Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Современное состояние проблемы 12
1.1 Водно-химические режимы энергоблоков ПТУ в России и за рубежом 12
1.2 Основные проблемы водного режима ПТУ 14
1.3 Анализ повреждаемости котлов-утилизаторов энергоблоков ПТУ 18
1.4 Альтернативные водно-химические режимы 23
1.5 Методический подход к выбору реагентов при ведении аминных режимов 25
1.6 Водно-химические режимы блоков ПТУ в России 30
1.7 Свойства органических аминов, рекомендуемых к использованию в теплоэнергетике 33
1.8 Выводы по главе 1 40
Глава 2 Методическое обоснование работы 41
2.1 Предпосылки для создания защитных пленок на поверхностях нагрева и ведения водно-химического режима с помощью комплексных реагентов 41
2.1.1 Оценка способности комплексных реагентов к созданию защитного слоя 41
2.1.2. Ведение водно-химического режима с использованием аминов 44
2.2 Экспериментальные стенды и методика выполнения работы 46
2.2.1 Исследование создания защитных пленок и отмывки от отложений в паровой среде 47
2.2.2 Создание на образцах защитных пленок и отмывка от отложений в водной среде 49
2.2.2.1 Содержание экспериментов 49
2.2.2.2 Проверка защитных свойств методом капли 53
2.2.2.3 Металлографический анализ экспериментальных образцов 54
2.2.2.4 Электрохимические исследования 54
2.2.3 Исследование влияния комплексного реагента на катионит применительно к условиям работы блочных или автономных обессоливающих установок 56
2.2.3.1 Методика проведения эксперимента 56
2.2.3.2 Описание эксперимента 59
Глава 3 Результаты экспериментальных исследований 61
3.1 Исследования в паре 61
3.2 Исследования в водной среде 63
3.2.1 Проверка защитных свойств методом капли 63
3.2.2 Металлографический анализ экспериментальных образцов 65
3.3 Исследования по влиянию на катионит 68
Глава 4 Организация ВХР с использованием комплексных реагентов и химический контроль 74
4.1 Разработка схемы дозирования аминосодержащих реагентов 74
4.1.1 Общие положения 74
4.1.2 Разработка схемы дозировки для одноконтурной схемы циркуляции на примере энергетического барабанного котла 77
4.1.2 Разработка схемы дозировки для котла-утилизатора двух давлений «последовательной» схемы 79
4.1.3 Разработка схемы дозировки для котла-утилизатора трех давлений «параллельной» схемы 80
4.2 Обеспечение аналитического контроля при ведении аминосодержащего водно-химического режима 81
Глава 5 Опытно-промышленное внедрение водно-химического режима на основе комплексных аминосодержащих реагентов (АСР ) 86
5.1 Внедрение АСР на энергоблоке 210 МВт ЗАО «Молдавская ГРЭС» 86
5.2 Разработка и внедрение аминосодержащего водно-химического режима на энергоблоке ПГУ-60 Уфимской ТЭЦ-2 94
5.3 Внедрение АСР на энергоблоке ПГУ-800 Киришской ГРЭС 99
5.3.1 Разработка схемы коррекционной обработки теплоносителя тракта энергоблока ПГУ-800 99
5.3.2 Предпусковые операции 101
5.3.3 Водно-химический режим блока ПГУ-800 Киришской ГРЭС 104
5.4 Экономическое обоснование внедрения аминосодержащего реагента 108
Заключение 116
Список литературы 118
Приложение А 129
Результаты металлографических исследований материалов (структура поверхности) 129
Приложение Б 142
Результаты металлографических исследований материалов (структура слоев) 142
Приложение В 153
Приложение Г 154
Приложение Д 155
Приложение Е 156
- Анализ повреждаемости котлов-утилизаторов энергоблоков ПТУ
- Исследования по влиянию на катионит
- Обеспечение аналитического контроля при ведении аминосодержащего водно-химического режима
- Экономическое обоснование внедрения аминосодержащего реагента
Введение к работе
Актуальность темы
В настоящее время накоплен значительный отечественный и зарубежный опыт эксплуатации теплоэнергетического оборудования на аминосо-держащих реагентах. Традиционно применяемые реагенты: аммиак, гидразин и фосфаты не могут в полной мере удовлетворять современным требованиям к водно-химическим режимам.
