion and Scale" in Electric Utilities. Proc. Fossil Plant.Water Chemistry Symposium. EPRY, Palo Alto ,CA ,Desember 1986.

4. Ремезов А.Н. Проблемы технического перевооружения и продления ресурса оборудования электростанций// Электрические станции. 1997. №9. С. 77-79.

5. Построение комплекса тестирования методов диагностики водно-химического режима на базе системы мониторинга экспериментального стенда / В.Н. Воронов, П.М. Готовцев, Д.С. Сметанин // Теплоэнергетика. 2007. № 7. С. 2 - 5.

6..SvobodaR., Gabrielli F., Liebig Е., Hens З., Sand-mann З. Combined Cycle Power Plant Chemistry -Concepts and Field Experience. Proc.Sixth Int. Conference on Fossil Plant Cede Chemistry June 27-29,Columbus, EPRi, Palo Alto CA, USA, 2000. 1001363

7. Svoboda R.,Gabrielli F., Hens H., Sandmann H. Combined Cycle Chemistry: Present and Next Generation Proc. Seventh Int. Conferece on Cycle Chemistry in Fossil Plants. June 3-5, 2003 , Houston, TX. EPRI, Palo Alto, CA, USA, 2004. 1009194.

8. Богачёв А.Ф. Хеламинный водно-химический режим котлов-утилизаторов парогазовых установок // Электрические станции. 2006. № 7. С. 33-36.

9. Петрова Т.Н., Фурунжиева А. В. Использование хеламина на тепловых электростанциях с барабанными котлами // Энергосбережение и водоподготовка. 2004. № 1.С. 3-9.

10. Николаев П.А. Изучение влияния пленкообразующего амина на коррозию сталей в жидкой среде при высоких температурах и в зоне фазового перехода паровых турбин: автореф. дисс. канд. М.: МЭИ, 2007.

11. Паули В. К. Экспертная система контроля и оценки условий эксплуатации котлоагрегатов ТЭС // Теплоэнергетика. 1997. №5. С. 38-43.

12. Воронов В.Н., Петрова Т.П., Назаренко П.Н. Математические модели и их использование в системах химико-технологического мониторинга электростанций // Теплоэнергетика. 2005. № 4. С. 51-53.

Размещено на Аllbest.ru