Комплексно-щелочной водный режим барабанных котлов высоких давлений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.14, кандидат технических наук Вайнман, Аркадий Бенционович

• Вайнман, Аркадий Бенционович
• кандидат технических наук
• 1983

Оглавление диссертации кандидат технических наук Вайнман, Аркадий Бенционович

Введение

Глава I. Состояние вопроса и задачи исследования

Глава 2. Комплексонно-щелочной режим барабанных котлов высоких давлений

2Л.Исследование комплексонного режима на барабанных котлах с давлением 15,5 МПа и его оценка.

2.2.Физико-химическое обоснование комплексонно-щелочного режима

2.3.Промышленные исследования комплексонно-щелочного режима при давлении 11,0 МПа

2.4.Промышленные исследования комплексонно-щелочного режима при давлении 15,5 МПа.

Глава 3.Влияние комплексонно-щелочного режима на предотвращение хрупких разрушений экранных труб при давлении 15,5 МПа .*.

3.1.Исследование особенностей хрупких бездеформационных повреждений экранных труб барабанных котлов.

3.2.Исследование причин и механизма водородного охрупчивания экранных труб барабанных котлов.

3.3.Влияние комплексонно-щелочного водяного режима на предотвращение хрупких разрушений экранных труб

Глава 4. Влияние комплексонно-щелочного режима на видимый коэффициент распределения для железа и на эффективность непрерывной продувки по выводу соединений железа.1Г

Глава 5. Технико-экономические показатели эффективности применения комплексонно-щелочного режима на барабанных котлах высоких давлений.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплексно-щелочной водный режим барабанных котлов высоких давлений»

В соответствии с решениями ХХУ1 съезда КПСС важнейшей народно-хозяйственной задачей на 1981-1985 годы и на период до 1990 года, обеспечивающей дальнейший рост благосостояния советских людей, является повышение эффективности общественного производства на основе ускорения научно-технического прогресса и внедрения в производство достижений научно-технической революции. В полной мере это относится и к теплоэнергетике.

Данная работа посвящена проблеме повышения на базе новой техники эффективности эксплуатации барабанных котлов тепловых электрических станций (ТЭС) высокого (ВД) и сверхвысокого давле -ния (СВД) за счет предупреждения коррозионных повреждений паро -генерирующих труб. Значение этой проблемы связано со следующими обстоятельствами:

Основная выработка электроэнергии 80%) и практически всей тепловой энергии в нашей стране производится на тепловых электростанциях. Несмотря на развитие атомной энергетики и мощ -ных энергетических блоков закритических параметров, барабанные котлы продолжают играть важную роль в энергообеспечении промыш -ленных и бытовых потребителей, так как и блоки мощностью 150 -200 МВт конденсационных электростанций (КЭС)у и теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) в основном оборудованы барабанными котлами давлением 11-15,5 МПа. Таких котлов на действующих ТЭС Минэнерго СССР бо -лее полутора тысяч. Между тем, число отказов в работе отечественных барабанных котлов высокого и особенно сверхвысокого давления в течение многих лет и в настоящее время остается значительным, что приводит к серьезному экономическому ущербу. Одной из основ -ных причин такого положения продолжает оставаться внутрикотловая коррозия.

При внедрении с 1961 г. отечественных барабанных котлов давлением 15,5 МПа предполагалось, что сохранение традиционных методов коррекции водно-химического режима не вызовет эксплуатационных осложнений, тем более, что для таких котлов в качестве добавочной предусматривалась обессоленная вода. Однако, „уже в 1963г. начали проявляться как привычные пластичные, так и без -деформационные хрупкие разрушения экранных труб. Профилактика хрупких повреждений оказалась серьезной проблемой. Особо небла -гополучное положение сложилось на ТЭЦ СВД со значительным отпуском пара для промышленных нужд( в связи с низким качеством возврат -ных производственных конденсатов). Такая общепринятая мера про -филактики, как химическая очистка котлов, в ряде случаев оказы -валась недостаточной, а при коротком межпромывочном периоде -вынужденной, но экономически и технически нецелесообразной мерой.

При высоких локальных тепловых нагрузках хрупкие разруше -ния экранных труб происходили (и продолжают иметь место) также при соответствии качества питательной воды действующим нормам и незначительной удельной загрязненности труб. Указанная проблема осложнена тем известным обстоятельством, что блоки мощностью 150200МВт с барабанными котлами давлением 15,5 МПа, в отличие от блоков СВД, не оборудованы установками по очистке турбинного конденсата. Для многих КЭС и ТЭЦ СВД с теплонапряженными барабанными котлами высоких давлений возникла острая необходимость в выполнении таких профилактических мероприятий как 100%-ная очистка внут-ристанционных конденсатов, более глубокая очистка (включая обез-железивание) производственных конденсатов, реконструкция топочно-горелочных устройств (для снижения максимума локальных тепловых нагрузок). Реализация этих мероприятий, требующих значительных капвложений, для большинства действующих ТЭС с барабанными котлами ВД и СВД оказалась невозможной.

За период с 1975 по 1980 г.г. число отказов в работе из-за коррозионных повреждений экранных труб (в меньшей мере - и других поверхностей нагрева) барабанных котлов давлением II МПа и особенно

15,5 МПа непрерывно повышалось и возросло в несколько раз, что свидетельствовало о недостаточности и неэффективности принятых мер по борьбе с коррозией. В то же время эти меры, как правило, не затрагивали важную проблему оптимизации способов коррекции водно-химического режима.

