Текст работы можно загрузить в формате Word
ОТЧЕТ
по работе: "ТЕПЛОХИМИЧЕСКИЕ ИСПЫТАНИЯ КОТЛА
ТС-35 СТ. №5 ТЭЦ-4 ГП ВТС " (2 этап)
Горловка 2006
Примечание: Не буду утверждать, что именно так выглядит официальный отчет. Здесь преимущественно мои наброски, которые я передал руководителю работ – Хайрулину И.Н.
Молодая, по тем временам еще неопытная, бригада химиков-аналитиков делала текущие анализы, и мне пришлось изрядно повозиться, чтобы это причесать. Детали обработки данных вы найдете в этих материалах, но полную таблицу данных испытаний я не привожу. Она слишком громоздка для иллюстраций. Впрочем, она не секретна и ее можно предоставить, если окажется, что она кому-то нужна.
Итак, это котел низкого давления, реконструирован на давление 20 кгс/см2. Одна из основных проблем здесь – загрязнение котла железом, привносимым с питательной водой. Доля остающегося в котле железа почти в два раза выше, чем на котлах ВД ТЭЦ Шосткинского химкомбината. Роль непрерывной продувки в выводе соединений железа из котла если и существенна, то только при больших размерах продувки. Вы найдете эти графики в данных материалах, но номера рисунков, прошу простить меня за это, я здесь не проставлял – как были сделаны наброски, так я и оставил их здесь.
Содержание:
1. Введение
2. Методика проведения испытаний
3. Основные принятые обозначения
4. Нормирование солесодержания пара
5. Анализ результатов испытаний
5.1 Эффективность ступенчатого испарения
5.2 Поступление соединений железа в котел за период испытаний
5.3 Баланс осаждения железа в котле в зависимости от размера непрерывной продувки
5.4 Коррозионные факторы
5.5 Солевой вынос в пар
5.6 Контроль солевого выноса и непрерывной продувки
5.7 Уровень воды в барабане и паровая нагрузка котла
6. Выводы
7. Рекомендации
Приложения..........
ВНИМАНИЕ! Таблицы исходных данных откорректированы – поправлены размерности, удалены непредставительные данные и т.п. – и помещены в файл Данные ТХИ.doc. <<Я, как обычно, был координатором работ, а это замечание было сделано для руководителя работ (того, кто проводил работы на объекте).>>
1 Введение
Основными задачами теплохимических испытаний котла ТС – 35 (ст. №5) были: установление норм солесодержания питательной и котловых вод, оценка эффективности работы сепарационных устройств котла, проверка эффективности схемы ступенчатого испарения, определение необходимой величины непрерывной продувки.
Котел ТС – 35 (ст. № 5 ) – паровой, однобарабанный с естественной циркуляцией, работает по схеме двухступенчатого испарения с внутрибарабанной второй ступенью. Котел был реконструирован с переводом его работы на номинальное давление пара 2,0 МПа, и паропроизводительность 35 т/ч с температурой перегретого пара 350 – 370 0С.
Котел имеет внутрибарабанные устройства для сепарационной очистки пара и поверхностный охладитель перегретого пара. Средний эксплуатационный уровень воды в барабане котла располагается ниже осевой плоскости барабана на 100 мм.
В состав основного оборудования ТЭЦ входит также противодавленческая турбина Р-2,5-15/3 КТЗ, с шестью ступенями давления, предназначенная для привода электрического генератора Т2-2,5-2 ЛТГЗ. Номинальные параметры турбины:
давление острого пара - 15 кгс/см 2;
температура острого пара - 350 0 С;
расход пара на турбину при ее номинальной нагрузке - 34,3 т/ч;
удельный расход пара - 13,7 кг/кВтч;
номинальное противодавление - 3 кгс/см2 ;
температура отработанного пара при номинальном противодавлении 1930 С.
