Текст работы можно загрузить в формате Word
Конечно, в этой статье не вся имеющаяся у меня информация о режиме, указанном в названии статьи. В данной статье я выбрал те сведения, которые прямо или косвенно дают полезную информацию и о ныне модных, или пока модных, новых полиаминных ВХР.
Извлечения из программы трилонирования
(найдена без 1-го листа; составители Кострикин, Вайнман, Боровский; согласовано Маргуловой (МЭИ) и Гришиным (Главтехуправление))
<<Мои более поздние замечания как всегда в угловых скобках. Я не припомню откуда и как появилась это программа, но в ней есть полезный материал. Боровский когда-то хотел защищаться на кандидата наук у Маргуловой, но позже решил, что более порядочным будет отказаться от этого режима.
По части дальнейших и более ранних замечаний хочу отметить тот факт, что трилонный режим изучался УралВТИ с использованием водородомера. Ничего подобного уже не делается в современных коммерческих проектах с полиаминными водно-химическими режимами. Зачем их продавцам, в т.ч. от науки, сопровождать проекты какими-то возбуждающими сомнения данными о выделении водорода. Вот подписать у какого-либо доброго доктора наук какую-то лабораторную кривульку об эффективности режима – это на ура. А если кто-то более честный от науки приведет сомнительные данные, так и получит по заслугам от своих ученых коллег: "За разглашение коммерческой тайны". В такое светлое время мы сейчас живем. Однако – ближе к нашему предмету.>>
Типовая программа применения щелочно-комплексонного
режима на барабанных котлах давлением 15 МПа
...Однако в котлах давлением 155 кгс/см2 за счет более высокой температуры среды скорость термолиза комплексонатов существенно повышается, что может приводит к постепенному наращиванию (утолщению) защитного слоя в экранных трубах продуктами термолиза комплексонатов и необходимости выполнения периодических химических очисток.
Использование в котлах СВД, экранная система которых не подвержена чрезмерным тепловым нагрузкам, гидроокиси натрия является доступным и эффективным средством предупреждения водородной коррозии, отложений кремния в экранных системах, отрицательных последствий попадания в котлы потенциально кислых примесей с одновременным обеспечением оптимального щелочного режима, повышением стойкости защитных пленок, ослаблением опасности пароводяной коррозии. Однако при этом в условиях применения традиционных методов водообработки существует опасность глубокого упаривания едкого натра в рыхлых (пористых) отложениях на экранных трубах до концентраций, вызывающих коррозию металла. Кроме того, стойкость защитных пленок, образуемых при фосфатировании с одновременной дозировкой едкого натра, не позволяет обеспечить защиту от коррозии теплонапряженных экранных труб котлов СВД, в которых возможно нарушение устойчивого пузырькового режима кипения и значительного колебания температуры металла труб.
Щелочно-комплексонный режим сохраняет все преимущества как собственно комплексонной обработки, так и использования гидроокиси натрия, но свободен от недостатков раздельного их применения. Учитывая высокую плотность защитного слоя на внутренней поверхности экранных труб при щелочно-комлексонном режиме, упаривания едкого натра в этом слое произойти не может. В то же время использование гидроокиси натрия позволяет избежать сколь-нибудь существенного утолщения защитной пленки на внутренней поверхности экранных труб за счет повышения комплексообразующей способности продуктов их термолиза, т.е. в условиях грамотной эксплуатации позволяет обеспечить как бесшламовый, так в решающей мере и безнакипный режим работы котла с защитой от коррозии его пароводяного тракта. Одновременно возможно снижение в 2-3 раза против расчетной дозы комплексона.
3.5. Значение рН питательной воды испытуемого котла разрешается поддерживать на уровне 9.2-9.4. Важнейшим контролируемым показателем (помимо дозы комплексона) является значение рН котловой воды чистого отсека. Целесообразно поддерживать его в пределах 9.9-10.4 (тем ниже, чем выше качество питательной и котловой вод и тем выше, чем больше уровень локальных тепловых нагрузок на экранные трубы).