Преимущество водно-химического режима (ВХР) с применением аминов заключается в его многофункциональности. Помимо ведения самого ВХР обеспечивается консервация внутренних поверхностей барабанного энергетического котла, котла-утилизатора блока с парогазовыми установками (ПТУ), обеспечивается защита проточной части турбины и системы регенерации. С учетом положительных свойств комплексных реагентов (КР) на основе аминов, необходимо разработать рекомендации по их применению в зависимости от состава. Требуется изучить влияние компонентов на формирование защитных пленок на поверхностях нагрева, влияние КР на ионообменные материалы установок обработки воды, предложить схему дозировки растворов реагентов в паро-водяной тракт энергоблока и способы контроля ВХР в соответствии с нормативами.
Целью работы является разработка и обеспечение требований водно-химического режима, защита поверхностей нагрева паровых энергетических котлов и котлов-утилизаторов энергоблоков ПТУ при коррекционной обработке аминосодержащими реагентами и подпитке котлов обессоленной водой за счет использования свойств комплексных аминосодержащих реагентов.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
-
Защита поверхностей нагрева котлов от коррозии и накипеобразова-ния путем создания стойких магнетито-аминовых пленок при ведении водно-химического режима на основе аминосодержащих реагентов.
-
Определение оптимальной схемы дозировки аминосодержащих реагентов в зависимости от тепловой схемы котла и обеспечение нормируемых показателей качества теплоносителя.
-
Разработка норм и методов контроля ВХР с применением аминов.
4. Обеспечение эффективной безаварийной работы оборудования
средствами ВХР в различных режимах эксплуатации, адаптированных к
современным условиям диспетчерского регулирования нагрузки на энерго
блоках ТЭС с форсированным снижением и набором нагрузки.
Научная новизна работы
1. Получены новые данные, позволяющие обосновать возможность применения аминосодержащих реагентов с учетом их свойств для ведения водно-химического режима и обеспечения антикоррозионной защиты поверхностей нагрева парового тракта котла.
-
Получены новые данные, подтверждающие высокие пассивирующие свойства комплексных аминосодержащих реагентов группы цетамино-вых в ко нденсатно-питательном тракте и испарительных поверхностях при ведении водно-химического режима на их основе.
-
Получены новые данные о влиянии компонентов КР на катиониты, позволяющие дать рекомендации по выбору реагентов при их обработке на установках очистки (блочные или автономные обессоливающие установки) конденсата ТЭС.
Теоретическая и практическая ценность работы
-
Установлено влияние композиции комплексных аминосодержащих реагентов, их концентрации и условий применения (температуры, давления, среды) на металл при очистке и консервации оборудования.
-
Установлено влияние компонентов различных марок аминосодержащих реагентов на ионообменные материалы при наличии в схеме энергоблока обессоливающей установки (блочной или автономной).
-
Разработаны рекомендации по выбору и дозировке аминосодержащих реагентов, обеспечивающие работу тепломеханического оборудования без коррозии и накипеобразования.
-
Разработан проект стандарта организации (СТО), регламентирующий использование комплексных аминосодержащих реагентов на тепловых электростанциях.
Положения, выносимые на защиту
рекомендации по использованию различных композиций ПОА и нейтрализующих аминов в комплексных реагентах для ведения водно-химического режима теплоэнергетического оборудования;
результаты лабораторных исследований и промышленных испытаний защитных свойств пленок, созданных на поверхностях металла теплоэнергетического оборудования с помощью композиций аминов;
схема дозировки растворов комплексных реагентов в тракт энергоблоков в зависимости от их тепловой схемы;
результаты промышленных испытаний ведения водно-химического режима с использованием комплексных реагентов;
комплексная методика исследования влияния КР на основе аминов на состояние ВХР котлов ТЭС.