Для всех типов барабанных котлов до последнего времени в качестве способа внутрикотловой водообработки разрешалось применять только фосфатирование, предусматривающее предупреждение кальциевого накипеобразования, но не влияющее на предупреждение отложений в экранных трубах котлов высоких давлений основных на кипеобразующих примесей - продуктов коррозии конструкционных материалов. Предотвращение внутренней коррозии, вызывающей как пластичные, так и хрупкие повреждения экранных труб котлов ВД и ОВД потребовало оптимизации водного режима, главным образом, в направлении создания на поверхностях стали качественных защитных оксидных пленок. Разработке и промышленному освоению такого режи ма для барабанных котлов давлением 15,5 МПа с распространением его на котлы с давлением 11,0 МПа и посвящена данная работа.

- 6

Заключение диссертации по теме «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты», Вайнман, Аркадий Бенционович

Основные выводы проведенных исследований:

I.Применительно к цельносварным котлам, какими являются котлы ТШ-96, превышение нормируемой величины относительной щелочности котловой воды не вызывает "каустической хрупкости" (щелочного растрескивания) котельного металла.

2.Скорость накипеобразования в условиях фосфатной обработки и дополнительного применения едкого натра не снижается.

3.Благодаря использованию гидроокиси натрия,содержание в отложениях кремнекислых соединений существенно уменьшается. Если до подщелачивания едким натром среднее содержание в отложениях кремнекислых соединений (в пересчете на 0%) составляло 1419%, то в условиях дополнительной щелочной обработки оно снизи -лось до 0,5 7 4%. Однако указанные отложения, как и при обычном фосфатировании, представляли собой типичные феррофосфаты, обладающие повышенной пористостью. Они содержали 35-70% и 14-30% Р£ 05 .

4.Применение гидроокиси натрия в условиях фосфатной обработки уменьшает опасность наводороживания и хрупких повреждений экранных труб. Что касается "вязкой" коррозии, то она не только не снижается, но при загрязнении внутренней поверхности экранных труб резко усиливается. Последнее,очевидно,объясняется глубоким упариванием котловой воды под рыхлыми отложениями на участках высоких тепловосприятий, концентрированием едкого натра в пристенной зоне, развитием электрохимической коррозии.

Таким образом, проведенные исследования подтвердили, что успешному применению едкого натра в целях коррекционной водооб-работки препятствует образование характерных для традиционного (фосфатного) режима пористых малотеплопроводных отложений.

В отличие от фосфатной обработки при комплексонном режиме внутритрубные образования не являются ни рыхлыми, ни пористыми, а напротив, обладают высокой плотностью и минимальным термичес -ким сопротивлением.

В таких условиях глубокое упаривание едкого натра в пристенном слое представляется невозможным. Следовательно, именно при комплексонном режиме создается возможность беспрепятственного применения едкого натра в целях оптимизации коррекционной водообработки. Преимущества такого применения предполагаются не только в связи с повышением термической стойкости комплексона ( в виде четырехзамещенной натриевой соли ЭДТК) и комплексона -тов кальция. При избытке гидроокиси натрия удалось бы одновременно предупредить осаждение на теплоотдающей поверхности малотеплопроводных кремнекислых соединений, поскольку образовывались бы хорошо растворимые силикаты натрия, подлежащие выведению из котла с непрерывной продувкой. Это тем более важно, что собственно комплексонная обработка (как и фосфатирование) практически не влияет на поведение кремниевой кислоты.

В условиях комбинированного комплексонно-щелочного режима едкий натр играет важную роль также в ограничении электростати -ческого осаждения на теплоотдающей поверхности взвешенных про -дуктов коррозии и повышении их электрофоретической подвижности. Известно, что для характеристики дисперсных систем постоянного химического состава используется понятие изоэлектрической точки, отвечающее нулевой электрофоретической подвижности дисперсных частиц. В /70/ справедливо отмечается неприменимость такого подхода для растворов с переменным химическим составом твердой фазы, и вводится понятие изоэлектрического интервала, вне которого все присутствующие в питательной воде дисперсные частицы несут либо положительный, либо отрицательный заряд. Например, для находящихся в питательной воде ТЭЦ МЭИ продуктов коррозии таким интервалом оказалась область значений рН от 4,4 до 7,2. Это означает, что для конкретных условий ТЭЦ МЭИ поддержание значений показа -теля рН питательной воды на уровне более 7,2 обеспечивает несение всеми присутствующими в ней частицами продуктов коррозии отрицательного заряда /70/. Представляется правомерным применение аналогичного подхода к другой дисперсной системе переменного химического состава - котловой воде. Это имело бы важное значение с точки зрения предупреждения осаждения взвешенных продуктов коррозии, несущих отрицательный заряд, на одноименно заряженной паро-генерирующей поверхности. Однако, в отношении котловой воды реализация указанного подхода при традиционном водном режиме затрудняется по меньшей мере двумя обстоятельствами. Во-первых, при использовании для коррекционной водообработки только летучих аминов поддерживать на котлах высоких давлений в пристенной зоне интенсивного кипения значения рН среды, необходимое для обеспечения "электроотрицательности" взвешенных продуктов коррозии, не удается (рис.2.5). В главе I показана невозможность использования в указанных целях и фосфатов. Во-вторых, котловая вода, в сравнении с питательной является более диспергированной и минерализованной системой. В ней частицы продуктов коррозии ведут себя, как коллоиды, знак зарядов которых определяется не только уровнем их гидратации (также молекулярным составом, степенью окисления), но и более интенсивным протеканием адсорбционных процессов. В этих условиях поверхность взвешенной частицы покрывается последовательно неподвижным и подвижным (диффузионным) слоями противоионов, причем заряд частицы определяется ее избыточным потенциалом за пределами плоскости сдвига между указанными слоями (дзета-потенциал). При традиционном водном режиме, использовании обессоленной воды и наличии в питательной воде повышенного содержания частиц продуктов коррозии, дзета-потенциал последних при их поступлении в котловую воду может уменьшаться за счет снижения рН среды и адсорбции противоионов вплоть до изменения знака потенциала ( на положительный), что и будет стимулировать электростатическое осаждение железа и меди на парогене^-рирующей поверхности. В тех условиях (но с прекращением фосфатирования) использование гидроокиси натрия позволит поддерживать безусловно более высокие значения рН котловой воды в сравнении с питательной водой (особенно - в зонах интенсивного кипения, т.е. на участках концентрирования едкого натра). В результате удастся обеспечить сохранение дисперсными частицами продуктов коррозии электроотрицательного потенциала. За счет этого, а также благодаря образованию слоя гидроксил-ионов у теплоотдаю-щей поверхности осаждение на ней коррозионных примесей существенно затруднится. Таким образом, при комплексонно-щелочном режиме следует ожидать снижения железоокисных отложений на парогенерирую-щей поверхности не только в связи с протеканием процессов, вторичного комплексования, но также благодаря ограничению электростатического осаждения на той же поверхности взвешенных продуктов коррозии. Последние поучают возможность беспрепятственного удаления с непрерывной продувкой.

