Статья: Оптимизация водно-химических режимов систем охлаждения конденсаторов турбин

Оптимизация водно-химических режимов систем охлаждения конденсаторов турбин

Репин Д.А., ВНИИАМ ОАО, Москва

В нашей стране существует два типа систем охлаждения: прямоточная и оборотная. Известно, что прямоточная система охлаждения требует наличия мощного источника охлаждающей воды и приводит к тепловому загрязнению источника водоснабжения. Организация ВХР прямоточной системы охлаждения не вызывает значительных проблем.

Наиболее распространены оборотные системы охлаждения с градирнями (рис.1).

Рис.1. Схема оборотной системы охлаждения с градирнями.

1- градирня; 2- циркуляционный насос; 3 - конденсатор.

охлаждение конденсатор турбина

Основные требования к охлаждающей воде в системах оборотного охлаждения сводятся к тому, чтобы она имела необходимую для охлаждения потребителя температуру, не вызывала при нагреве образования отложений и биообрастаний теплопередающих поверхностей и трубопроводов и не приводила к коррозии оборудования и трубопроводов.

В системах оборотного охлаждения в результате многократного повторного использования охлаждающей воды происходит увеличение общего солесодержания и жесткости воды, что существенно влияет, с одной стороны, на интенсивность протекания коррозионных процессов, а с другой - на скорость образования отложений на трубных поверхностях конденсаторов.

Отложения минеральных примесей, как в градирнях, так и на поверхности трубок конденсаторов турбин снижают эффективность теплопередачи, и как следствие, КПД энергоблока. Кроме того, отложения увеличивают гидравлическое сопротивление тракта, что повышает расход электроэнергии при эксплуатации системы. Для предотвращения образования минеральных отложений в конденсаторах турбин применяют:

- продувку системы;

- физическую обработку воды в магнитном или акустическом поле;

- стабилизационную обработку воды с помощью химических реагентов.

Следует отметить, что использование продувки для снижения накипеобразования лимитировано возможностями источника исходной воды и экономическими составляющими (платой за исходную воду и сброс продувочной воды).

Физическая обработка воды в магнитном поле не показала стабильных результатов, поэтому его применение ограничено фактором надежности работы.

Выяснено, что стабилизационная обработка воды используемыми в нашей стране реагентами - кислотой и фосфонатами позволяет снизить скорость роста отложений.

Однако из зарубежных публикаций следует, что наиболее эффективными методами ведения ВХР системы охлаждения являются использование комплексных программ ингибирования и пленкообразующих аминов. Одной из наиболее известных комплексных программ в нашей стране является программа компании GE Water; наиболее распространенными ПАА - хеламин и ОДА. Однако данные по влиянию всех перечисленных реагентов на скорость коррозии латуни отсутствуют.

Проведенный анализ качества добавочной и охлаждающей воды на ТЭЦ-8, ТЭЦ-25 и ТЭЦ-26 ОАО “Мосэнерго”, из которого следует, что качество воды в этих системах значительно отличается, и изменяется в течение сезона. Было установлено, что в данных системах охлаждения имеет место образование отложений солей жесткости и коррозия медьсодержащих сплавов. Кроме того, из расчета коэффициентов упаривания по щелочности, жесткости и хлоридам выявлено, что даже после внедрения ВХР с дозированием ОЭДФК в системе охлаждения ТЭЦ-8 ОАО “Мосэнерго” происходит интенсивное выпадение солей жесткости на теплопередающих поверхностях. Кроме того, было выявлено интенсивное протекание коррозионных процессов медных сплавов в тракте ТЭЦ-26 о чем говорит несоответствие коэффициентов упаривания по меди коэффициентам упаривания по остальным примесям.

Из приведенных данных следует, что состав охлаждающей воды различается значительно и может сильно влиять на протекание коррозионных процессов в тракте системы охлаждения. Поэтому были проведены опыты по изучению скорости коррозии латуни на водах, качество которых характерно для систем оборотного охлаждения в системе ОАО “Мосэнерго”, а также на воде, качество которой характерно для добавочной воды этой энергосистемы. В таблице 1. приведены данные о составе вод, которые использовались для проведения опытов. Из этих данных следует, что использованные в опытах воды значительно различаются, в первую очередь, по содержанию в них хлоридов и сульфатов, т.е. по наличию коррозионно-активных примесей.