Соответствие паспорту специальности. Работа соответствует паспорту специальности: в части формулы специальности: «проблемы совершенствования ... и обоснования новых технологий ... и методов оптимизации ...водных режимов»; в части области исследования - пункту 2. «Исследование, ... моделирование процессов, протекающих в агрегатах, системах и общем цикле тепловых электростанций»; пункту 3. «Разработка, исследование ... и освоение новых технологий ... водных и химических режимов»; пункту 5. «Повышение надежности и рабочего ресурса агрегатов, систем ...»; пункту 6. «Разработка вопросов эксплуатации систем и оборудования тепловых электростанций».
Достоверность и обоснованность результатов работы обеспечивается использованием сертифицированных комплексных аминосодержащих реагентов и стандартизованных методов анализа растворов и пленок, совпадением данных лабораторных исследований на стендовых моделях с результатами промышленных испытаний, согласованием отдельных результатов с данными других авторов и результатами исследований других пленкообразующих аминов (ПОА).
Реализация результатов работы. Результаты работы реализованы при выдаче рекомендаций по проектированию узлов коррекционной обработки, во время предпусковых (Уфимская ТЭЦ-2 и Киришская ГРЭС) и эксплуатационных (Молдавская ГРЭС) отмывок и при ведении водно-химического режима с применением комплексных реагентов на основе аминов. Результаты работы использованы при разработке проекта стандарта организации по ведению водно-химического режима с применением комплексных реагентов.
Личное участие автора. При непосредственном участии автора были выполнены исследования свойств различных аминосодержащих реагентов в лабораторных и промышленных условиях. Автор принимал активное участие в разработке схем коррекционной обработки теплоносителя энергоблоков ТЭС, разрабатывал проектные и схемные решения по предпусковым и эксплуатационным очисткам оборудования ТЭС, являлся руководителем работ по внедрению аминосодержащих реагентов на энергоблоке ПГУ-800 Киришской ГРЭС, ПТУ-60 Уфимской ТЭЦ-2, энергоблоке 200МВт Молдавской ГРЭС и на ряде других.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы прошли апробацию на международных конференциях и отраслевых научно-технических совещаниях, в том числе:
Международная конференция "Опыт внедрения новых водоподготови-тельных установок и водно-химические режимы ТЭС", (19-22 мая 2008 года, г. Москва, ОАО «ВТИ»); Международная конференция «Водоподго-товка и водно-химические режимы», (25 - 28 мая 2009 года, г. Москва, ОАО «ВТИ»); Международное научно-техническое совещание «Применение воды в теплоэнергетике», (17 - 19 мая 2011 года, г. Москва, ОАО «ВТИ»); Международная конференция «Водоподготовка и водно-химические режимы. Цели и задачи», (21 - 23 мая 2013 год, г. Москва, ОАО «ВТИ»); 3rd International Conference "Interaction of Organics and Organic Cycle Treatment Chemicals with Water, Steam, and Materials", (май 2012, Германия, г. Хейдельберг);
Также по результатам исследований и промышленного внедрения получены положительные решения ФИПС на разработанные патенты: «Способ организации водно-химического режима на основе комплексного ами-носодержащего реагента для пароводяного тракта энергоблока с парогазовыми установками», «Способ эксплуатационной очистки и пассивации внутренней поверхности котельных труб энергетического барабанного котла и способ эксплуатационной очистки и пассивации внутренней поверхно-
сти котельных труб энергетического котла-утилизатора парогазовой установки (варианты)».
Публикации. Материалы диссертации нашли отражение в 23 опубликованных работах, в том числе в восьми статьях в ведущих рецензируемых журналах (по списку ВАК) и в 15 статьях в сборниках докладов конференций.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения по работе, списка использованных источников из 98 наименований и приложений. Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, включает 53 рисунка и 3 таблицы, кроме того приложения на 28 стр.