Важность приведенных соображений связана с тем известным обстоятельством, что соединения железа, содержащиеся в питатель -ной воде котлов высоких давлений, являются в основном продуктами коррозии докотлового тракта. В условиях традиционного водного режима они состоят по меньшей мере на шуь из дисперсных частиц (КГ^ - 10 ^ см), аналогичных коллоидам, причем в котлах давлением 15,5 МПа (при фосфатной обработке) оседает 85-95% железа, посту -пившего с питательной водой.

Многие присутствующие в котловой воде мелкодисперсные частицы обладают незначительным дзета-потенциалом и низкой электро-форетической подвижностью. Их поведение определяется скорее массовыми, а не поверхностными силами. Поэтому они способны при сближении объединяться друг с другом или осаждаться на теплоотдающей поверхности под действием сил Ван-дер-Ваальса. Предупреждение такого поведения взвешенных частиц возможно за счет повышения их электро-форетической подвижности. Это также достигается благодаря применению комплексонной обработки. Согласно /70/ увеличение концентрации комплексона Ш в пробах питательной воды вызывало рост электрофоретической подвижности частиц продуктов коррозии. При этом знак их заряда оставался отрицательным. Очевидно, лиганд действует здесь подобно сорбированному аниону, повышающему дзета-потенциал взвешенных частиц и, тем самым, их электрофоретическую подвижность.

Из изложенного следует, что применение комплексонночцелоч-ного режима должно позволить существенно удлинить межпромывочный период эксплуатации и предупредить нежелательное утолщение защитного слоя магнетита. Одновременно вскрывается интересная возможность разделения функций комплексонной и щелочной обработки с технологической оптимизацией комбинированного режима в отношении применения пониженных доз комплексона. Действительно, величина последних может быть существенно ниже стехиометрического значения, если комплексон расходуется главным образом на решение двух задач: а) обеспечение качественной пассивации всей внутрикотловой поверхности; б) образование комплексонатов кальция и магния, обладающих высокой термической стойкостью и удаляемых с непрерывной продувкой. Тогда основной задачей щелочной обработки является предупреждение наращивания железоокисных отложений из "лишних", т.е. не закомплексованных и не участвующих в пассивации в поверхности соединений железа. Последние будут поддерживаться в котловой воде в виде гидроксокомплексов и взвешенных, но не прикипающих частиц продуктов коррозии различной степени дисперсности, что позволит удалять их из циркуляционного контура с непрерывной продувкой. Соотношение функций и величина дозировок комплексона и щелочи, очевидно, должны определяться качественным составом среды и уровнем тепловой нагрузки. Так, преобладание мелкодисперсных частиц продуктов коррозии с низкими значениями дзета-потенциала может вызвать некоторое .увеличение дозировки комплексона с целью повышения электрофоретической подвижности указанных частиц. Наличие в питательной воде повышенных концентраций кремниевой кислоты или по ступ лени е в питательный тракт потенциально-кислых примесей потребует увеличения дозировки гидроокиси натрия. Рост тепловой нагрузки не должен вызывать увеличения первичных образований на очищенной внутрикотловой поверхности (т.е. собственно защитного слоя магнетита), поскольку, как уже отмечалось, термолиз комп-лексонатов железа определяется не тепловой нагрузкой, а температурой среды. Кроме того, при комбинированном режиме с низкими дозами комплексона и присутствии в котловой воде незакомплексованного железа, с ростом тепловой нагрузки не следует ожидать (в отличие от традиционных представлений) увеличения и вторичных внутритрубных образований, покрывающих защитную пленку. Напротив, последние должны уменьшаться в связи с повышением потенциала теплоотдающей поверхности и затруднением осаждения на ней одноименно заряженных дисперсных частиц продуктов коррозии. Таким образом, при реализации на теплонапряженных котлах высоких давлений комплексонно-щелочного режима с низкими дозами комплексона суммарное количество внутритрубных образований должно быть меньшим в зонах высоких тепловых нагрузок и несколько большим на .участках пониженных теплонапряжений. Следовательно, удастся обеспечить наиболее благоприятное распределение отложений на парогенерирующей поверхности ( обратное тому, какое имеет место при традиционном режиме) и обеспечить удлинение межпромывочного периода эксплуатации. В этом смысле при использовании минерализованной питательной воды комбинированный режим с пониженными дозами комплексона выглядит предпочтительнее такого же режима, но с применением расчетных (стехиометрических) доз комплексона. Последние подсчитываются из соотношения:

С=(186-Ж^6,7-РепЛ+6,0-Сип,в)Ч0~3, где жесткость питательной воды,мкг-экв/кг; I где $ и Сип концентрации в питательной воде соответственно железа и меди, мкг/кг.

