Оптимизация водно-химических режимов систем охлаждения конденсаторов турбин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.14, кандидат технических наук Репин, Дмитрий Александрович

• Репин, Дмитрий Александрович
• кандидат технических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат технических наук Репин, Дмитрий Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ТИПЫ СИСТЕМ ОХЛАЖДЕНИЯ КОНДЕНСАТОРОВ НА ТЭС 6 И ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИИ.

1.1. Типы систем охлаждения.

1.2. .Основные проблемы при эксплуатации оборотных систем охлаждения и методы их решения.

1.2.1. Биологическое обрастание и методы борьбы с ним.

1.2.2. Образование минеральных отложений в охлаждающих 15 системах и основные методы их предотвращения.

1.2.3. Коррозия латунных трубок конденсаторов турбин в системах 18 охлаждения и методы борьбы с ней.

1.3. Использование поверхностно-активных соединений для коррекции ВХР в энергетике России.

1.4. Постановка задачи исследования.

2. ВЛИЯНИЕ СОСТАВА ПРИМЕСЕЙ В ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЕ

НА СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ ЛАТУНИ.

2.1. Анализ данных сезонного изменения качества воды оборотных систем охлаждения некоторых ТЭС ОАО "Мосэнерго".

3. ВЛИЯНИЕ КОРРЕКТИРУЮЩИХ РЕАГЕНТОВ (ОЭДФК И ХЕЛАМИНА МАРКИ 9100 МК) НА РАБОТУ КАТИОНИТНЫХ 59 ФИЛЬТРОВ.

3.1. Влияние ОЭДФК на обменную емкость катионита IRA 120Н.

3.2. Влияние хеламина марки 9100 МК на работу ионитных фильтров.

4. ИЗУЧЕНИЕ ВЛИЯНИЯ КАЧЕСТВА ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ

И ИНГИБИТОРОВ НА СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ ЛАТУНИ В

ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЕ.

4.1. Методика проведения экспериментов и расчет погрешности.

4.2. Влияние качества охлаждающей воды на скорость коррозии латуни.

4.3. Влияние корректирующих реагентов на скорость коррозии латуни Л-68 в охлаждающей воде.

4.3.1. Влияние ОЭДФК на скорость коррозии латуни Л 68 в воде.

4.3.2. .Влияние хеламина на скорость коррозии латуни Л 68 в охлаждающей воде.

4'.3.3. Влияние ОДА на скорость коррозии латуни Л-68 в охлаждающей-воде.

4.3.4 Влияние реагентов 8101 и ВЬ 5313 на скорость коррозии латуни Л 68 в охлаждающей воде.

5. ВЛИЯНИЕ ОБРАБОТКИ ПОВЕРХНОСТИ ЛАТУНИ Л-68 ПЛЕНКООБРАЗУЮЩИМ АМИНОМ ОДА НА СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ И 99 ОБРАЗОВАНИЕ ОТЛОЖЕНИЙ В ЦИРКУЛЯЦИОННОЙ ВОДЕ СИСТЕМ

ОБОРОТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ.

5.1. Применение полимерных покрытий для защиты конденсаторов турбин.

5.2. Применение пленкообразующих аминов для защиты конденсаторов турбин.

5.2.1. Влияние пленки ОДА на скорость коррозии латуни и скорость образования отложений.

5.3. Разработка- метода и схемы проведения, пассивации конденсаторных трубок паровых турбин октадециламином.

5.4. Разработка программы пассивации трубок конденсатора.

5.5.Оценка экономической эффективности проведения мероприятия.

5.5.1 .Расчет капитальных затрат.

5.5.2. Расчет финансовой выгоды от проведения мероприятия.

ВЫВОДЫ.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптимизация водно-химических режимов систем охлаждения конденсаторов турбин»

При переходе к повышенным параметрам, возрастает эффективность работы энергетического оборудования[1,2]. Однако, при этом увеличиваются капитальные затраты на ввод отдельных мощностей. В связи с этим всё большую роль приобретают вопросы надежности работы оборудования, сокращения(времени простоям снижения эксплуатационных затрат.

Одним из основных факторов, влияющих на надежность работы ТЭС, являются водно-химические режимы (ВХР) отдельных контуров. Традиционно наибольшее внимание уделяется ВХР паро-водяного тракта ТЭС. Однако, наряду с ним, важное значение имеет организация ВХР системы оборотного охлаждения.

В первую очередь это связано с тем, что от состояния трубок конденсатора напрямую зависит тепловая экономичность турбины — при наличии отложений в трубках ухудшается теплообмен между конденсирующимся паром и охлаждающей водой, в результате чего ухудшается вакуум, и как следствие, уменьшается теплоперепад, срабатываемый на турбине, т.е. снижается экономичность энергоблока. Кроме того, в случае усиления коррозионных .процессов возможен преждевременный выход трубок конденсатора из строя, что приводит к простою оборудования и затратам на ремонт конденсатора. В последнее время все большее внимание уделяется экологическому аспекту организации ВХР систем охлаждения, так как штрафы за превышение предельно допустимых и временно согласованных концентраций примесей являются значительными.

