Hормы качества воды и пара ТЭС

Речь в данной лекции идет, прежде всего, о нормах для питательной воды, для котловой воды и пара, а также о принципах построения этих норм.

 

Рассматриваемые вопросы:

 

1. Что представляют собой нормы качества воды и пара.

 

2. Назначение норм.

 

3. Виды норм (по составу оборудования и режимам).

 

4. Способы нормирования.

 

5. Тенденции нормирования качества воды и пара.

 

6. Особенности нормирования и норм в современных условиях.

 

7. Итоги.

 

1. Нормы качества воды и пара представляют собой таблицы регламентированных значений водно-химических характеристик пара и воды. То есть, тех значений водно-химических показателей теплоносителя, которые должны быть выдержаны в процессе ведения водно-химического режима (ВХР) оборудования ТЭС.

 

Как выглядят нормы? Например так, как по тексту ПТЭ:

 

Качество пара прямоточных котлов должно удовлетворять следующим нормам:

 

Соединения натрия, мкг/кг, не более.......................5

 

Кремниевая кислота, мкг/кг, не более.....................15

 

Удельная электрическая проводимость, мкСм/см, не более..0,3

 

рН, не менее............................................7,5

 

Это лишь небольшой фрагмент норм.

 

Нормы качества воды и пара делятся на две основные группы регламентированных значений показателей ВХР.

 

К первой группе относятся нормы, устанавливающие пределы для содержания находящейся в воде примеси, среди которых нормы, регламентирующие предельно допустимые значения содержания вредных или нежелательных примесей и нормы, регламентирующие допустимые минимальные и максимальные границы для содержания примесей, вводимых целевым порядком в пароводяной цикл.

 

Ко второй группе относятся нормы, устанавливающие допустимые границы для физико-химимических характеристик воды.

 

Содержания железа, меди, аммиака и прочих примесей - это представители первой группы. Показатели элекропроводности и рН относятся ко второй.

 

Основным документом, регламентирующим качество воды и пара при ведении всех существующих ВХР ТЭС, являются Правила технической эксплуатации. Кроме того, существуют нормативные документы применительно к отдельным видам ВХР (НКВР, КАВР, гидрозино-аммиачный и т.д.).

 

2. Основное назначение норм - это установление границ, обеспечивающих правильное ведения ВХР в случае не нарушения этих норм. Качество ведения ВХР определяется по результатам сравнения текущих значений водно-химических показателей с их нормативными значениями. По результатам этого сравнения принимаются также, в случае необходимости, меры по коррекции ВХР.

 

Таким образом, нормы - это своего рода ориентиры, по которым осуществляются ведение и коррекция ВХР. Подобные нормы-ориентиры мы, например, готовили для барабанного котла ТЭС Уонг-Би, Вьетнам. Основной фрагмент этих норм выглядел следующим образом:

 

Качество питательной воды при условии регулирования температуры перегретого пара впрыском его собственного конденсата:

 

Общая жесткость, мкг-экв/кг, не более.....................1

 

Соединения натрия, мкг/кг, не более (при непр.продувке 0.5-1%)..10-15

 

Кремниевая кислота, мкг/кг, не более.(при н.продувке 0.5-1%)..15-17

 

Соединения железа, мкг/кг, не более......................20

 

Соединения меди перед деаэратором, мкг/кг, не более.......3

 

Растворенный кислород после деаэратора, мкг/кг, не более 10

 

Значение рН........................................9.1+-0.1

 

Качество перегретого и насыщенного паров:

 

Соединения натрия, мкг/кг, не более.......................5

 

Кремниевая кислота, мкг/кг, не более.....................15

 

Значение рН не менее....................................7.5

 

Удельная электрическая проводимость, мкСм/см, не более..0.3

 

Общий органический углерод, мкг/кг, не более............100

 

Качество котловой воды (до уточнения по данным теплохимических испытаний):

 

Значение рН......................................9.3--10.0 -

 

по условиям ограничения сод-я NaOH в к.воде по выносу в пар

 

Соединения фосфатов, мг/кг, не более......................2

 

Соединения натрия, мкг/кг, не более....................1500

 

Кремниевая кислота, мкг/кг, не более....................100

 

Расход воды на непрерывную продувку предлагается поддерживать на уровне 0.5-1% от паропроизводительности котла при стационарном режиме его работы и не более 3% в периоды пусков и временного ухудшения качества питательной воды.

 

3. Нормы, помимо указанного выше общего деления на нормы, относящиеся к содержанию находящихся в воде и паре ингредиентов, и нормы, касающиеся показателей электропроводности и рН, подразделяются на множество других норм по видам эксплуатируемого основного оборудования и используемых ВХР. Существуют отдельные нормы для питательной воды, для котловых вод, для пара, для турбинного конденсата и также для подпиточной (добавочной) воды. При этом эти нормы не одинаковы для ТЭС разных параметров по давлению пара, а также для ТЭС, имеющими в своем составе барабанные и прямоточные котлы. Все эти нормы, как уже указывалось, есть в Правилах технической эксплуатации. Но кроме этого, есть ряд документов, регламентирующих состав и качество теплоносителя для конкретных ВХР. Например, есть отраслевые инструкции по ведению эпураминного ВХР, хеламинного ВХР и т.д.