Анализ повреждаемости котлов-утилизаторов энергоблоков ПТУ
Анализ зарубежных литературных данных [27-30] показывает, что несмотря на все применяемые меры, которые, как правило, касаются ужесточения требований к качеству теплоносителя, проблема повреждаемости от этого не решается. Несмотря на длительный опыт эксплуатации блоков ПГУ за рубежом и известные проблемы с повреждаемостью элементов котлов-утилизаторов, предлагается все тот же подход к ведению водно-химического режима с традиционными реагентами [2,15-17,31-33]. В частности, известны основные места повреждений котлов-утилизаторов при ведении AVT режима от коррозионно-эрозионного износа, независимо от компоновки котла-утилизатора. На рисунках 1.4 и 1.5 [28] эти места обозначены звездочками. Именно в этих местах устанавливаются гибы из легированных сталей.
Некоторые зарубежные энергосистемы и электростанции пытались решить эту проблему, меняя водно-химический режим. В частности, на двух идентичных котлах-утилизаторах для испарительного контура низкого давления были применены различные водно-химические режимы: на одном -аммиачный (AVT) с дозированием в контур НД аммиака, на другом -гидратный с дозированием едкого натра. Конечный результат — повреждения -оказался одинаков, но причины повреждения были различны (рисунок 1.6 [27]). В случае дозирования аммиака это был уже известный коррозионно-эрозионный износ, а во втором случае - щелочное охрупчивание в тех же самых гибах. Однако, если коррозионно-эрозионному износу были подвержены растянутые участки гибов и коллекторы напротив входа в них паро-водяной смеси, то щелочное охрупчивание наблюдалось в тех же гибах, но по нейтральным образующим. В коллекторе повреждений не отмечалось.
Оба вида повреждений вполне объяснимы с учетом процессов, происходящие в испарителях низкого давления. Если на входных участках в трубах находится вода, то в выходных - пароводяная смесь с паросодержанием 95-98%. Тогда линейная скорость, с учетом равенства массовых скоростей, возрастает многократно и составляет 15-20 м/сек. При таких условиях щелочь, с учетом упаривания, будет оставаться в тонкой жидкой пленке, что и приводит к щелочному охрупчиванию по нейтральной образующей. При ведении аммиачного режима, с учетом коэффициента распределения, аммиак будет практически полностью переходить в пар, при этом тонкие пленки могут иметь значение рН ниже 7,0, способствуя развитию процесса коррозии, которая усиливается потоком с учетом высоких скоростей.
Таким образом, традиционные водно-химические режимы не позволяют решить проблему коррозионно-эрозионного износа в двухфазной среде.
Также эта проблема не решена и для однофазной среды.
Со стороны конструкторов котлов были приняты меры, призванные решить проблему коррозионно-эрозионного износа путем замены марок применяемых сталей. По зарубежным данным, в диапазоне скоростей 10-20 м/сек, по способности противостоять эрозионному износу примерно одинаково ведут себя стали St.37.2 и 15МоЗ (отечественные аналоги - ст.20 и 16М). На порядок большей устойчивостью обладает сталь 13СгМо44 (аналог - 15 MX), на два порядка - 10СгМо9 10 - хролой (российских аналогов нет). Однако замена углеродистой стали на легированную не всегда приводит к значительным улучшениям и решению проблем коррозионно-эрозионного износа.
Другая проблема связана с подшламовой коррозией в испарителях при дозировке фосфатов и едкого натра. С одной стороны, это вызвано известным явлением hide-out, с другой - конструктивными особенностями котлов-утилизаторов, точнее, возможностью продувки испарительных поверхностей нагрева. Дозирование твердых щелочей или фосфатов при определенных режимах эксплуатации может приводить к местному упариванию в испарительных поверхностях и вызывать щелочную или кислотную коррозию. Дозирование твердых щелочей, в частности фосфатов, сопровождается хорошо известным явлением хайд-аута (hide-out) при переменных нагрузках. Это наблюдается и на традиционных котлах. В случае котлов-утилизаторов, работающих в составе блоков ПТУ, это проявляется более ярко и связано с высокой маневренностью блоков и конструктивными особенностями котлов-утилизаторов.