3.6. При ведении щелочно-комплексонного режима применение фосфатирования в связи с эпизодическим повышением жесткости питательной воды не требуется (фосфаты отрицательно воздействуют на защитный слой из продуктов термолиза комлексонатов, вызывая его разрыхление и образование железо-фосфатных отложений). С учетом высокой термической устойчивости комплексонатов кальция и магния необходимо в связи с повышением жесткости питательной воды увеличивать дозу самого комплексона.
3.7. В целях поддержания защитной пленки на внутрикотловой поверхности в качественном состоянии подача в питательный тракт щелочно-комплексонного раствора должна производиться также при пуске и останове котла.
2.3. Для уточнения контроля состояния поверхностей нагрева при работе котла в щелочно-комплексонном режиме выбираются и маркируются характерные контрольные трубы экранов (6-12 шт. из зон максимальных теплонапряжений), водяного экономайзера (входные и выходные участки), пароперегревателя. На указанные трубы заводятся формуляры.
После проведения кислотной промывки этих труб вырезаются образцы, по которым определяют исходную степень накипеобразования и коррозии (фиксируется актом). В контрольные или соседние с ними экранные трубы желательно установить температурные вставки.
4.6. Через 4-5 тыс. часов работы на щелочно-комплексонном режиме производится останов котла и вырезка образцов контрольных труб поверхностей нагрева (п.2.3), определяется химсостав и количество отложений, оценивается коррозионное состояние металла, выполняется сравнение полученных результатов с исходными (оформляется актом и отметками в формулярах).
Целесообразно иметь по 3 образца из контрольных экранных труб для оценки их состояния по высоте. Количественный и качественный анализ отложений следует производить отдельно по огневой и тыльной сторонам экранов. Одновременно выполняется осмотр внутренней поверхности барабана и коллекторов котла, отбираются для анализа пробы отложений и шлама. При необходимости вырезаются дополнительные образцы труб поверхностей нагрева.
4.7. Через 6-7 тыс. часов работы котла вырезка контрольных образцов труб, осмотр барабана, а также (выборочно) коллекторов повторяются. В дополнение к ним оценка коррозионного состояния металла образцов труб производится по данным металлографического контроля.
Учитывая, что защитная пленка, образуемая при щелочно-комплексонном режиме, должна предупреждать коррозию обогреваемых и необогреваемых элементов как в процессе работы, так и при простоях котла целесообразно для оценки эффективности режима выполнить в это же время вырезку образцов недренируемых участков пароперегревателя, водяного экономайзера и необогреваемого гиба.
4.8. Через 11-12 тыс. часов работы котла в щелочно-комплексонном режиме объем химконтроля, а также контроля состояния образцов труб и внутрикотловой поверхности может быт пересмомтрен (с указанием соответствующих аргументов в пользу пересмотра с подписями представителей ТЭС и наладочной организации; документ утверждается главным инженером ТЭС). При этом следует учесть, что вырезка представительных образцов труб поверхностей нагрева должна производиться не реже 1 раза в год.
-------------------------------
Замечания применительно к работам на ВГМК:
<<Здесь я излагаю свои соображения моим коллегам по части предстоящих работ на Вольногорском металлургическом комбинате, где использовался и наверное до сих пор используется трилонный ВХР.>>
1. Элементы Типовой программы могут быть использованы нами при проведении обследования и наладки ВХР ТЭЦ ВГМК. Здесь обращаю внимание на полное игнорирование со стороны персонала ТЭЦ требований Программы о контроле состояния экранных труб по вырезкам образцов.