Программой испытания предусматривалось проведение опытов при номинальной нагрузке – Дном, а также при нагрузке 0,75Дном и различных величинах непрерывной продувки для выявления влияния режимных факторов (нагрузки котла, уровня воды в барабане, солесодержания питательной и котловых вод и т.д.) на качество пара (по содержанию натрия). Перед испытаниями был проведен внутренний осмотр барабана котла с проверкой соответствия выполнения внутрибарабанных устройств проекту и их состояние с последующим устранением выявленных недостатков. Правильность установки водоуказательных стекол проверена по гидроуровню относительно оси барабана, установлено соответствие показаний уровнемеров показаниям водоуказательных стекол. Были устранены подсосы и неплотности в системах уровнемерных кололонок.
В процессе выполнения работы были устранены протечки в поверхностном охладителе перегретого пара после чего прекратился занос проточной части турбины Р-2,5-15/3. Были также выявлены и устранены неплотности бойлеров.
Отбор проб для химического контроля проводился в следующих эксплуатационных пробоотборных точках:
перегретый пар – 1 точка;
насыщенный пар из барабана – 2 точки (левая и правая);
питательная вода – 1 точка;
котловые воды – 3 точки (чистый отсек, солевые правая и левая сторона)
Таблица исходных данных находится в приложениях. Компьютерная обработка результатов испытаний выполнена ведущим инженером ДонОРГРЭС Протасовым Н.Г.
2 Методика проведения испытаний
В период испытаний проводились замеры следующих режимных параметров:
нагрузка котла по паромеру;
положение уровня воды в барабане;
давление в барабане котла – по эксплуатационному манометру;
температура перегретого пара – по эксплуатационному логометру;
Расход воды на непрерывную продувку котла определялся балансовым расчетом по солесодержанию и по щелочности питательной и котловых вод.
Химический контроль в период испытания проводился в следующем объеме:
- установление качества насыщенного пара по содержанию натрия на приборе РХ-150-2;
- определение качества вод по электропроводности и солесодержанию на приборе СКВ 5 ВИ 2840.40;
- определение щелочности объемным методом в присутствии индикатора фенолфталеина и смешанного индикатора;
- измерение величины рН на рН-метре РН-150М;
- определение содержания железа в водах фотоколориметрированием на приборе КФК-2.
В соответствии с программой испытания, необходимый режим устанавливался за 1 - 1,5 часа до начала опыта. В опытах со стационарным режимом отборы проб пара и вод производились через 30 - 50 мин. В опытах с подъемом уровней воды в барабане пробы отбирались через 30 мин. после установления заданного уровня. Всего в процессе опыта проводились 2 - 3 отбора проб воды и пара.
3. Основные принятые обозначения
Cpv - содержание примеси в питательной воде;
Cp - содержание примеси в паре котла;
C1kv - содержание примеси в котловой воде первой ступени испарения;
C2kv - содержание примеси в котловой воде второй ступени испарения, т.е. в продувочной воде;
Cskv=0.9*C1kv+0.1*C2kv - средневзвешенное содержание примеси в котловой воде (0,9 и 0,1 – мощности первой и второй ступеней испарения);
y - расход воды на непрерывную продувку в процентах от паровой нагрузки котла. При отсутствии замера по расходомеру этот показатель рассчитывается по балансовой формуле:
y=100*(Cpv-Cp)/(C2kv-Cpv)
или по более упрощенной формуле:
y=100*Cpv/(C2kv-Cpv)
Kr=C2kv/C1kv - кратность упаривания примеси в котловой воде;
Kyn_it=100*Cp/Cskv - итоговый коэффициент выноса примеси из
котловых вод в пар;
Z - параметр, по которому можно рассчитать Kr при разных значеиях y. Этот параметр разработан в ДонОРГРЭС и опубликован в технической литературе. Параметр рассчитывается по известным значениям Kr и y:
Z=Kr*(1+y*((Kr-1)/Kr)^2)
Kos - коэффициент осаждения железа из котловой воды.
4. Нормирование солесодержания пара
Отдельно следует остановиться на вопросе нормирования предельно допустимого солесодержания паров. Подобное нормирование обычно производится на основе сбора и обобщения большого количества опытных данных. В Правилах технической эксплуатации эелектростанций и сетей есть нормы на содержание натрия в паре для барабанных котлов с давлением 140, 100 и 40 кгс/см2. В технической литературе приводятся также нормы на солесодержание пара в пересчете на сульфат натрия для котлов с давлением пара 24 и 14 кгс/см2. Отдельно для котлов с давлением 20 кгс/см2 подобных норм нет. Однако в этом случае возможно использовать взятый на основе литературных источников нормативный ряд:
Здесь Рп – давление пара, NaCl – предельно допустимое солесодержание пара в пересчете на NaCl. Солесодержание пара было рассчитано на основе установленных для ТЭЦ норм и приведено к единому виду (пересчетом на NaCl).
