Введение к работе
Актуальность теш. В настоящее время для энергоблоков СКД с прямоточными котлами наиболее широко распространены восстановительный гидразинно-аммиачный и окислительные водные режимы. 'Гидразинно-еммиачный водный режим характеризуется большим количеством отложений на парогенерируюиих поверхностях, в частности. в НРЧ. Окислительный водный режим наиболее благоприятен с точки зрения коррозионной устойчивости углеродистой стали - основного источника продуктов коррозии железа. Но он не применяется в случае наличия в конденсатно-питательном тракте сплавов на основе меди, поскольку медь в присутствии кислорода подвержена сильной коррозии.
На вновь строящихся и на ряде действующих энергоблоков в последние годы наблюдается тенденция к замене медьсодержащих сплавов на участке регенеративного подогрева воды на наиболее коррозионно устойчивую нержавеющую сталь. Но этот процесс связан с большими затратами материальных и трудовых ресурсов и недополучением . электрической энергии- Таким образом, в эксплуатации находится довольно большое количество электростанций, в конденсатио-пнтательном. тракте . которых одновременно присутствуют углеродистые, нержавеюще стали и медьсодержащие сплавы, в основном латуни. Следовательно, весьма актуальной проблемой является выбор водного режима, удовлетворяющего оптимальным условиям коррозионной устойчивости сплавов на основе железа и ыэди. С этой точки зрения большой интерес представляет применение восстановительных водных режимов с дозированием в воду высокой степени чистоты сильных восстановителей, при которых на поверхности сталей и медьсодержащих сплавов' образуются оксидные пленки, обладающие защитными свойствами за счет более низкой растворимости в воде по сравнению с основным металлом.
Для осуществления предлагаемого водного режима из двух применяющихся в энергетике восстановителей, гидразина и водорода, выбран водород. Это обусловлено прежде всего тем, что, в отличие от гидразина, токсичного и канцерогенного химреагента, водород является экологически чистым веществом и не создает опасности для окружающей среды. Следовательно, восстановительный водородная водный режим является экологически более предпочтительным.
Помимо конденсатно-пнтательного тракта в схеме электро -станции существуют другие системы, которые могут служит*, объектом применения водородного водного режима. Одной из .411 'гіл^ТґЯ
4.
система водяного охлаждения обмотки статора электрогенератора, основным конструкционным материалом которой является медь. В случае реализации окислительного режима в пароводяном тракте ТЭС подпитка системы охлаждения осуществляется обессоленной водой после БОУ с содержанием кислорода 200*500 мкг/кг. В этих условиях концентрации меди в воде системы охлаждения составляют в среднем 150+250 мкг/кг и достигают 1000 мкг/кг, что существенно выше нормы. Такое высокое содержание продуктов коррозии меди может привести к аварийным ситуациям вследствие нарушения теплового режима работы обмоток статора. Целесообразность применения восстановительного водородного режима для системы водяного охлаждения статора основывается на полученных ранее экспериментальных данных, показывающих существенное снижение скорости коррозии меди в воде высокой степени чистоты, содержащей водород.
Цель работы состоит в исследовании влияния восстановительного водородного водного режима на поведение медьсодержащих сплавов, углеродистой и нержавеющей сталей в условиях конденсатно-питательного тракта энергоблоков и систем водяного охлаждения, где одновременно присутствуют все перечисленные материалы.
Для достижения этой цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи:
-
Экспериментальное изучение поведения углеродистой стали, нержавеющей стали и медьсодержащих сплавов при восстановительных водных режимах с дозированием водорода в интервале температур 25+150С при нейтральных и слабощелочных значениях рН.
-
Выявление и обоснование целесообразности применения восстановительного водородного режима в качестве водного режима конденсатно-питательного тракта энергоблоков СК! с указанным выше сочетанием конструкционных материалов.
-
Проверка эффективности применения водородного водного режима для системы водяного охлаждения статора электрогенератора при внедрении на одном из промышленных энергетических объектов.
Методы и средства выполнения исследования. Для исследования коррозионной устойчивости использовался метод экспериментального определения выноса продуктов коррозии с поверхности конструкционных материалов при различных водных реишх. эксперименты выпол-
нялись на установках, моделирующих реальные условия работы энергоблоков. Электрохимические исследования фазового состава продуктов коррозии железа проводились кулономэтрическим потенцио-динамическим методом. Анализ полученных результатов и обоснование предлагаемого водного режима выполнены на основании современных теоретических представлений о механизмах протекания коррозии металлов в водных средах и с привлечением суиествушшх расчетных термодинамических моделей растворимости продуктов коррозии.
Научная новизна работы.
-
Разработан экологически безопасный восстановительный водный режим энергоблоков СКД, в конденсатно-питательном тракте которых одновременно присутствуют стали и медьсодержащие сплавы.
-
Экспериментально исследовано влияние восстановительных водных режимов с дозированием водорода на коррозионную устойчивость конструкционных материалов конденсатно-питательного тракта. Получены зависимости выноса продуктов коррозии железа и меди от окислительно-восстановительного потенциала (ОВП), значений рН водной среды и от температуры.
-
Получены экспериментальные .данные' о Фазовом составе продуктов коррозии углеродистой стада, образуюкихся в условиях восстановительного водородного режима и в обессоленной деаэрированной воде.
-
На основании результатов промышленного внедрения разработаны рекомендации по ведению водородного водного ' режима системы водяного охлаждения обмоток статора электрогенератора.
Практическая ценность работы. Внедрение восстановительного водородного водного режима для системы охлаждения статора электрогенератора в промышленных условиях продемонстрировало высокую эффективность его применения для снижения скорости коррозии медьсодержащих сплавов. Исследования, выполненные во время стендовых испытаний и в промышленных условиях, позволяют рекомендовать восстановительный водородный водный режим для энергоблоков СКД в случае совместного присутствия в конденсатно-питательном тракте углеродистых сталей и латунея. ПредлапемыЯ водный режим позволяет умянысить износ оборудования и продлив, срок его службы кя тех электростанциях, где по тем или ин'.'м причинам невозможна "еу^лоить замену мрді.гі",дг.рг!аит. " ::'*'!
участке регенеративного подогрева воды на нержавеющую сталь и вести эксплуатацию энергоблоков в окислительном водном режиме.
Степень достоверности результатов. Основные научные положз-ния, изложенные в работе, достаточно полно обоснованы результатами стендовых экспериментов и промысленных испытаний, которые хоропо согласуются с имевшимися в литературе термодинамическими расчетными данными. Достоверность полученных результатов подтверждается выбранными методиками экспериментальных исследований, проведенными методическими проработками, тарировкой измерительных средств, а также статистической обработкой экспериментальных данных с применением метода дисперсионного анализа.
Личный вклад автора заключается в разработке схем экспериментальных установок и методик проведения опытов, создании отдельных конструкционных элементов-установок, проведении экспериментов, участии в промышленном внедрении разработанного водного режима, обработке и анализе результатов исследования.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на научно-технической конференции МЭИ в секции "Проблемы надежности, экономичности, контроля и диагностики энергетического оборудования и электростанций (г.Москва,1988 г.); на научном семинаре кафедры Технологии воды я топлива" Московского энергетического института (г.Москва, 1993 г.). '
Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных работ.
Структура и объем работа. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, состоящего из 111 наименований, трех приложений. Обший объем диссертации составляет 242 страницы, в том числе 186 страниц основного маїинописного текста, включающего 56 рисунков и 22 таблицы.