2. Ниже, после извлечений из Программы, приведен текст работы Уральского филиала ВТИ, который можно использовать в качестве образца выполнения работы в соответствии с Типовой программой. При этом обращаю внимание молодых коллег на два обстоятельства:
- повышенное содержание водорода в теплоносителе, отмеченное УралВТИ при ведении щелочно-комплексонного ВХР, может быть следствием не только коррозионных процессов (что и предполагается УралВТИ), но также и следствием термического разложения комплексонатов, поэтому коррозионная агрессивность этого режима по отношению к экранным трубам, отмеченная УралВТИ, может быть преувеличенной;
- в работе УралВТИ отмечается повышенное содержание меди в теплоносителе при ведении щелоно-комплексонного режима в сравнении с щелочно-фосфатным режимом, что можно отнести к коррозионно агрессивному воздействию продуктов разложения комплексонатов на на медьсодержащие сплавы (УралВТИ не обратил внимания на этот факт, но не в этом ли причина плохого состояния конденсатора на ТЭЦ ВГМК?).
Очень важен, на мой взгляд, и тот, отмеченный УралВТИ момент, что образцы с отложеними, возникшими в процессе ведения щелочно-комплексонного ВХР, не поддавались катодному травлению в соляной и серной кислоте, а это значит, что можно ожидать проблемы с химочисткой от этих отложений экранных труб. К тому же, в работе УралВТИ отмечается также и большая скорость образования отложений в экранных трубах при этом ВХР. Правда, это данные по котлам с давлением Рб=155 кгс/см2, но они как-то не прибавляют энтузиазма и относительно щелочно-комплексонного режима котлов с Рб=110 кгс/см2 ТЭЦ ВГМК.
Итак. С учетом предоставленной здесь информации представляется целесообразным:
1. Выполнить в максимально возможном объеме вырезку образцов из котлов, на основе чего мы смогли бы как оценить реальное состояние котлов, так и спрогнозировать, что может произойти с котлами, если обстоятельства заставят переходить на номинальную нагрузку и/или на увеличение доли сжигаемого мазута.
2. В рамках проведения теплохимических испытаний проверить режимы с разными дозами трилона с целью выяснения влияния этих доз на содержание меди в теплоносителе и, тем самым, на коррозию оборудования из медьсодержащих сплавов.
Далее вашему вниманию предлагается информация УралВТИ
ВТИ Уральский филиал, Островецкому. 12.11.85
Направляем Вам заключение о промышленных испытаниях щелочно-комлексонного режима на Пермской ТЭЦ-14. <<Рб=155 кгс/см2>>
Одновременно просим сообщить данные промышленных испытаний щелочно-комплексонного режима на Северодонецкой ТЭЦ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
(со вставками и частичной статобработкой Протасова H.Г.)
Промышленное испытание щелочно-комплексонного режима проводилось в соответствии с "Типовой программой применения щелочно-комплексонного режима на барабанных котлах давлением 15 МПа", утвержденной Главтехуправлением Минэнерго СССР. Испытания проводились на котле ТГМ-84 ст. N1. Перед переводом на комплексонный режим на котле была проведена химочистка.
1. Технология обработки котловой воды трилоном
Схема приготовления и дозирования включала:
- бак приготовления и хранения рабочего раствора (13 м3);
- бак рабочего раствора (1.7 м3);
- перекачивающий насос;
- насосы дозаторы (2шт. по 30 л/ч).
Ввод рабочего раствора трилона осуществлялся в питательную воду перед экономайзером. За время испытаний замечаний по работе схемы приготовления и дозирования реагента не было.
Режим обработки воды:
- рН чистого отсека не менее 9.5;
- рН солевого отсека не более 11.3;
- концентрация трилона в питательной воде ниже стехиометрии.
Остальные показатели водно-химического режима поддерживались в соответствии с ПТЭ.
Стехиометрическая концентрация трилона, определенная по данным химанализов проведенных до перевода котла на трилонный режим, составила 280-300 мкг/кг. Для исключения превышения стехиометрической концентрации трилона во время ночных разгрузок котла (до 300 т/ч) концентрация трилона в питательной воде была установлена 180 мкг/кг (концентрация трилона в рабочем растворе 2.3 г/кг). Для обеспечения рН 9.5 с учетом "фоновой" щелочности котловой воды щелочность рабочего раствора была установлена 75 мг-экв/кг (мольное соотношение щелочности и трилона 12/1).