В графическом представлении норма на предельно допустимое солесодержание пара для котла с давлением пара 20 кгс/см2, равная 500 мкг/кг в пересчете на NaCl, соответствует линии этого ряда, не превышая ее.
5. Анализ результатов испытаний
5.1 Эффективность ступенчатого испарения
Одной из основных характеристик работы котла с точки зрения качества ведения водно-химического режима является эффективность работы схемы ступенчатого испарения котла. Эффективность ступенчатого испарения оценивается по кратности упаривания котловых вод при заданном размере непрерывной продувки: чем больше кратность при этой продувке, тем выше эффективность схемы. Более общим показателем указанной эффективности является приведенный в третьем разделе параметр Z. При отсутствии снижающих кратность упаривания обратных перетоков котловых вод из второй ступени испарения в первую этот параметр для котлов с двуступенчатым испарением должен быть равным примерно 8,5 при условии, что примесь, по содержанию которой рассчитывается значение параметра, практически не выносится в пар и не осаждается в котле.
Смысл ступенчатого испарения заключается в том, что за счет кратности упаривания снижается содержание солей в чистом отсеке при том, что содержание этих солей в солевом отсеке остается примерно на том же уровне, как и для одноступенчатого котла. В итоге, уменьшается и общий вынос солей из котловых вод в пар.
Сначала рассмотрим баланс для общей щелочности на основе выборки из основной таблицы исходных данных:
Таблица 1
Здесь Щpv, Щp, Щkv - общая щелочноть питательной воды, пара и котловых вод в мг-экв/кг; N – порядковый номер строки в основной таблице.
Как видим, значение параметра Z при этих расчетах получилось сравнительно небольшим. Однако щелочность включает в себя неизбежные систематические погрешности титрования (погрешности, связанные с изменением щелочности при введении в пробу индикатора и с диапазоном рН перехода окраски индикатора). Поэтому есть необходимость в проверке полученного результата более строгим и точным расчетом на основе солесодержаний вод. Для этого условные солесодержания (солесодержания, зафиксированные по шкале NaCl) пересчитаем в электропроводности, сложим с замеренной элетропроводностью и разделим пополам (т.е. усредним). Далее усредненные электропроводности снова пересчитаем на солесодержания. Причем, для котловых вод следует учесть влияние гидратной щелочности на завышения солесодержания в пересчете на NaCl (так как подвижность, т.е. индивидуальная электропроводность, ОН-ионов в несколько раз превышает подвижность ионов Cl-). Это можно сделать с помощью графика, полученного на основе экспериментальных данных
или посредством аппроксимирующей формулы
S=0.066953*Usr^1.2
где S – солесодержание в мг/кг, Usr – усредненная электропроводность в мкСм/см; символ "^" – знак возведения в степень.
В результате получим таблицу:
Таблица 2
Здесь уже значение параметра Z получилось весьма приличным, то есть таким, которое свидетельствует о практическом отсутствии обратных перетоков котловых вод из второй ступени испарения в первую и, соответственно, об эффективной работе схемы ступенчатого испарения данного котла.
5.2 Поступление соединений железа в котел за период испытаний
В использовании данных по содержанию железа есть одна сложность. Углекислота, находящаяся в парах, вымывает железо из пробоотборных точек, изготовленных из простой стали, и данные по железу в парах совершенно не представительны. Но здесь можно воспользоваться тем фактом, что содержание железа в парах не должно превышать его растворимости в парах плюс вклад капельного выноса. Эта растворимость зависит от величины Рб - давления пара в барабане котла.