ВХР системы? охлаждения конденсатора характеризуется некоторыми особенностями:

- отложения на трубках конденсаторов« возможны практически только на стороне охлаждающей воды.

- условия корректировки ВХР достаточно жестки, т.к. расход охлаждающей воды конденсаторов во много раз превышает расход теплоносителя основного контура и расход воды в теплосети.

- температура охлаждающей воды конденсаторов существенно ниже, чем для подогревателей сетевой воды и паро-водяного тракта ТЭС.

В связи с вышеизложенным, задача по оптимизации ВХР систем оборотного охлаждения вызывает повышенный интерес.

Заключение диссертации по теме «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты», Репин, Дмитрий Александрович

ВЫВОДЫ;

Анализ литературных данных показал, что в настоящее время на ТЭС с оборотными системами: охлаждения отсутствуют эффективные методы предотвращения; коррозии-медьсодержащих материалов-.

Проведен анализ; качества охлаждающей воды конденсаторов на ряде ТЭС показавший; что: в системах охлаждения конденсаторов1 турбин протекают коррозионные процессы конструкционных' материалов на основе меди.

Изучено влияние ОЭДФК и пленкообразующего амина хеламин 9100 МК на обменнуюемкость катионита IRA 120Н в Na-форме: оналичие ОЭДФК в обрабатываемой воде в концентрации 1 мг/дм снижает обменную емкость катионита IRA; 120Н (примерно на 11%), а пленкообразующий амин хеламин 9100' МК в , концентрации 3 мг/дм? практически на нее не влияет. Установлено, что охлаждающие воды., на которых проводились эксперименты, обладают высокой коррозионной; активностью по отношению к латуни Л-68, при, этом определяющим5 факторам, влияющим« на скорость, коррозии латуни Л 68, является концентрация: хлоридов. Выведена математическая; зависимость, позволяющая прогнозировать скорость коррозии латуни в охлаждающей:воде в зависимости от концентрации хлоридов; Установлено, что дозирование в охлаждающую воду ОЭДФК, хеламина 9100 МК, октадециламина и реагента AZ 8101 не позволяет эффективно снизить скорость коррозии латуни Л-68. Показано; что предварительная обработка поверхности конденсаторных трубок водной эмульсией; ОДА является эффективным способом снижения скорости коррозии латуни: Л-68 и образования отложений на ее поверхности.

7. Разработана методика и схема обработки конденсаторных трубок со стороны охлаждающей воды конденсаторов с турбинами Т-100.

8. Рассчитано, что срок окупаемости метода защиты поверхности конденсатора турбины Т-100 с помощью нанесения пленки ОДА на поверхность конденсаторных трубок составляет менее 10 месяцев.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Репин, Дмитрий Александрович, 2009 год

1. Богачев А.Ф. Доклад о разработке новой техники и технологий для технического перевооружения энергетических объектов./ РАО «ЕЭС России». М. 1999. с.50 •

2. Анализ направлений развития отечественной теплоэнергетики / А.В. Мошкарин, М.А. Девочкин, Б.Л. Шелыгин и др. // Иваново. 2002.

3. Ред. Путилов В .Я. Экология энергетики. Москва, МЭИ, 2003 г., 715 с.

4. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. М: Энергия, 2000.

5. Ю.М. Бродов, Р.З; Савельев. Конденсационные установки паровыхтурбин. М: Энергоатомиздат,1994, 288 с.1

6. А.Г. Костюк, В.В. Фролов. Паровые и газовые турбины. М: Энергоатомиздат,1985, 352 с.

7. Повышение эффективности и надежности теплообменных аппаратов паротурбинных установок. /Под. Ред. Ю.М. Бродова. Екатеринбург: ГОУВПО УГГУ-УПИ,2004.

8. СНиП 2.04.02-84: Охлаждающие системы оборотного водоснабжения

9. Bouyer,S.,Imbert,C., Rhodier, М.Н., Hechard,Y., Recueil,17 ernes Journees Information Еаих(ЛЕ), 2006 (Poitiers, France).Association de Professionnels du Traitement des Eaux et des Nuisances,Poiters,France

10. Временные методические рекомендации по расчету предельноiдопустимых сбросов (ПДС) веществ в водные объекты со сточными водами / Утв. Ленкомприроды 30.12.89. Л., 1990 г.

11. СанПиН № 4630-88: Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения (приложение 2). Mi Минздрав СССР, 1988.

12. РД 34.37.307-87. Методические указания по прогнозированию химического состава и накипеобразующих свойств охлаждающей воды электростанций. Минэнерго СССР, 1987

13. FOGT P 15.201 -2000. Продукция производственного назначения. Порядок разработки и постановки продукции* на производство. — М.: ИПК Издательство стандартов, 2001.