При наличии в питательной воде цинка и алюминия они дополнительно суммируются в формуле 2.1* с коэффициентом 6 и 13,8 соответственно. Доза комплексона, рассчитанная по составу питательной воды согласно табл.2.I., составляет примерно I мг/кг. Исходя из приведенных выше соображений, в условиях комплексонно-щелочного режима представляется возможным поддержание дозы комплексона на .уровне 0,2-0,5 от расчетной.

При реализации на одном из котлов ТЭС с поперечными связями комплексонно-щелочного режима гидрази^-нно-аммиачная обработка питательной воды будет сохраняться. В условиях блочной компановки, а также возможности выделения одного или группы котлов ТЭЦ для применения на них нового режима, доза аммиака определяется только необходимостью связывания углекислоты в пароводяном тракте ТЭС, но не условиями поддержания показателя рН питательной воды. При этом учитываются агрессивность аммиака в отношении медесодержащих материалов, "мешающее" действие продуктов разложения в котлах нестойких аммиачных комплексов с железом и медью, возможность обеспечения требуемых значений рН питательной и особенно котловой вод с помощью гидроокиси натрия.

На основании отечественного и зарубежного опыта эксплуатации, а также проведенных нами промышленных исследований, в /78/ показано, что в противокоррозионном отношении оптимальный внутри-котловой щелочной режим обеспечивается при поддержании с помощью едкого натра показателя рН котловой воды первой ступени испарения в пределах 9,8 - 10,3, продувочной воды - 10,5 - II.

Согласно /58/ (со ссылкой на Рингбома) максимальной проч -ности комплексов при наличии в растворе гидроксил-ионов соответствуют следующие оптимальные значения показателя рН:

FeJ~~4,5 ; Си 9,5 ; Fe3*'~9,5; Mgf'~ // ;

Caf'~H,5.

Таким образом, для указанных комплексов, кроме /б J , оптимум рН близок к фактическим значениям этого показателя для котловых вод барабанных котлов высоких давлений при коррекции водного режима нелетучей щелочью. Хотя устойчивость комплексов ЭДТК с трехвалентным железом с ростом рН уменьшается, при вели -чине рН на уровне 9,5-10 она^довольно значительна -(превышает прочность Mcj"J и C(xJ и находится на уровне прочности Fed' и

На основании изложенного можно сделать вывод, что при комп-лексонно-щелочном режиме и в отношении обеспечения устойчивости комплексонатов, и в противокоррозионном отношении целесообразным является поддержание с помощью едкого натра показателя рН котловой воды (первой ступени испарения) на уровне 10,1 -0,2.

Реализация комплексонно-щелочного режима потребовала бы введения, наряду с комплексоном,едкого натра в количестве, большем, чем это необходимо для получения из трилона Б четырехзаме-щенной натриевой соли ЭДТА (избыток щелочи является гарантией присутствия в воде такой соли). Это же диктуется и условиями образования из кремниевой кислоты растворимых силикатов натрия, подлежащих удалению из котла с непрерывной продувкой.

Приведенное обоснование позволяло надеяться на успех комплексонно-щелочного режима при его промышленных испытаниях. 2.3.Промышленные исследования комплексонно-щелочного режима при давлении 11,0 МПа.

Исследования проводились на котле ТГМ-151 станционный № б Волгоградской ТЭЦ-2. Кроме него на 1-й очереди ТЭЦ установлено еще пять котлов типа ТП-230. Питательная вода, общая для всех этих котлов по своему составу, как это видно из таблицу 2.3, существенно хуже норм ПТЭ. Она состоит в основном из Л/с(ткатио-нированного добавка и производственного конденсата. Схема обез-железивания производственного конденсата отсутствует. Топливом для котлов станционные №№1-5 служил антрацитовый штыб (летом -газ), для котла № 6, находящегося в эксплуатации с 1964г. - мазут. Первоначально все котлы работали на режиме форматирования.

Если на пылеугольных котлах №№ 1-5 при проведении один раз в три года простейших химических промывок методом "травления", повреждения экранных труб были редкими, то на мазутном котле № 6, несмотря на ежегодные химические очистки с циркуляцией моющего раствора, коррозионные разрушения экранных труб происходили систематически. Наиболее частым повреждениям подвергались трубы первой и третьей ступеней испарения в зоне горелок.

В связи с повышенными тепловыми нагрузками и минерализа -цией питательной воды интенсивность накипеобразования в экранных трубах котла № 6 примерно в 2-2,5 раза превышала таковую на р котлах №№ 1-5 и составляла 600-900 г/м За 7000 ч работы. Отложения в экранных трубах котла № 6 состояли из окислов железа (60-70%), меди (4-5%), фосфатов (10-15%), жесткости (4-12%), кремниевой кислоты (6-12%). Естественным поэтому был первоочередный перевод в комплексонно-щелочной режим именно котла № 6.

Важной особенностьюводно-химического режима котлов №№ 1-6 является весьма высокая щелочность питательной воды (см.табл.2.3). При норме ПТЭ 9,1- 0,1 фактическое значение показателя рН питательной воды составляет в среднем 9,8, что связано с повышенным добавком Иа - катионированной воды (2550%). В этих условиях перевод котла № 6 на комплексонно-щелоч-ной режим требовал только ввода трилона Б в питательную воду, без ее дополнительного подщелачивания.

При определении дозы комплексона учитывалось, что стехио

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

I.Выполнен детальный анализ работы барабанных котлов высоких давлений в условиях традиционного фосфатного и фосфатночце-лочного водных режимов и показаны их недостатки. Подчеркнуто, что в последние 10-15 лет наиболее серьезной проблемой оказались хрупкие разрушения экранных труб теплонапряженных котлов СВД (15,5 МПа).

2.Приведено обоснование предложенного нового водного режима - комплексонно-щелочного - с использованием в качестве исходных реагентов трилона Б и едкого натра. На этот режим получено авторское свидетельство.