Все известные схемы периодической продувки, призванные удалять взвешенный шлам, в котлах-утилизаторах, вне зависимости от производителя котлов, представляют собой, по сути, кратковременное увеличение непрерывной продувки, которая предназначена для удаления солей растворенных. Таким образом, фосфатный шлам из котла удалить не удается. На рисунке 1.7 показаны некоторые варианты исполнения периодической продувки (по опыту работы на КУ энергоблоков различных производителей оборудования) [36-38].
Таким образом, рекомендуемые водно-химические режимы не решают эксплуатационных проблем, связанных с повреждаемостью котлов-утилизаторов. Из всего вышесказанного следует отметить, что существующие водно-химические режимы на основе традиционных реагентов: аммиака, гидразина, щелочи и фосфатов не обеспечивают надежной работы оборудования.
Исследования по влиянию на катионит
Исследования сорбции-десорбции органических аминов на ионитах выполнялись на основании разработанной методики. Были проведены эксперименты по определению влияния различных видов аминосодержащих реагентов на катионит. Целью эксперимента являлось определение влияния различных компонентов аминосодержащих реагентов на обменную емкость катионита.
А Эксперимент по оценке влияния методики комплексной регенерации на обменную емкость катионита показал, что снижение РОЕ свежего катионита, вызванное процедурой комплексной регенерации, превышает 5% порог, установленный ГОСТом 20255.1-89 в качестве критерия идентичности параллельных опытов.
Таким образом, при оценке влияния исследуемых аминосодержащих реагентов на обменную емкость катионита, уменьшение обменной емкости свежего катионита, вызванное непосредственно процедурой комплексной регенерации, необходимо принимать во внимание. Б Хеламины.
Для исследований были взяты две марки хеламина: Helamin BRW-150H, в состав которого входят нейтрализующие и пленкообразующие амины, а также дисперсант, и Helamin 9012Н - реагент, не содержащий дисперсанта.
Как показано на рисунке 3.6, однократное насыщение катионита раствором Helamin BRW-150H, необратимо снижает его обменную емкость после комплексной регенерации примерно на 37%. Аналогичный опыт с Helamin 9012Н, представленный на рисунке 3.19, показывает необратимое уменьшение обменной емкости хеламин-насыщенного катионита после комплексной регенерации практически на ту же величину - 41% (разница -менее 5%). Это - интегральная количественная оценка.
Общим является почти идентичное снижение обменной емкости хеламин-насыщенного катионита после комплексной регенерации. Известно, что дисперсант отсутствует в составе хеламина 9012Н. Следовательно, источником дезактивации катионита в обеих композициях является пленкообразующий амин.
Различия: Снижение обменной емкости катионита в случае Helamin BRW-150H проявляется на потенциометрическои кривой непосредственно в ходе насыщения хеламином, - при этом «приведенная» потенциометрическая кривая насыщения свежего катионита раствором хеламина BRW-150H, и кривая отработки регенерированного хеламин-насыщенного катионита раствором NaOH, очень близки - рисунок 3.6. Насыщение хеламином как бы сформировало «матрицу», в которую полностью укладывается его работа в последующем фильтроцикле со стандартным загрязнителем. В случае Helamin 9012Н - не содержащего дисперсанта, (рисунок 3.7), снижения эквивалентной обменной емкости непосредственно в ходе насыщения катионита хеламином на потенциометрическои кривой не проявляется - приведенная обменная емкость катионита практически идентична таковой для пары «свежий катионит -гидроксид натрия». Отравление катионита проявляется только после регенерации.
В Цетамины
Для исследований был выбран Cetamine V-2000, в состав которого входят нейтрализующие и пленкообразующие амины и дисперсант, т.е. содержатся те же компоненты, что и в составе Helamin BRW-150H. Это позволяет сравнивать влияние реагентов однотипного состава на катионит при прочих равных условиях.
Представленные на рисунке 3.8 результаты свидетельствуют, что сколь-нибудь существенного снижения обменной емкости катионита, насыщенного раствором цетамина V-2000, после комплексной регенерации не происходит. Учитывая, что данный реагент содержит в своем составе все функциональные компоненты цетаминов, аналогичные результаты можно предположить и для всего семейства цетаминов. Это предположение также было подтверждено экспериментально для цетамина V211, не содержащего дисперсанта в своем составе.