Растворимость Fe в насыщенном паре, мкг/кг:
С учетом вклада капельного выноса , который, как будет показано ниже, невелик, для Рб = 20 кгс/см2 можно округлить Fe пара до 20 мкг/кг. В результате получим следующую таблицу:
Таблица 3
В котел поступает количество железа, равное Fepv*(100+y), в пар переходит Fep*100, в непрерывную продувку уходит Fe2kv*y, а остальное остается в котле. Если количество железа, поступающее в котел, принять за 100%, то за период испытаний в пар перешло примерно 7%, с продувкой удалилось около 20% и в котле осталось немного более 70% от поступившего в котел железа.
5.3 Баланс осаждения железа в котле в зависимости от размера непрерывной продувки
Для дальнейших и более детальных расчетов относительно содержания Fe в мкг/кг согласно полученным ранее усредненным данным имеем:
Коэффициент осаждения железа определен из балансового уравнения:
(100+y)*Cpv=C2kv*y+Kyn_it*Cskv+Kos*Cskv
Параметр Z определен по формуле Раздела 3.
С учетом соотношения: Cskv=0.9*C1kv+0.1*C2kv=0.9*C2kv/Kr+0.1*C2kv=C2kv*(0.9/Kr+0.1)
это уравнение можно представить в виде:
(100+y)*Cpv=C2kv*y+Kyn_it*(0.9/Kr+0.1)*C2kv+Kos*(0.9/Kr+0.1)*C2kv
Из правой части этого уравнения можно выделить три члена:
Ay=y/(y+Kyn_it*(0.9/Kr+0.1)+Kos*(0.9/Kr+0.1))
- отражает количество железа, выводимого с непрерывной продувкой в долях от количества железа, поступившего в котел;
Ayn=Kyn_it*(0.9/Kr+0.1)/(y+Kyn_it*(0.9/Kr+0.1)+Kos*(0.9/Kr+0.1))
- отражает количество железа, перешедшего в пар, в долях от количества железа, поступившего в котел;
Aos=Kos*(0.9/Kr+0.1)/(y+Kyn_it*(0.9/Kr+0.1)+Kos*(0.9/Kr+0.1))
- отражает количество железа, остающегося в котле, в долях от количества железа, поступившего в котел.
Hиже приводятся результаты расчетов и графики для этих долей:
В среднем для эксплуатационного уровня непрерывной продувки можно принять, что в котле остается примерно 70% от железа поступившего в котел. При содержании железа в питательной воде 264 мкг/кг это составит 264*0.7/1000=0.185 грамм на каждую тонну поступившей в котел воды. Принимая, что железо поступает в котел в основном в виде Fe2O3, имеем 0.185*(55.8*2+16*3)/(55.8*2)=0.265 г остающихся в котле соединений железа на каждую тонну поступившей в котел воды.
По подсчетам д.т.н. Ю.М. Кострикина, накипеобразующая поверхность экранных труб численно равна примерно трем номинальным паропроизводительностям котла, т.е. одной т/ч питательной воды отвечает примерно 3 м2 поверхности водяной части котла, где происходит образование отложений. А это означает, что за один час работы котла при содержании железа в питательной воде 264 мкг/кг в нем образуется примерно 0.265/3=0.09 г/м2 отложений в час, что соответствует количеству отложений порядка 700 г/м2 за год работы котла.
5.4 Коррозионные факторы
Уровень железа в исходной воде согласно имеющимся данным составляет примерно 800 мкг/кг. По тракту химводоочистки происходит снижение содержания железа ориентировочном в пять раз - до ~150 мкг/кг. Это примерно на 100 мкг/кг меньше содержания железа в питательной воде. Существенный прирост железа по тракту питательной воды при щелочности питательной воды по фенолфталеину, согласно данным испытаний, на уровне 100 мкг-экв/кг маловероятен. Значит, весьма существенный вклад в концентрацию железа в питательной воде приходится на коррозионное воздействие содержащейся в паре, а следовательно и в его конденсатах, угольной кислоты.
Основным поставщиком угольной кислоты в пароводяной цикл ТЭЦ являются соли угольной кислоты, обусловливающие общую щелочность химочищенной воды. Эти соли поступают в питательную воду и далее разлагаются в котле с образованием гидратной щелочности котловой воды и углекислоты, переходящей в пар. Средняя общая щелочность питательной воды за время проведения испытаний составила 1.3 мг-экв/л, что соответствует переходу с пар более 40 мг/кг свободной углекислоты. Средняя общая щелочность подпиточной химочищенной воды составила примерно 5.1 мг-экв/л. Пренебрегая щелочностью пара (и, соответственно, его конденсата), получим расчетный размер подпитки котлов химочищенной водой на уровне 100*1.3/5.1 примерно 25% от расхода питательной воды. Это та подпитка, которая обусловливает приведенное выше высокое содержание в паре угольной кислоты.