Таблица 1. Химический состав вод, на которых проводились опыты

Таблица 2. Результаты экспериментов по определению скорости коррозии латуни Л 68 на водах оборотных систем охлаждения.

Из экспериментальных данных следует (табл. 2), что воды систем охлаждения обладают повышенной коррозионной активностью по отношению к латуни Л 68. Было установлено, что скорость коррозии латуни в охлаждающей воде в основном зависит от концентрации хлоридов (рис. 2.). В результате обработки экспериментальных данных в программе Mathcad 13, было выведено уравнение, показывающее зависимость скорости коррозии латуни от концентрации хлоридов в охлаждающей воде:

Опыты по изучению влияния дозирования ОЭДФК, хеламина 9100 МК, ОДА и комплексной программы обработки охлаждающей воды реагентами компании GE Water на скорость коррозии латуни показали следующее.

Рис. 2. Изменение скорости коррозии латуни Л-68 в зависимости от содержания хлоридов в охлаждающей воде (рН =7,7 - 8,9).

Наличие ОЭДФК в охлаждающей воде в исследованном диапазоне концентраций (до 10 мг/дм3) приводило к повышению скорости коррозии латуни (рис. 3.).

Рис. 3. Влияние концентрации ОЭДФК на скорость коррозии латуни в воде № 4.

Опыты по влиянию хеламина 9100 МК на скорость коррозии латуни показали, что дозирование данного реагента в воду систем охлаждения приводит к увеличению скорости коррозии латуни Л 68 во всем диапазоне исследованных концентраций т.е. до 10 мг/дм3(табл. 3.).

Таблица 3. Влияние концентрации хеламина на скорость коррозии латуни Л-68 в воде № 1, 2, 4.

Данные по влиянию дозирования ОДА показывали, что дозирование данного реагента в охлаждающую воду при температуре ? 25 °С во всем диапазоне исследованных концентраций (до 20 мг/дм3) не влияло на скорость коррозии латуни Л 68 (рис. 4).

Результаты испытаний по влиянию комплексной программы обработки охлаждающей воды реагентами GE Water (Inhibitor AZ 8101 в концентрации 15 мг/дм3 и реагент Depositrol BL 5313 в концентрациях от 0 до 15 мг/дм3) показывают, что данная обработка не позволяет снизить скорость коррозии латуни Л-68 в охлаждающей воде (рис. 5).

Таким образом, результаты экспериментов показали, что ни один из рекомендуемых производителями реагентов, изученных в данной работе, не позволяет снизить скорость коррозии латуни Л-68 в охлаждающей воде различных систем охлаждения ОАО “Мосэнерго”.

Нами были рассмотрены результаты опытов по обработке поверхности конденсаторов турбин ПАА ОДА со стороны охлаждающей воды на скорость коррозии латуни и образования отложений на поверхности латунных трубок.

Рис. 4. Зависимость скорости коррозии латуни Л68 от концентрации ОДА в воде № 1.

Рис. 5. Изменение скорости коррозии латуни Л 68 при различных концентрациях реагента Depositrol BL 5313 в воде № 5 в присутствии реагента AZ 8101 в концентрации 15 мг/дм3.

Данный способ имеет ряд преимуществ по сравнению с ингибированием охлаждающей воды, а именно:

1. Нет необходимости в постоянном дозировании в тракт дорогостоящих химических реагентов;

2. Продувочные воды системы охлаждения не содержат ингибиторов, ПДК на которые, как правило, невелики.

3. Поверхность защищена не только во время работы оборудования, но и во время простоев.

Результаты опытно-промышленных испытаний данного метода на ТЭЦ-8 и ТЭЦ-22 ОАО “Мосэнерго” показали, что обработка поверхности конденсаторов турбин ОДА позволяет существенно снизить как скорость коррозии латуни, так и скорость образования отложений на поверхности латунных трубок (табл. 4).

Таблица 4. Скорость образования отложений и коррозии латуни Л 68 в воде систем охлаждения ТЭЦ-8 и ТЭЦ-22.

В рамках договора с ТЭЦ-22 ОАО “Мосэнерго” была разработана схема и методика проведения обработки конденсатора турбины Т-100 со стороны охлаждающей воды, приведенная на рис. 6.