З.На основании исследования хрупких бездеформационных пов -реждений экранных труб котлов СВД доказано, что они вызываются протеканием процесса неооратимого водородного охрупчивания стали со следующими характерными признаками: резким снижением в зоне повреждения пластических и прочностных характеристик металла; его наводороживанием до уровня в 10-50 раз и оолее превышающего исходное содержание водорода в стали; ооезуглероживанием и меж-кристаллитным разрушением металла при отсутствии, как правило, структурных изменений, вызываемых перегревом труо.

Показано, что при этом механизм водородного охрупчивания связан с нарушением нормального режима кипения, возникновением частых и значительных температурных колеоаний, разрушением защитных окисных пленок на парогенерирующеи поверхности, препятствующих диффузии водорода в сталь.

Доказано, что наличие на поверхности экранных труб пористых и (.или) мало теплопроводных отложений облегчает дестабилизацию режима кипения и ускоряет процесс наводороживания.

4.Установлено, что под воздействием термоциклического нагру-жения, вызываемого нарушением режима кипения и флуктуациями

- 139 топочного факела, металл" экранных труб подвержен коррозионно-термической усталости, действующей совместно с наводороживанием в направлении взаимного усиления и интенсификации процесса хрупкого разрушения стали.

5.В результате исследования и внедрения комплексонно-щелочного режима на барабанных котлах с давлением II и 15,5 МПа устранены хрупкие разрушения экранных труб.

6.Разработана оптимальная технология применения комплексоннощелочного режима на оараоанных котлах ТЭС ОВД.

Промышленное освоение и исследование комплексонно-щелочного режима осуществлено на: котле ТГМ-151 (II МПа), двух котлах ТП-230-2 (II МПа) и двух котлах ТГМ-96 (15,5 МПа) Волгоградской ТЭЦ-2; котле ТГМ-84Б (15,5 МПа) Северодонецкой ТЭЦ; котле ТШ-104 (блок 210 МВт) Молдавской ГРЭС; котле БКЗ-210-140 Костромской ТЭЦ-2; котле ТП-ЮО (блок 200 МВт) Ворошиловградской ГРЭС.

8.Исследованы физико-химические характеристики внутритрубных образований при традиционном и комплексонно-щелочном режимах. Показаны преимущества нового режима: существенное (в 3-6 раз) снижение толщины отложений, их незначительная пористость и низкое термическое сопротивление (в 7-52 раза меньше, чем при фосфатиро-вании).

9.В отличие от известного для традиционного водного режима роста отложений с увеличением тепловой нагрузки, впервые для нового режима получена обратная зависимость - снижение удельного количества внутритрубных образований в зонах высоких тепловых потоков.

10.Установлено, что высокие защитные свойства магнетитных слоев, образующихся на внутрикотловой поверхности в условиях комплексонно-щелочного режима, позволяют отказаться от специальных мер по консервации котлов при их простоях, снизить за счет этого эксплуатационные затраты, существенно сократить вредные выпуски в водоемы.

11.На основании проведенных исследовании показано, что переход от традиционного к комплексонночцелочному режиму способствует повышению концентрации железа в продувочных водах котлов ВД и СЦЦ с одновременным улучшением чистоты пара из-за существенного снижения видимых коэффициентов распределения для железа в насыщенном паре.

12.Приведены технико-экономические показатели нового водного режима. Показано, что его высокая эффективность обеспечивается за счет .уменьшения числа внеплановых простоев котлов, увеличения отпуска электроэнергии, снижения затрат на химические очистки котлов и замену прокорродированных экранных труб, а также за счет отказа от мероприятии по консервации котлов. Годовой экономический эффект от внедрения нового режима на одном котле с давлением 15,5 МПа при его паропроизводительности 420-670 т/ч составляет 70-110 тыс.руб.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Вайнман, Аркадий Бенционович, 1983 год

1. Дрикер М. А., Красногорина A.C., Молчадский М.Т. Устранение водородной коррозии труб котла ТП-230.-Теплоэнергетика, 1967, J 12, с.36-39. .

2. Фошко JI.C., Сумин;В.Д., Плисскин Г.И. Коррозия металла поверхностей нагрева котлов при больших локальных тепловых нагрузках.- В сб. : Экспериментальные и наладочные работы Донецкого отделения ОРГРЭС. М., Энергия, 1969, с.35-40.

3. Эспозито, Харрингтон. Описание случая водородного ох-рупчивания е котле.- "Trans. ASME" , 1964, 86,сер.А,1. Je 3, с.91-100.4. . Нильсен. Случаи водородного охрупчивания.-" Trans. ASA'IE" 1964, т.86, сер.А, В 3, с.101-102.

4. Бэкон, Кнедлер. Случаи водородного повреждения в котлах.-" Trans. ASME" , 1964, т.86, сер.А, М 3, с.103-105.

5. Дик. Случаи водородной хрупкости в энергетической системе.-" Trans. ASME " » 1964, т.86, сер.А, & 3, с. 126141.

6. Голлоуэй. Водородное охрупчивание труб парового котла давлением 88 ат.-" Trans. АБЫВ " » 1964, т.86, сер.А,1' 3, с. 142-145.

7. Кук. Аварии парового котла >'ii 2 электростанции Армстронг.-" Trans. ASME и , 1964, т.86, сер.А, & 3,с.146-149.

8. Эймс, Смит. Водородное охрупчивание труб на Линденской электростанции.-" Trans. ASME " » т.86, сер.А,1. Je 3, с. 150-154.

9. Саймон Д. Случаи водородного разрушения труб.-"i'rans.

10. ASME" f 1964, т.86, сер.А, В 3, с.155-158.

11. Решение по повышению надежности гибов необогревае-мых котельных труб и паропроводов на рабочее давление 100 и 140 кгс/см2. М., СЦНТИ ОРГРЭС, 1973, 12с.