 

Необходимость подразделения норм на множество групп связана с особенностями процессов, протекающих в разных точках пароводяного тракта ТЭС. Так, нормы для питательной воды барабанных котлов устанавливаются с точки зрения обеспечения необходимого качества котловой воды и получаемого из нее пара. С этой точки зрения в питательной воде нормируются общее солесодержание или электропроводность воды и содержание кремниевой кислоты. В свою очередь, содержание натрия и кремнекислоты в парах нормируется с точки зрения обеспечения минимального, в пределах возможного, заноса отложениями проточной части турбины. В то же время, в питательной воде нормируются ее жесткость и содержания продуктов коррозии (железа и меди), исходя из требований обеспечения минимальной скорости образования отложений на поверхностях экранных труб. В свою очередь, для снижения в питательной воде продуктов коррозии и солей жесткости, нормируется содержание этих примесей в турбинном конденсате. Одновременно нормируется содержание коррозионно активных агентов: кислорода и, косвенно, соединений углекислоты (косвенно - через показатели электропроводности и рН).

 

Таких нюансов очень много. Но если брать по крупному, то нормирование сводится:

 

к установлению по всем точкам пароводяного тракта приемлемых с точки зрения допустимой скорости образования отложений в экранных трубах и в проточной части турбин содержаний примесей, приводящих к образованию указанных отложений;

 

к установлению предельно допустимых содержаний коррозионно активных агентов (кислорода и углекислоты);

 

к установлению границ целесообразного содержания химических реагентов, вводимых в пароводяной цикл ТЭС с целью снижения скорости процессов образования отложений и процессов коррозии.

 

4. Очевидно, что чем чище вода, чем меньше в ней накипеобразующих и коррозионно активных примесей, тем лучше для оборудования эксплуатируемых ТЭС. Однако возможности улучшения воды ограничены техническими, а также и экономическими возможностями ТЭС. Эти возможности, если не брать за основу условия текущего кризиса, постоянно возрастают. Но реально, в отраслевом масштабе, они определяются не исходя из каких-то расчетов, а преимущественно эмпирическим путем. Делаются опросы ТЭС, группируются полученные данные, собираются совещания, проводятся обсуждение и анализ данных, устанавливаются нормативы качества воды на уровне не самых лучших ТЭС, но все же на уровне, лучшем против среднего по собранным данным. Автору лекции тоже приходилось организовывать подобный процесс совместно с начальником электротехнического отдела Минэнерго СССР Кабановым, в прошлом выходцем из ДонОРГРЭС. Вопрос касался водного режима турбо- и гидрогенераторов с водяным охлаждением обмоток статора. Делались запросы на ТЭС, имеющих такие системы, данные обрабатывались и группировались. Затем было проведено всесоюзное совещание на Запорожской ГРЭС с участием нескольких институтов, энергоуправлений, а также представителей ТЭС и был составлен протокол совещания с перечнем норм качества охлаждающего дистиллята, которые легли в основу разрабатываемого эксплуатационного циркуляра.

 

Помимо описанного отраслевого уровня разработки норм, общих для всех ТЭС, имеется также предусмотренная ПТЭ возможность установления локальных норм для отдельных ТЭС по результатам проведенных испытаний. Так, по результатам теплохимических испытаний устанавливаются предельно допустимые содержания кремнекислоты и натрия в питательной и котловых водах (вместо или совместно с нормами на содержание натрия для этих вод часто устанавливаются и нормы на солесодержание воды).

 

Суть этого нормирования заключается в установлении такого качества питательной воды и котловых вод, чтобы при его достижении обеспечивалось регламентируемое качество пара; то есть, то качество, которое для пара устанавливается в ПТЭ, а не по результатам испытаний. При этом устанавливается норма и на размер непрерывной продувки, так как от этого размера зависят одновременно предельно допустимое качество питательной воды и тепловые потери на котле. В качестве примера можно привести недавно выполненные теплохимические испытания барабанного котла на Краматорской ТЭЦ. При испытаниях замерялись содержания натрия и кремнекислоты в питательной и котловых водах, а также в парах при разных расходах воды на непрерывную продувку. По результатам испытаний рассчитывались коэффициенты выноса примесей в пар и на основе балансовых расчетов устанавливались нормы для котловых вод и для питательной воды с учетом влияния непрерывной продувки.

 

5. Основные тенденции нормирования, отражаемые в ПТЭ, заключаются в постоянном ужесточении норм качества питательной воды. Несколько десятков лет назад барабанные котлы высокого давления подпитывались в основном натрий-катионированной (умягченной) водой с высоким солесодержанием и с большой концентрацией в ней кремниевой кислоты. Затем во все большей мере на таких котлах стали переходить на подпитку обессоленной водой. Соответственно ужесточались и нормы для качества питательной воды, которое в большей или меньшей мере, в зависимости от размера подпитки, определяется качеством добавочной воды.