Характер потенциометрическои кривой также демонстрирует наличие внешнедиффузионного торможения в рабочей зоне катионита. Очевидна также и тенденция к некоторой «линеаризации» участка концентрационного профиля, соответствующего зоне истощения обменной емкости катионита - до точки проскока, что также может свидетельствовать о наличии внутридиффузионного торможения, однако точка перегиба на потенциометрическои кривой при рН=7 идентифицируется достаточно четко, в отличие от случая с BRW-150H.
По результатам экспериментов третьего направления были сделаны следующие выводы:
1) Предложена, теоретически обоснована и практически успешно опробована методика экспериментальной оценки влияния аминосодержащих реагентов на качество работы катионита.
2)Выявлено, что отравляющим компонентом композиции хеламинов, необратимо снижающим обменную емкость катионита, является пленкообразующий амин.
3) Установлено, что сорбция пленкообразующего компонента хеламинов приводит к необратимому снижению обменной емкости катионита (около 40% после однократного насыщения), непосредственно в ходе катионного обмена. Сорбция пленкообразующего компонента цетаминов непосредственно не снижает обменную емкость катионита. Наличие дисперсанта в хеламине приводит к образованию коллоидной пленки на поверхности частиц катионита в ходе катионного обмена, что резко усиливает внутридиффузионное торможение процесса катионного обмена, приводит к склеиванию частиц катионита, существенно затрудняет его выгрузку.
4) Выявлена последовательность сорбции компонентов хеламина в процессе катионного обмена: 1- нейтрализующие амины, 2- пленкообразующие амины, 3-дисперсант
5) Выявлена роль функциональных компонентов хеламинов в процессе катионного обмена:
Нейтрализующие амины - со-индикатор насыщения катионита Пленочные амины - источник необратимого отравления катионита и усиления внешнедиффузионного торможения катионного обмена.
Дисперсант - источник коллоидной фазы, приводящей к внутридиффузионному торможению катионного обмена, склеиванию частиц катионита и связанным с этим проблемам.
6) Получены количественные оценки непосредственного влияния насыщения аминосодержащими реагентами на обменную емкость исследованного катионита.
Обеспечение аналитического контроля при ведении аминосодержащего водно-химического режима
Наличие нейтрализующих аминов может и должно определяться по величине рН. Вместе с тем, одним из важнейших показателей является не только величина рН пара, подаваемого в турбину, но и его электропроводность. С учетом того, что защитные свойства рабочих поверхностей определяются пленкообразующими аминами, этот показатель обязательно должен контролироваться в процессе ведения ВХР, а также при отмывках и консервации оборудования.
Наиболее распространенные в настоящее время методики включают в себя определение содержания полиаминного компонента [96,97], присутствующего в рецептуре комплексных реагентов. Именно содержание полиаминов в тракте котлов, наряду со значением рН и определяют характеристики ведения водно-химического режима.
Очень важным фактором для успешного ведения водно-химического режима, является качество поступающего реагента, и его входной контроль.
Производители реагентов, как правило, характеризуют качество реагента его плотностью, которая близка к 1, а также значением рН однопроцентного раствора. Этих показателей недостаточно для получения качественного продукта. Обязательным является содержание полиамина, входящего в поставляемый реагент. Для определения полиаминов используются тестовые и фотометрические методики.
Тестовые методики:
Самым распространенным на сегодняшний день тест-набором для определения содержания полиаминов в воде является POLYAMINEST VI5/30, выпускаемый немецкой компанией HEYL. Тест-наборы, как правило, поставляются вместе реагентами ( Helamin, Cetamine, Epuramine, Purotech).
Следует отметить, что данная методика определения имеет очень низкую точность. При определении полиаминов по этому методу только инструментальная погрешность составляет ±100 мкг/ дм3.
Необходимо учесть, что при условии дозирования хеламинов и цетаминов в количестве 5-20 мг/ дм добавочной воды, реальное содержание полиаминов в тракте котла редко превышает 200 мкг/ дм .