12. Противоаварийный циркуляр J5 Т-3/77 "О повышении надежности гибов необогреваемых труб котлов и паропроводов".-М. , СПО ОРГРЭС, 1977, 12с.

13. Бугай Н.В., Филин B.C., Володин В.М., Гребенник B.C. Опыт: контроля металла гибов труб котлов высокого давления.-Энергетик, 1980, JS II, с.20-21.

14. Осиповский Н.Ф., Гречухин А.Н. О надежности гнутых участков необогреваемых труб паровых котлов.-Теплоэнергетика, 1979, М I, с.56-60.

15. Противоаварийный циркуляр $ Т-4/80 "О предупреждении разрушений гибоЕ необогреваемых труб с застойными зонами на котлах с рабочим давлением 10 и 14 МПа".- Ж., СПО Союзтех-энерго, i960, 4с.

16. Акользин П.А., Маргулога Т.Х. Пароводяная коррозия поверхностей нагрева с большой тепловой нагрузкой.- Теплоэнергетика, 1970, £ 4, с.'73-74.

17. Акользин П.А., Манькина H.H. Коррозия экранных поверхностей нагрева котлов под ьойдействием. воды.- Коррозия и защита от коррозии, 1972, «S 8, с. 50-55.

18. Шлыгин В.В., Чакрыгин В.Г., Кузнецов В.Н., Температурный режим экранных труб газомазутных котлов БКЗ-32СЫ40.-Электрические станции, IS72, Л 2, с.32-35.

19. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей.- Изд. тринадцатое.-М., Энергия, 1977, с.134-141.

20. Акользин П.А., Кострикин Ю.М., Мамет А.П., Маргуло-ва Т.Х. О задачах и методах коррекции водного режима парогенераторов,- Теплоэнергетика, 1971, J 9, с.2-6.

21. Манькина H.H., Чернова Л.А. Отложения легкорастворимых солей на внутренней поверхности нагрева барабанных котлов, работающих при высоком давлении.- Теплоэнергетика, 1967, ¡1 б, с.35-39.

22. Кот A.A., Галкина В.А., Бажилин Ю.А. Обследование водно-химического режима одного из котлов ТГМ-84.- Труды ЕТИ, В-865, 1969,с.

23. Хохлов В.В., Красовская Г.А. О фосфатном режиме барабанных парогенераторов. Теплоэнергетика, 1976,.11, с.73-76.

24. Маргулова Т.Х., Мартынова О.И. Водные режимы тепловых и атомных электростанций.-М., Высшая школа, I98I,c.l23-128.

25. Бонзак Г. Значение фосфата в системе железо-вода. Часть I. Тринатрийфосфат, как средство кондиционирования котловой воды. История Bonpoca.~"vGE ^а№/егкз1;ес11ги15:и , 1976, 56, £ 9, с. 562-572.

26. Смит Т.Дж. Анализ коррозии котлов: почему она происходит и как её избежать.-" Pulp and Paper " , 1979, 53, 3 14, p.72-78.

27. Поллман С. Коррозия внутренней поверхности труб паровых котлов, работающих при высоких тепловых нагрузках.-"Werkstoffe und iiorrosion" , 1971, Je I, с. 129-137.

28. Нкубик А. Выбор оптимального водного режима мощных энергоблоков.-" Energetytea" , 1975, т.29, с.226-231.

29. Kirsh H. Phosphat halt ige Ablagerungen in JiochcL-ruefcdampxerzeugern. "Mitteilungen der VGB", 1964, H.ö9, s.80-88,

30. Коэн П. Водный режим котлов высокого давления.-" Trans.

31. ASMS" , 1970, сер.А., 92, & I, с.100-105.

32. Тэрнер М.Дж. Осаждение железа б котлах.-" Anti-corrosion Methods " , 1980, 27, S 2, с,4-6.38. lielen T., Gustafsson R. The deposition kinetics of calzium hydroxy apatite on heat transfer at boiling.

33. AE Keposts", 1974, N 4-98, pp.1-30.

34. Маргулова Î.X. Способ внутрикотловой обработки питательной воды.- Авторское свидетельство J5 241457.- Бюллетень открытий и изобретений .1 14, 1969.

35. Руководящие указания по трилонной обработке воды барабанных котлов давлением 3,9-11 MПа (Маргулова Т.Х., Гронский Р.К., Салашенко О.Г., Долматов Ю.Д.)~ М., Союзтехэнерго, 1981, 1бс.

36. Медведева P.JI. Оптимизация водного режима барабанных котлов высокого давления на основе комплексонной обработки питательной воды. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук, МЭИ, 1975, Юс.

37. Вайнман А.Б., Маргулова Т.Х. Способ защиты барабанных парогенераторов, преимущественно сверхвысокого давления, от накипеобразования и коррозии.- Авторское свидетельство ¿Ю76789. -Бюллетень открытий и изобретений J 40, 1981.

38. Вайнман А.Б. Меры борьбы с повреждениями экранных труб мазутных котлов.- Энергетик, 1973, je I, с.4-5.

39. Маргулова Т.Х., Герасимов В.В., Липанина A.A. Влияние обработки стали трилоном Б на её наводороживание.-Атомная энергия, 1970, т.29, в.З, с.209-210.

40. Вайнман А.Б.,Гофман И.Н., Калинина А.Г., Филимонов О.В. О внутрикотловом водно-химическом режиме и допустимом уровне накипеобразования для мазутных парогенераторов высокого давления.- Теплоэнергетика, 1976, ,'и 4, с.69-73.

41. Вайнман А,Б., Филимонов О.Б. О предотвращении внутренней коррозии экранных труб.- Энергетик, 1978, Л II, с. 3233.

42. Вайнман А.Б. О щелочном режиме барабанных котлов давлением 11-15,5 МПа.~ Теплоэнергетика, 1979, J 9, с.16-19.