 

Одновременно с улучшением качества питательной воды, в частности с уменьшением ее солесодержания, стали меняться и нормы для котловой воды барабанных котлов в сторону снижения в ней содержания фосфатов, вплоть до уровня так называемого пониженного фосфатирования на котлах ВД.

 

Помимо упомянутых тенденций, прослеживается также тенденция увеличения в ПТЭ количества нормируемых показателей качества питательной воды. Так для барабанных котлов высокого давления (более 100 кгс/см2) в ПТЭ стали указывать предельно допустимое содержание кремнекислоты в питательной воде. Это приводит и к изменению предмета теплохимических испытаний. Вместо установления по результатам испытаний предельно допустимых содержаний примесей в питательной воде, основным предметом испытаний в этих условиях становится проверка котла на его возможность обеспечивать должную чистоту пара при уже установленном в ПТЭ качестве питательной воды.

 

6. В современных условиях при нормировании качества питательной и котловых вод по результатам теплохимических испытаний приходится сталкиваться с ситуациями, которые не были типичными на момент разработки документов, регламентирующих проведение испытаний. Так, при проведении теплохимических испытаний на Краматорской ТЭС мы столкнулись с той ситуацией, что питательная вода по содержанию в ней кремнекислоты (основной нормируемый по результатам испытаний показатель) оказалась даже лучшей, чем требуемое по кремнесодержанию качество паров. В определенной мере это усложнило (а не упростило, как можно было бы ожидать) проведение испытаний. Дело в том, что при проведении теплохимических испытаний часть нормируемых по результатам испытаний показателей устанавливается расчетным путем через коэффициенты выноса, балансы поступления-удаления примесей в котле и т.д. Для этого требуется знать точные значения показателей качества пара и котловых вод, а также питательной воды. Однако при выполнении анализов относительно чистой воды резко возрастает фактор погрешности химического анализа, обусловленный чистотой используемых при анализе реактивов, чистотой воздуха и многим другим. В соответствии с этим усложняются процессы получения достоверных данных и их обработки, а также процессы построения графических зависимостей и режимных карт.

 

Высокая чистота питательной воды по содержанию в ней кремнекислоты, а также натрия, была обусловлена схемой получения добавочной воды на Краматорской ТЭЦ: двуступенчатое натрий-катионирование с последующим получением из этой воды дистиллята на испарительной установке. Подобные схемы подпитки энергетических котлов имеют место на многих ТЭС Донбасса примерно с таким же, как на Краматорской ТЭЦ, качеством подпиточной и питательной воды. Однако такие схемы имеют и недостатки: резкое ухудшение качества питательной воды при нестабильной работе испарителей (при их "плевках").

 

Наибольшую сложность для нормирования представляют так называемые полиаминные водно-химические режимы, характеризуемые с одной стороны использованием для коррекции ВХР сложных смесей аминов, и с другой стороны - отсутствием отработанных методик анализа этих аминов и продуктов их разложения в пароводяном цикле ТЭС.

 

В последние годы нормативная техническая литература обогатилась требованиями регламентирования переходных режимов, т.е. регламентирования ВХР в периоды пусков-остановов оборудования и в начальный послепусковой период. При этом многие требования выражены в относительных единицах, типа содержание такого-то вещества в период пусков после простоя оборудования более трех суток не должно превышать содержание, установленное для стационарного режима, более чем в n раз. В том числе, подобные требования распространяются даже на те содержания, в отношении которых не установлены нормы ПТЭ для стационарных режимов.

 

В связи с такими требованиями, к нам обратилась Кураховская ТЭС на предмет установления норм качества воды и пара в переходных режимах. Нами были сняты характеристики ВХР в этих режимах и разработаны две режимные карты: одна применительно к частым пускам-остановам, другая применительно к пускам после длительного останова оборудования.

 

7. Подводя итог сказанному, можно отметить, что нормы качества воды и пара призваны обозначить границы для правильного ведения водно-химического режима ТЭС, при ненарушении которых обеспечивается надежная и экономичная эксплуатация оборудования в той мере, в какой эта надежность и экономичность зависят от ВХР.

 

Основными показателями достижения такой надежности и экономичности является снижение скорости коррозии оборудования, контактирующего с паром и водой, и снижение скорости образования отложений в проточной части турбин и на теплопередающих поверхностях.

 

Нормы качества воды и пара устанавливаются на отраслевом уровне - по результатам анализа показателей, достигнутых на ряде ТЭС; на локальном уровне - нормы устанавливаются также и по результатам проведенных испытаний.

 

К нормируемым показателям качества теплоносителя относятся содержания в нем продуктов коррозии металлов, содержания коррозионно агрессивных газов (кислорода и соединений углекислоты), жесткость, показатели электропроводности и рН и содержания примесей, вводимых с целью коррекции ВХР.

 

Copyright © 2009 - 2017 Алгоритмист | Правовая информация
Сделано в JustCreative | Карта сайта
Яндекс.Метрика