В процессе исследований концентрации трилона и щелочи уточнились.
После переходного периода (через 1.5 месяца после начала испытаний) концентрация трилона в питательной воде была уменьшена до 130 мкг/кг, концентрация щелочи в рабочем растворе увеличена до 100-120 мг-экв/кг. После исследований коррозионных характеристик режима (через 5000 ч после начала испытаний) концентрация трилона была уменьшена до 90 мкг-экв/кг без изменений концентраций щелочи. (Мольное соотношение щелочи и трилона в рабочем растворе составило 32/1). Причины изменений доз реагентов приведены ниже.
Качество питательной и котловой воды
Показатели качества питательной воды при трилонном режиме приведены в табл.1. В таблице приведены данные начального периода испытания трилонного режима, в дальнейшем качество питательной воды отличалось от приведенного в таблице только по содержанию железа. Содержание железа периодически увеличивалось до 30 мкг/кг. Стехиометрическая концентрация трилона колебалась в интервале 170-270 мкг/кг. В связи с тем, что возможно периодическое уменьшение стехиометрической концентрации трилона до 170 мкг/кг, доза трилона в питательной воде была уменьшена до 130 мкг/кг.
Качество котловых вод котла ст.N1 и котла ст.N3 (трилонный и фосфатный режимы) приведены (для сравнения) в таблицах 2, 3. Перевод котла на трилонный режим не привел к увеличению концентраций железа, меди, жесткости и щелочность котловой воды были близки к заданным величинам, но периодически происходило снижение рН чистого отсека ниже 9.5. Для более стабильного поддержания рН в чистом отсеке концентрация щелочи в рабочем растворе была увеличена до 100-120 мг-экв/кг.
При указанной концентрации щелочи рН чистого отсека изменялась в интервале 9.7-10.2.
Таблица 1.
Показатели качества питательной воды котлов
<в мкг-экв/кг или мкг/кг>
Интенсивность коррозионных процессов
С целью оптимизации режима исследования интенсивности коррозионных процессов производились при различных дозах трилона и значениях рН котловых вод.
Оценка интенсивности коррозионных процессов производилась по содержанию водорода в паре и питательной воде на котле с исследуемым режимом и котле с фосфатным режимом. Водород определяли с помощью хроматографа "Газохром 3101".
Исследования были начаты через 15 суток после выхода котла из капитального ремонта. Результаты исследований приведены в табл. 4, 5. Стехиометрическая фаза трилона составляла 170-200 мкг/кг.
При дозе трилона 180 мкг/кг концентрация водорода в насыщенном паре котла ст.N1 составляла 17...18 мкг/кг и превышала концентрацию водорода на контрольном котла в 3...4 раза.
Снижение концентрации трилона до 100 мкг/кг и затем до 80 мкг/кг не привело к существенному изменению концентрации водорода.
Изменение величины рН чистого отсека от 9.6 до 10.2 и солевого отсека от 10.7 до 11.6 также не привело к существенному изменению концентрации водорода в паре.
Таблица 2.
Показатели качества котловой воды
Котел ст.N3, щелочно-фосфатный режим
<в мкг-экв/кг или мкг/кг>
Таблица 3.
Показатели качества котловой воды
Котел ст.N1, щелочно-трилонный режим
<в мкг-экв/кг или мкг/кг>
Таблица 4.
Показатели качества котловой воды
Котел ст.N3, щелочно-фосфатный режим
<Щ в мг-экв/кг, H2 в мкг/кг>
Таблица 5.
Показатели качества питательной и котловой воды
Котел ст.N1, щелочно-трилонный режим
<Щ в мг-экв/кг, трилон и H2 в мкг/кг>
Через 5 месяцев после выхода котла из капитального ремонта были проведены повторные исследования коррозионных характеристик режима. Период после предыдущих исследований (около 4 месяцев) котел проработал с дозой трилона 120 мкг/кг, стехиометрическая концентрация трилона составляла 200-270 мкг/кг. Концентрация водорода составила (табл.6): в насыщенных парах солевого отсека 8...9 мкг/кг, чистого отсека - 9...10 мкг/кг и превышала концентрацию водорода на котле с фосфатным режимом в 2...3 раза (концентрация водорода на фосфатном котле 2.5...4.5 мкг/кг).