43. Вайнман А.Б., Чудновская И.И. Оптимизация режима коррекционной водообработки для барабанных котлов давлением 15,5 МПа.- Теплоэнергетика, 1982, 2, с.49-52.

44. Вайнман А.Б. О предупреждении коррозионных повреждений экранных труб барабанных котлов высокого давления.-Энергетика и электрификация, Киев, Техника, 1982, $ I, с. 1216.

45. Выявление и классификация загрязнений производственных конденсатов по степени их возможного воздействия на водно-химический режим и их обнаружение.- Кострикин Ю.М.,ВТИ, 01ВХП-195, apx.JS II562, I960, с. 17

46. Монахов A.C., Пискунов Е.М., Воронов В.Н., Майоров М.Ф., Быстрицкий О.В., Грачева Н.Г. Исследование кинетики термолиза сухого продукта натриевых солей ЭДТК,- Труды МЭИ,1977, вып.328, с.42-45.

47. Вайнман А.Б., Никитина И.С. К вопросу о комплексон-но-щелочном режиме барабанных котлов давлением 15,5 МПа.-Труды МЭИ, 1981, вып.530, с. 140-143.

48. Кузьменко Н.И., Якимец Е.М. Прогнозирование степени разложения растворов трилона Б и некоторых комплексонатов при трилонировании парогенераторов.- Энергетик, 1974,£ 2,с.14-15.

49. Исследование термической устойчивости.комплексонов и. комплексонатов в твердом, виде и в растворе (Н.М. Дятлова, Б.И. Бихман, Л.Б, Бельская и др.)-Теплоэнергетика, 1966,Jê I, с.56-59.

50. Маргулова Т.Х. Применение комплексонов в теплоэнергетике. ~М., Энергия, 1973, с.11-30.

51. Маргулова Т.Х. Применение комплексонов в теплоэнергетике.- М., Энергия, 1973, с.31-34, 40-57.

52. Twedt T.J., Dawson J. Fifteen years of operating Experience with ¡¡DBA in High-Pressure Industrial Boilers. -Proc. Amer. Power Conf., v.40, 1978, pp.9^2-961.

53. Вайнман А.Б., Гофман И.Н., Калинина А.Г., Филимонов О.В. Опыт применения трилона Б для коррекции водно-химического режима мазутных котлов высокого давления.-Теплоэнергетика, 1976, Js 2, с.62-64.

54. Вайнман А,Б. Технические решения по переводу на мазут первой очереди котельного цеха Волгоградской ТЭЦ-2,-Сб. тезисов докладов Всесоюзной научно-: технической конференции "Ремонт и модернизация энергетического оборудования". M., 1976, с.141-144.

55. О термолизе щелочных растворов трилона Б (Н.И. Кузьменко, Р.Н. Лебедева, А.Ф. Белоконова и др.)- Теплоэнергетика, I982j $ 3, с.59-60.

56. Вайнман А.Б. О скорости накипеобразования и коррозии экранных труб мазутных котлов с естественной циркуляцией. -Теплоэнергетика, i960, J5 6, с.19-21.

57. Вайнман А.Б., Гофман И.Н., Калинина А.Г., Хомей Е.М., Шпулин Г.С. Опыт применения щелочно-комплексонного режима коррекционной обработки воды на барабанных котлаходавлением 155 кгс/см Энергетик, 1982, £ 2, с.31-33.

58. Чудновская И.И., Штерн З.Ю., Вайнман А.Б., Калинина А.Г. 0„свойствах отложений в экранных трубах котлов давлением 15,5 МПа при щелочно-комплексонном режиме.- Теплоэнергетика, 1982, J2 10, с.36-38.

59. Чудновская И.И., Штерн З.Ю., Влияние водно-химических режимов на теплофизические свойства внутренних образований.- Теплоэнергетика, 1977, Jj 6, с.52-55.

60. Микк И.Р., Глебов В.П., Зусиан В.М., Крусс P.A., Кяар Х.А., Эскин М.Б., Верес В.А. Расчет теплопроводности же-лезоокисных отложений в трубах теплонапряженных поверхностей -нагрева паровых котлов.- Теплоэнергетика, 1980, $ 5, с.43-46.

61. Рассохин Н.Г., Мельников В.II., Балабанов Е.Д. Влияние железоокисных отложений на кризис теплоотдачи при кипении воды.- Теплоэнергетика, 1978, & б,с.14-16.

62. Рассохин Н.Г., Мельников В.Н., Рихтер Э. Экспериментальное исследование влияния отложений на кризис теплоотдачи. при кипении воды.- Труды МЭИ, 1975, вып.257, с.46-50.

63. Ковалев С.А., Леньков В.А. О механизме кризиса кипения на пористой поверхности.-Теплоэнергетика, 1981, J 4, с.8-11.

64. Мельников В.Н.', Балабанов Е.Д., Кривов И.В.-, Гинев H.H. Экспериментальное исследование влияния железоокисных отложений на.кризис пузырькового кипения при вынужденном движении воды.- Труды МЭИ, 1977, вып.328,. с.7-10.

65. Вайнман А.Б. Водно-химический режим, барабанных котлов в свете корректировки главы 15 ПТЭ.~ Энергетик, 1976,1. В I, с.8-9.

66. Вайнман А.Б., Филимонов О.В. О причинах бездеформационных повреждений экранных труб мазутных котлов давлениемо155 кгс/см Теплоэнергетика, 1973, & II, с.44-49.

67. Вайнман Л.Б., Филимонов О.В. Водородное охрупчивание парогенерирующих труб котлов.- М., Энергия, 1980, с,145.

68. Мороз В.Г. Давление молекулярного водорода в макроколлекторах при высокотемпературном наводороживании стали.~ Физико-химическая механика материалов, 1967, т.З, 3 б, с.6526 55.