В принципе, эта подпитка возможна не только по нормальной технологической схеме, но и через неплотности сетевых бойлеров и подогревателей химочищенной воды, если, конечно, присосы химочищенной воды через неплотности теплообменников очень велики. Для бойлеров до устранения их неисправностей общая щелочность конденсата по отдельным данным составила примерно 1,05 мг-экв/л. А это отвечает присосу химочищенной воды в бойлерах на уровне 100*1.05/5.1=20 % от расхода конденсата бойлеров. Вернее, от расхода смеси конденсата с химочищенной водой, а от расхода собственно конденсата бойлеров это составит 20*100/(10020)=25%. Для подогревателей ХОВ I-й ст. присосы воды были поменьше (щелочность конденсата подогревателей достигала 0.3 - 0.45 мг-экв/л), но тоже очень велики - на уровне 5 – 6 % от расхода их конденсата.
Кстати, здесь возможна и "обратная" ситуация. Греющий пар может уходить в воду через неплотности подогревателей, обусловливая потери теплоносителя и теплоты в цикле ТЭЦ. Это, очевидно, зависит от соотношения давлений греющего пара и нагреваемой воды.
Таким образом, большое содержание свободной углекислоты в парах и конденсатах приводит к значительной коррозии оборудования, входящего в пароконденсатный тракт, к существенному увеличению поступления в котел продуктов коррозии с питательной водой, а также может приводить к существенному увеличению потерь теплоносителя и теплоты в цикле ТЭЦ.
Здесь следует также отметить, что выводы об интенсивной коррозии оборудования и больших поступлениях в котел продуктов коррозии, состоящих из соединений железа и меди, подтверждаются не только данными испытаний и наблюдений за водным режимом ТЭЦ, но и данными лабораторного анализа количественного и качественного состава отложений в экранных трубах котла.
В принципе, существует несколько достаточно радикальных способов снижения количества карбонатов и, соответственно, углекислоты в пароводяном цикле ТЭЦ. Однако этот вопрос выходит за рамки теплохимических испытаний. Он может быть решен по результатам обследования водоприготовления и водно-химического режима ТЭЦ.
5.5 Солевой вынос в пар
Одним из ключевых моментов нормирования водно-химического режима котлов является определение значения итогового коэффициента капельного выноса солей из котловых вод в пар
Kyn_it=100*Cp/Cskv
где Cskv=0.9*C1kv+0.1*C2kv - средневзвешенное солесодержание котловой воды.
Наибольшую сложность при отсутствии пламяфотометра здесь представляет определение истинного солесодержания паров.
Определение солесодержания паров по их электропроводности совершенно непредставительно в присутствии больших количеств в паре угольной кислоты. В последнее время получает распространение метод определения солесодержания паров по натрию с помощью селективных стеклянных электродов на pNa-метрах. Однако и применение этого метода тоже встречает существенные трудности.
Дело в том, что показания прибора зависят от ряда факторов:
состава анализируемой пробы;
времени, прошедшего со дня настройки прибора;
состава проб, использовавшихся до анализируемой пробы;
температуры анализируемой пробы;
степени насыщения пробы аммиаком и его чистотой;
диффузного потенциала, связанного с протоком пробы через датчик прибора.
Реально, это приводит к смещению значений pNa на некоторую величину DpNa, что при переходе от pNa к содержанию натрия дает понижение этого содержания против факта в 10DpNa раз. Так, при испытании прибора на обессоливающей установке ТЭЦ ВГМК (г. Вольногорск) содержание натрия после анионитового фильтра занижалось прибором около трех раз, а до фильтра – примерно в четыре раза.