Для исследований влияния концентрации трилона на выделение водорода были замерены концентрации водорода в насыщенных парах при дозах трилона 215, 280, 340 мкг/кг. При увеличении дозы трилона до 280 мкг/кг концентрация водорода в паре практически не изменилась. При дозе трилона 340 мкг/кг концентрация водорода несколько увеличилась (на 1...2 мкг/кг).
Следует отметить, что исследования проводились при рН чистого отсека 10...10.4. Дальнейшее увеличение рН для подавления коррозии, очевидно, нецелесообразно.
Состояние поверхностей нагрева
Для исследования влияния трилонной обработки на состояния поверхностей нагрева образцы экранных труб вырезались перед переводом котла на трилонный режим (после химочистки), через 2.5 тыс.ч. и через 8 тыс.ч. (после повреждения экранной трубы солевого отсека).
Загрязненность экранных труб перед переводом котла на трилонный режим составила 110 г/м2 в чистом отсеке и 50 г/м2 - в солевом.
Данные о количестве и составе отложений через 2.5 тыс.ч. приведены в табл. 7, 8.
Таблица 6
Концентрация водорода в насыщенных парах и рH котловых вод при различных режимах обработки воды трилоном (ЭДТА)
(котел N3 на фосфатном режиме)
<трилон и H2 в мкг/кг>
Отложения состоят главным образом из окислов железа и меди, количество солей в отложениях незначительное. Локализация отложений в зоне максимальных теплонапряжений в чистом отсеке незначительная. Относительно равномерное распределение отложений и по периметру трубы. В солевом отсеке количество отложений в зоне максимальных теплонапряжений даже меньше, чем в верхней и нижней частях топки, но сохранена неравномерность образования отложений по периметру трубы.
На многих образцах экранных труб имеются оранжево-красные пятна, что свидетельствует о наличии в отложениях Fe2O3. Для определения влияния Fe2O3 на скорость коррозионных процессов необходимо провести специальные исследования.
Загрязненность экранных поверхностей нагрева составила 170...280 г/м2 в чистом отсеке, 280...380 - в солевом. 27 августа 1985 г. через 8000 ч на котле произошел разрыв экранной трубы N83 солевого отсека. При устранении дефекта на соседней трубе были отмечены отдушины <отдулины ?>. Для установления причины повреждения из трубы с отдушинами были вырезаны образцы. Отложения на образцах ровные, черного цвета, плотные. Катодному травлению (в 5% HCl и H2SO4) не поддаются. Загрязненность образцов труб с огневой стороны 800...1100 г/м2, с тыльной 183 г/м2.
Повреждение экранных труб котла произошло вследствие большой загрязненности их внутренней поверхности. Большая загрязненность - следствие повышенной скорости коррозии внутренних поверхностей котла при трилонном режиме.
Из-за большой скорости образования отложений и повышенной скорости коррозии от дальнейшего применения щелочно-комплексонного режима отказались.
В Ы В О Д Ы
1. Щелочно-комплексонный режим на котлах 15 МПа значительно уступает фосфатному по антикоррозионным характеристикам.
Скорость коррозии внутренних поверхностей чистого и солевого отсеков в два-три раза выше, чем при фосфатном режиме.
2. Из-за высокой скорости коррозии происходит интенсивное образование отложений на экранных поверхностях нагрева.
3. Улучшение теплофизических свойств отложений не компенсирует высокую скорость их образования и не обеспечивает необходимую надежность работы котла.
Зав. ОВХП и ЗВ Р.К. Гронский
Зав. лабораторией Ю.Ф. Бондарь
Зав. группой О.Г. Салашенко