69. Арчаков Ю.И., Теодорович В.П. К вопросу о начале водородной коррозии стали.~ Химическое машиностроение, 1961, $2, с,3^38.

70. Дерябина В.И., Колгатин Н.Н., Теодорович В.П. Влияние водорода при высоких.температурах и давлениях на механические свойства.металлов.- Химическое и нефтяное машиностроение, 1966, JD 12, с. 21-25.

71. Bastien G. Le role de 11hydrogene dans la corrosion sous tension. "Probleme prevention and theories of corrosion.

72. Congreso mundial del petroleo Mexico", 1967, 65-75.

73. Попов К.В., Нечай Е.П. К теории водородной хрупкости металлов.- Физико-химическая механика материалов, 1967, т.З,1. М 6, с.632-637.

74. Черепанов Г.П. Механика хрупкого разрушения.-М., Наука, 1974, с.367-374.

75. Ткачев В.И., Литвин АЛ., Тетерский В.А., Сошко А.И. К вопросу о водородной хрупкости стали.- Проблемы прочности, 1972, & 12, с.69-73.

76. Tiller W.A., Schrieffer ß. Л hydrogen ришр ïor stress corrosion с roc kling. "Scripta métallurgie«", 1970, v.4-, U 1, pp. 57-62.

77. Ребиндер П.А., Щукин Е.Д. Поверхностные явления в твердых телах в процессах их деформации и разрушения.- Успехи физических наук/ 1972, 108, с.1, 3«8.

78. Кнедлер, Далгард. Некоторые факторы, определяющие водородную хрупкость углеродистой стали.- Trans. flSME ,1969, т.91, с.4-7.

79. Bäumler H.J. Korrosion thermisch hochbelasteter Heizflächen auf der Wasser Dampf - Seite. - "VDY - 2", 1971, К 11,

80. Кутателадзе С.С. Теплопередача при конденсации и кипении.- М.', Машгиз, 1963, с. 107.

81. Гордеева Т.А., Жегина И.П. Анализ изломов при оценке надежности материалов.-М., Машиностроение, 1978, 192 с.

82. Карпенко Г.В., Кацов К.Б., Кокотайло И.В., Руденко В.П. Малоцикловая усталость стали в рабочих средах.- Киев,Нау-кова думка, 1977, с.110.

83. Головин С.А., Пушкар А. Микропластичность и усталость металлов.- М., Металлургия, 1980, 230с.

84. Крюссар Ш. Атомный механизм разрушения.-М., Мир, 1963,535с.

85. Романив А.Н., Зима Ю.В., Ткачев В.И., Крипякевич Р.И. Исследование кинетики малоцикловой усталости сталей в атмосфере водорода и в вакууме,- Физико-химическая механика материалов, 1975, J2 3, с.75-78.

86. Иванова B.C., Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов.- М., Металлургия, 1975, 165с.

87. ОСТ 108.031.02-75. Котлы стационарные, паровые и водогрейные и трубопроводы пара и горячей воды-. Нормы расчета на прочность, НПО ЦКТИ, Ленинград, 1977.

88. Шахсуваров К.-Л.В., Четвериков В.А., Ялова А.Я. Влияние пульсаций температуры труб НРЧ на долговечность их службы.- Теплоэнергетика, 1977, & 6, с.25-28.

89. Коротаев С.К. Эрозионное разрушение обогреваемой поверхности при кипении недогретой жидкости.- Теплоэнергетика, 1981, .15 9, с. 52-53.

90. Карпенко Г,В., Кацов К.Б., Кокотапло И.В., Руденко В.П. Малоцикловая усталость стали в рабочих средах.-Киев, изд. Наукова думка, 1977, с.110.

91. Карпенко Г.В. Влияние среды на прочность и долговечность металлов.- Киев, изд. Наукова думка, 1976, с.124.

92. Баркер П.А. Подготовка воды для парогенераторных установок.-" Industrial Water Engineering", 1975, 12, N.2,с.5-151975, 12, .'2 2, с. 5-15.

93. Хаймш. Конструкция и ввод в эксплуатацию опытной установки по изучению образования защитного слоя магнетитана котельных трубах в горячей воде.-" Energie" ,1976,т.28, Ja 9, с.258-261.

94. Боннер 3. Дж. Принципы защиты от коррозии применительно к котельным установкам высокого давления, ч.1.~" Worts Engineering *■ , 1973, .§ 8, с.23-26.

95. Томдинсон Л. Механизм коррозии углеродистой и низколегированных сталей е воде высоких параметров.-" Corrosion1', 1981,- 37, £ 10, с. 591-596.

96. Брусаков В.П., Рыбальченко ИЛ., Крицкий В.Г. О механизме наводороживания металла греющих поверхностей энергетических установок В сб. "Исследования по химии, технологии и применению радиоактивных веществ", ЛТИ, Ленинград, 1979.

97. Шох. Роль коррозии, индукционной напряиением, в условиях трещинообразования на поверхности котельных элементов,соприкосающихся с водой."- Sicherheitsingenieur " »1973, Jä 4, с.93-104, I09-II2.

98. Коле X., Рихтер Р. Отложения окислов железа в котлет" Energie " , 1972, т.24, & I, с.4-9.

99. П0.Сато Т. Обработка котловой воды.- "Нэцу канри", 1971, т.23, & 5, с.24-23.

100. Маргулова Т.Х. О механизме защиты от коррозии в водных системах высокой чистоты.- Теплоэнергетика, 1980, М5, с. 47- 50.

101. Стырикович М.А., Невструева Е.И. Некоторые новые методы экспериментального исследования механизма кипения и механизма кризиса кипения.- Теплофизика высоких температур, 1964, т.2, & 3, с.437-445.- 1Ь4