По результатам обработки данных теплохимических испытаний на ТЭЦ ВТС после учета всех поправок при пересчете электропроводности в содержание натрия была получена следующая таблица расчетных данных:
Naz – замеренное значение содержания натрия (без корректировки);
Naf – фактическое значение содержания натрия;
Nazk1=2.496*Naz;
Nazk2=1.978*Naz+529529*10^(pH-14)^1.7
Первое аппроксимирующее уравнение работает во всем диапазоне таблицы, второе – работает более точно в диапазоне котловых вод. На графике фактические значения содержания натрия и рассчитанные по второму уравнению практически совпадают:
Среднее замеренное содержание натрия в перегретом паре при испытаниях составило 17,25 мкг/кг, а скорректированное - 17,25*2,496=43,125 мкг/кг.
Средневзвешенное солесодержание котловой воды в пересчете на NaCl за период, когда проводились замеры содержания натрия, составило 1265 мг/кг, а среднее солесодержание паров – 43,125*(23+35,5)/23=109,69 мкг/кг или округленно 0,11 мг/кг.
В результате коэффициент итогового капельного выноса
Kyn_it=100*0,11/1265=0,0087%
Этот же коэффициент можно получить и непосредственно по замерам содержаний натрия на приборе без их корректировки и пересчета в солесодержания:
Для котловых вод при этом можно воспользоваться поправочным коэффициентом
Kna=(1.978*Naz+529529*10^(pH-14)^1.7)/Naz
В среднем этот коэффициент оказался равным 0,998 и в данном случае практически не изменил значение Kyn_it: средневзвешенное содержание натрия в котловых водах уменьшилось в 1/0,998=1,002 раз, а значение Kyn_it соответственно повысилось в 1,002 раз.
Подобные значения итоговых коэффициентов капельного выноса на уровне 0,01% отмечались и на других котлах среднего и низкого давления, оборудованных, как и на данном котле, внутрибарабанными сепарационными устройствами очистки пара от капель котловой воды. Однако на практике обычно принимают коэффициент не менее 0,02% с допуском на небольшие отклонения от идеальной работы сепарационных устройств.
Ниже приведены результаты расчета солесодержаний пара в мкг/кг при этом значении коэффициента капельного выноса и максимальном за период испытаний солесодержании подпиточной химочищенной воды, равном 570 мг/кг, при разных размерах подпитки и продувки в процентах от паропроизводительности котла:
Здесь Gpod0 – расход подпиточной воды за вычетом потерь воды на непрерывную продувку.
Солесодержание паров во всем рассмотренном диапазоне не превышает нормы - 500 мкг/кг в пересчете на NaCl. Однако при размере непрерывной продувки ниже 5% солесодержание пара начинает резко возрастать, что при недостаточно точном регулировании величины продувки, определяемой по балансу примесей в питательной и котловой водах, создает определенную опасность для заноса солями пароперегревателя, а также проточной части турбины, потребляющей этот пар. При этом довольно резко возрастает и кратность упаривания между ступенями испарения, что говорит о возможности быстрого роста солесодержания и щелочности котловой воды солевого отсека при сокращенном размере его продувки с опасностью вспенивания этой воды.
По этим причинам можно рекомендовать размер непрерывной продувки не менее пяти процентов от паропроизводительности котла. В остальном можно руководствоваться приведенной в Приложении режимной картой работы котла, параметры которой согласуются с величиной итогового капельного выноса в пар на уровне 0,02% от средневзвешенного солесодержания котловых вод.
5.6 Контроль солевого выноса и непрерывной продувки
Превышение фактического солесодержания пара над его нормативным солесодержанием при отсутствии нарушений требований режимной карты может возникать из-за неисправностей внутрибарабанных сепарационных устройств и нарушения плотности поверхностного охладителя. Это создает определенную опасность для работы пароперегревателя, а также может приводить к заносу проточной части турбины, на которую поступает загрязненный солями пар. В связи с указанной опасностью, а также с тем, что на данный момент персонал ТЭЦ не располагает надежным способом определения истинного солесодержания пара котла, можно рекомендовать приближенные способы обнаружения повышенных солесодержаний.
Прежде всего, о большом солевом загрязнении пара может свидетельствовать появление в нем общей щелочности на уровне 20 и более мкг/кг. Более чувствительным методом обнаружения большого солевого загрязнения пара может быть определение кремнесодержания паров.