В итоге чувствительность методики и погрешность измерения не дают адекватной оценки реального содержания полиаминов. Фотометрические методы анализа
Фотометрические методы анализа являются наиболее распространенными в лабораторной практике ТЭС. Они основаны на измерении количества лучистой энергии, поглощенной окрашенными растворами в видимой или ультрафиолетовой части спектра.
Известные на данный момент фотометрические методики определения полиаминов достаточно схожи между собой и заключаются в измерении оптических плотностей окрашенных полиаминных комплексных соединений при соответствующих длинах волн.
Наиболее распространенные в настоящее время фотометрические методики определения полиаминов:
- с индикатором Бенгальским розовым Б(В);
- с индикатором Бенгальским красным Б(В);
- с индикатором Эозин Н;
- с индикатором Бромфеноловым синим. Фотоколориметрические методики дают достоверные значения только при условии построения калибровочного графика по стандартному полиамину.
Проводя сравнительный анализ возможностей, методик определения полиаминов следует отметить следующее:
1. При налаженном водно-химическом режиме наиболее целесообразно определения полиаминов с индикаторами Эозином, Бенгальским розовым или Бенгальским красным. Эти методики способны обнаруживать содержание полиаминов в концентрации менее 100 мкг/ дм3, наиболее распространенными при штатном дозировании реагента в пароводяной тракт котла. Тем не менее, из-за способности методики обнаруживать концентрацию полиамина в диапазоне от 3 до 400 мкг/ дм на кюветах длиной 50 мм она наиболее подходит для обнаружения полиамина при установившемся и налаженном водно-химическом режиме.
2. Для экспресс-анализа содержания полиаминов, при содержании общего железа в анализируемой воде на уровне менее 500 мкг/ дм удобнее пользоваться методиками с БР или БК. Эти методики обеспечивают достаточную быстроту определения, легкость приготовления и дозирования исходных реактивов. Срок хранения исходных реактивов достаточно велик, и их не приходится каждый раз готовить заново перед определением.
3. При концентрации полиаминов более 300 дм3 вполне можно использовать тест-набор, либо воспользоваться методикой с БФС при условии, что суммарная концентрация помехообразующих веществ таких, как моноэтаноламин, циклогексиламин не превышает 10 мг/ дм3. Использование тест-набора удобно при отмывках или консервациях оборудования с использованием полиаминсодержащих реагентов, а также для обнаружения полиаминов в оборотных системах охлаждения, где их содержание явно превышает 300 мкг/ дм .
Таким образом, для контроля состояния теплоносителя по тракту энергоблока и входного контроля реагентов могут служить методики определения пленкообразующих аминов, т. к пленкообразующие амины являются одним из основных компонентов, оказывающих влияние на водно-химический режим и защиту поверхностей нагрева от протекания коррозионных процессов.
Основными показателями ведения аминного водно-химического режима являются значения рН в различных точках тракта, электропроводности и содержания пленкообразующих аминов. В качестве информационных показателей следует рассматривать содержание железа в различных точках тракта.
С учетом этих положений, а также на основе анализа литературных данных и проведенных лабораторных испытаний по исследованию стойкости защитных пленок в различных средах, были разработаны нормы качества теплоносителя при ведении аминных водно-химических режимов (таблица 4.1). Обязательными контролируемыми показателями качества ведения ВХР являются величина рН и содержание ПО А.
Экономическое обоснование внедрения аминосодержащего реагента
Экономические выгоды от применения аминосодержащих реагентов могут быть обоснованы несколькими показателями, не все из которых легко подсчитать. К прямым показателям могут быть отнесены сокращение потерь обессоленной воды и тепла с непрерывной продувкой, сокращение потерь топлива, воды и электроэнергии при пусках за счет уменьшения времени выхода на рабочие параметры по показателям ВХР.
Также к прямым, но трудно определяемым показателям могут быть отнесены снижение температуры уходящих газов (за счет лучшего теплосъема в водяном экономайзере), улучшение вакуума в конденсаторе за счет конденсации пара. Снижение токсичности применяемых реагентов и влияние за счет этого на персонал и окружающую среду не поддается экономическому обоснованию (в действующих НТД).