Средневзвешенное кремнесодержание котловой воды может составлять ориентировочно 15000 мкг/кг. При капельном выносе порядка 0,1%, т.е. в пять раз большим нормативного выноса, будем иметь в паре примерно 15000*0,1/100 = 15 мкг/кг кремнекислоты. Это та концентрация, которая может быть достаточно надежно определена в условиях ТЭЦ. Следовательно, контроль кремнесодержания паров можно предложить в качестве оперативного эксплуатационного контроля, как индикатор большого – 0,1% и более - капельного выноса примесей из котловых вод в пар и как индикатор солевого загрязнения пара, превышающего в несколько раз нормативное солесодержание паров. Этот метод косвенного контроля солевого загрязнения пара может быть упрощен за счет построения шкалы индикаторов для визуального контроля, позволяющей обходиться без фотоколориметра.
Достаточно актуальной проблемой остается также определение размера непрерывной продувки котла в условиях отсутствия его замера с использованием измерительных средств. При стационарном, т.е. установившемся, режиме должно соблюдаться общее балансовое соотношение:
Cpv*(100+y)=Cp*100+C2kv*y
При относительно небольшом выносе примесей в пар это соотношение можно упростить:
Cpv*(100+y)=C2kv*y
Откуда следует:
y=100*Cpv/(C2kv-Cpv)
В простейшем случае, для балансовых оценок можно использовать общую щелочность, определяемую по метилоранжу или смешенному индикатору:
y=100*Щpv/(Щ2kv-Щpv)
Аналогичным образом значение непрерывной продувки можно получить при использовании солесодержаний:
y=100*Spv/(S2kv-Spv)
Однако при определении солесодержаний котловых вод по их электропроводности возникают существенные погрешности из-за большой подвижности присутствующих в этих водах гидроксильных ионов. Есть несколько способов уточнения определенных по замеру электропроводности солесодержаний котловых вод. Самый простой и надежный способ – использовать для определения солесодержаний по замеру на кондуктометре не исходные, а оттитрованные по фенолфталеину пробы котловых вод. При титровании этих проб соляной кислотой гидроксильные ионы заменяются на менее подвижные хлор-ионы, что приводит к уменьшению электропроводности проб и приближает определенное на кондуктометре солесодержание по шкале NaCl к реальному солесодержанию котловых вод. Тем не менее, остаются и другие, более мелкие, факторы, влияющие на определяемое на кондуктометре солесодержание вод: состав питательной воды, температура проб, нарушение пропорциональности между концентрациями и электропроводностями проб с ростом значений этих концентраций.
Наиболее достоверное значение непрерывной продувки можно получить на основе определения кремнесодержаний проб.
5.7 Уровень воды в барабане и паровая нагрузка котла
Кроме рассмотренных выше задач, при проведении второго этапа теплохимических испытаний ставились также задачи определения влияния на солесодержание пара положения уровня воды в барабане и паровой нагрузки котла. Изменение уровня воды в барабане в допустимых пределах (плюс-минус 25 мм относительно среднего уровня) не привело к заметному изменению качества пара по электропроводности или по содержанию натрия, определенному на pNa-метре. То же можно сказать и об изменении паровой нагрузки котла, которая в одном из опытов снижалась до 25 т/ч. Аналогичные результаты при проверке влияния уровня воды в барабане котла на качество его пара были получены и на первом этапе испытаний. Подобные результаты влияния уровня воды и паровой нагрузки являются довольно обычными для многих паровых котлов.
6. Выводы
1. Работа котла по результатам теплохимических испытаний является вполне удовлетворительной как в отношении эффективности схемы ступенчатого испарения, так и в отношении выноса солей в пар.
Так, кратность солевого упаривания между первой и второй ступенями испарения составляет 2,4 при размере непрерывной продувки 7% от паропроизводительности котла, что, согласно проведенным расчетам, свидетельствует о практическом отсутствии обратных перетоков котловых вод из второй ступени испарения в первую ступень.
Коэффициент капельного выноса котловой воды в пар не превышает 0,02%, что является хорошим показателем для котлов среднего и низкого давлений.