Данные приведены для энергоблока 210 МВт. По условиям договора ряд цен (стоимость реагентов) в расчете не показан. Для расчетов взяты реальное количество израсходованного реагента и время работы энергоблока на аминном режиме, количество реагентов на консервацию при гидразинно-фосфатном режиме.
Снижение потерь с непрерывной продувкой.
Наиболее показательным и простым для расчетов является определение снижения потерь с непрерывной продувкой. Для оптимизации этого показателя необходимо выполнение нескольких условий: постоянный контроль величины непрерывной продувки, автоматическое (или со щита) регулирование непрерывной продувки.
В настоящее время регулирование непрерывной продувки осуществляется безотносительно к нагрузке энергоблока, по месту ручной арматурой, как правило, по нештатной схеме (из нижних коллекторов). Оптимальная непрерывная продувка возможна при раздельном регулировании каждого потока (слева, справа) из выносных циклонов по показателю расхода.
В связи с отсутствием на энергоблоке нормального регулирования непрерывной продувки реальную экономию по данному показателю подсчитать не представляется возможным.
Применение комплексных реагентов позволяет сократить непрерывную продувку до величин, которые ниже нормируемых в ПТЭ, т.к. при этом не увеличивается солесодержание котловой воды.
Тем не менее, возможная экономия может быть показана на следующем примере (таблица 5,2). Средняя величина непрерывной продувки при традиционном режиме составляет 0,7%. Снижение непрерывной продувки до 0,5% уже окупит затраты на реагенты и даст незначительную экономию.
Допустимая минимальная величина непрерывной продувки при ведении аминных режимов составляет 0,3% от паропроизводительности котла. При этом следует учесть, что это обусловлено низким солесодержанием при ведении аминных режимов, но лимитировано необходимостью вывода из котла продуктов коррозии и кремнекислота.
Таким образом, дополнительную экономию можно получить за счет сокращения величины непрерывной продувки до 0,3%
Еще одна статья экономии - снижение дозировки реагента за счет повышения качества добавочной воды. Количество дозируемого реагента и показатели качества котловой и питательной воды и паров находятся в прямой зависимости. Подача в тракт добавочной воды, представляющей собой смесь обессоленной воды и грязного конденсата, приводит к повышению расхода реагента. Для увеличения экономии рекомендуется очистка воды из БГК на автономной обессоливающей установке.
Также количество дозируемого реагента может быть снижено путем автоматизации процесса дозирования по величине рН котловой воды.
Требованиями нормативно-технической документации при простое оборудования в резерве более 60 суток, при ведении на нем аммиачно-гидразинного режима, необходимо проводить переконсервацию, которая требует дополнительных затрат воды, топлива и электроэнергии.
Снижение пусковых потерь.
В соответствии с СО 34.09.111-2001 «Методика расчета потерь топлива, электроэнергии и пара при пусках теплофикационных энергоблоков мощностью 60-250 МВт тепловых электростанций» [98] пусковые потери определяются по шести этапам пуска, в пределах которых их структура и уровень по составляющим не меняются:
- этап 1 "Простой блока" - с момента отключения турбогенератора от сети при останове до начала подготовительных операций к пуску. Подготовительные операции начинаются в момент включения первого механизма собственных нужд (или первого потребителя пара от постороннего источника) для обеспечения вакуума в конденсаторе;
- этап 2 "Подготовка энергоблока к пуску" - с момента начала подготовительных операций до розжига горелок котла;
- этап 3 "Растопка котла" - с момента розжига горелок котла до подачи пара в турбину;
- этап 4 "Увеличение частоты вращения ротора турбины" - с момента подачи пара в турбину до включения турбогенератора в сеть;
- этап 5 "Нагружение турбины" - с момента включения турбогенератора в сеть до достижения номинальной нагрузки энергоблока;
- этап 6 "Стабилизация режима работы энергоблока" - с момента достижения номинальной нагрузки энергоблока до полной стабилизации параметров пара, теплового состояния элементов энергоблока, КПД котла.