2. Наибольшей проблемой водно-химического режима котла и ТЭЦ в целом является наличие в парах и конденсатах больших количеств свободной угольной кислоты, которое приводит к интенсивной коррозии оборудования, контактирующего с конденсатом пара, к поступлению в котел больших количеств продуктов коррозии в виде соединений железа и меди и, соответственно, к образованию большого количества отложений в экранных трубах (до 700 г/м2 в год), а также может приводить к потерям пара и конденсата через неплотности подвергшихся коррозии бойлеров.
3. Основным источником поступления углекислоты в пароводяной цикл ТЭЦ является подпиточная химочищенная вода, содержащая большое количество карбонатов, которые, попадая с питательной водой в котел, полностью разлагаются в котловой воде с выделением угольной кислоты, переходящей в пар.
Меры по сокращению количества этих карбонатов в пароводяном цикле могут быть определены после проведения специального обследования водоприготовления и водно-химического режима ТЭЦ.
4. Наличие в парах и конденсатах больших количеств угольной кислоты делает непредставительным определение в них солесодержаний кондуктометрическим методом, так как электропроводность этих проб обусловливается в основном диссоциацией угольной кислоты.
5. В этих условиях особую актуальность приобретает своевременное обнаружение повышенного солевого загрязнения паров при нарушениях нормальной работы внутрикотловых сепарационных устройств или плотности пароохладителя, опасных для пароперегревателя и нежелательных с точки зрения заноса отложениями проточной части турбины, потребляющей загрязненный солями пар.
Одним из способов такого обнаружения может быть использование pNa-метра, настроенного на определение солесодержания паров. Более грубым и более доступным на данный момент способом указанного обнаружения может быть определение кремнесодержания паров, которое при аналитически определяемом количестве (15 и более мкг/кг в пересчете на SiO2) свидетельствует о большом капельном выносе котловой воды в пар или о загрязнении пара через неплотности пароохладителя питательной водой.
6. Главным источником поступления солей в пароводяной цикл ТЭЦ и, соответственно, солевого загрязнения паров является подпиточная химочищенная вода. При постоянном размере непрерывной продувки котла солесодержание его пара повышается в примерно пропорциональном соотношении с увеличением расхода подпиточной воды.
7. С уменьшением размера непрерывной продувки также происходит повышение солесодержания пара, причем наиболее резко оно происходит при размере продувки менее 5% от паропроизводительности котла. В этом же диапазоне происходит резкое увеличение солесодержания воды солевого отсека, что нежелательно с точки зрения опасности вспенивания этой воды.
В условиях отсутствия точного контроля солесодержания паров и замера расхода на непрерывную продувку с использование измерительных средств нежелательно снижать размер продувки ниже 5% от паровой нагрузки котла.
В полном объеме необходимые условия ведения водно-химического режима котла приведены в режимной карте работы котла.
7. Рекомендации
1.Установить стационарное оборудование для проведения химических промывок котла.
2. Произвести исследование и определение корректирующих добавок в барабан котла по существующей схеме фосфатирования для уменьшения накипеобразования в экранных трубах.
3. Произвести механическую очистку или замену экранных труб чистого отсека.
4. Оперативный расчет непрерывной продувки вести по общей щелочности питательной и котловых вод. Дополнительный контрольный расчет непрерывной продувки можно вести по солесодержанию питательной и котловых вод, определяемому на кондуктометре в оттитрованных по фенолфталеину пробах вод. Замеры с контрольным расчетом производить не реже одного раза в неделю.
Наиболее достоверное значение непрерывной продувки в условиях отсутствия ее непосредственного замера можно получить на основе определения кремнесодержаний проб.
5. Химический контроль насыщенных паров солевых отсеков правой и левой стороны барабана вести по отборам из новых пробоотборных точек, выполненных из нержавеющей стали.
6. Регулярно устранять подсосы и неплотности в системах уровнемерных колонок. Соответствие уровней по колонкам и приборам на щите управления контролировать не реже одного раза в смену.
7. Ведение водно-химического режима котла осуществлять в соответствии с режимной картой работы котла.
Временная режимная карта по ведению водно-химического режима котла № 5 ТЭЦ-4 ВТС в файле 3 Винница_reg_karta.doc