14. Антонов в;в: Опыт применения ингибиторов^ солеотложения.Ж. Энергосбережение и водоподготовка №3 1998стр:38*

15. Дрикер*Б.Н. Диссертация* на соискание ученой'степени доктора технических наук. Предотвращение минеральных отложений и коррозии металла в системах водного хозяйствах использованием фосфорсодержащих комплексов. УГУ, Свердловск. 1991 г.

16. Е.И. Андреюк, В.И. Билай, ЭЗ. Коваль и др. Микробиологическая коррозия и её возбудители. Киев: Наукова Думка 1980.20:Анисимова О.С., Бродов Ю.М1, Юдина- Е.А. Коррозионная стойкость конденсаторных труб //Теплоэнергетика, 1984 г., № 8, с. 71-73.

17. Никитин В. И. Коррозионные повреждения конденсаторов'паровых турбин и определение остаточного ресурса их трубной системы, Теплоэнергетика№ 11,2001 с.41-44

18. Рябчиков А.Ю.1, Бродов Ю.М., Хает, С.Н., Аронсон К.Э., Купцов В'.К.Обобщение опыта совершенствования кожухотрубных теплообменных аппаратов паротурбинных установок в условиях эксплуатации, Электрические станции 2005,11 сЗЗ- 38.

19. Brooke M. Cooling-water treatment: a review. Petroleum Refiner, 36, 142-9, Feb; 1957

20. Thornley J; L. Corrective water treatments prevents scale deposit, corrosion. Heating; Piping; and Air;Conditioning, 31 No 8, 112-15, Aug. 1959

21. Gook;C. H;,,Gbrrosioniand:depositcontrokincooling water systems: Combustion, 27, No. 3, p. 53-6, Mar. 195632: Drane C. W., Water treatment«for recirculating systems. Chem. And'Ind., No. 46, 1367-72, Nov. 24, 1956 '

22. Paulsen G.C., Water-treatment problems in open-type recirculating-cooling systems. National Eng:, 60,-No. 8, p. 26-7,39, Aug. 1956 . *

23. Gibson J. W., A survey of water conditioning practices. Petroleum Eng., 27, No. 10 C44-6, C 48-9, C53, Sept. 1955 /

24. Winzig W.J., Water treatment for cooling towers. Blast Furnace Steel Plant, 42, No. 7, 812-6, July 1954; World Oil, 138, No. 5, 261-4; 266, Apr. 1954

25. Fitzpatrick L. W., Treatment for cooling waters. Power Plant Eng., 58, 82-4, Feb. 1954

26. Slough J. M. Right water treatment extends cooling-tower life, saves money. Power ,98 , No; 5,100-1,232-8, May 1954.

27. Evans U.R., Corrosion problems arising from water in chemical industry. Chem. And Ind. No 53, 1193-200, Dec. 31, 195139: Miller D. Objectives and techniques of cooling-water treatment. Oil Gas J., No. 16,139,p. 3-6 Aug. 23,1951

28. McConomy H. F., Literature survey of corrosion in cooling-ware systems 1940-1953. Proc. Am. Petroleum Inst. Ill, 35, 32-79, 1955.

29. Rice J.K., Treatment of recirculated cooling water. Corrosion, 8, No. 11, p. 375-80, Nov. 1952.

30. Recirculating Cooling Water Sub-Committee. Some of the economic data on chemical treatment of Gulf Coast coolin waters. Corrosion, 11,61-2, Nov. 1955.

31. Hatch G.B., Rice. O Threshold treatment of water systems: corrosion control and scale prevention with glassy phosphate. Ind. Eng. Chem., 37, No. 8, p. 710-5, Aug. 1945.

32. Maguire J.J., Betz W.H., Betz L.D., Biological fouling in recirculating cooling-water systems. Ind. Eng. Chem., 48, No. 12,2162-7, Dec. 1956.

33. Talbot L.E., Treatment of water for cooling purposes. Am. Ry. Eng. Assoc. Bull'., 525,339-42, 1955

34. Williams A.E., Control of slime and algae in cooling-water systems. Cheap Steam, 37, 74-5, Oct. 1953; Fuel Abstr., 15,94, 1954

35. Updegraff D.M., Microbiological corrosion of iron and'steel. Corrosion, 11, No. 10; 442t-6t, Oct. 1955

36. WormwelI F., and Nurse T. J., The corrosion of mild steel and brass in chlorinated water. J. Appl. Chem., 2, Pt. 12, 685-92, Dec. 1952

37. Uhlig H.H., Corrosion Handbook (New York: John Wiley & Sons, Inc., 1953), p. 545

38. Anon. Microbiological corrosion controlled by amine-type treatment. Chem. Processing, 23, 127-8, Sept. 1960

39. Hurst E.H., Water treatment for polymetallic cooling systems. Proc. Nineteeth Annual'Am. Water Conf. Eng. Soc. W. Pa., 17-32, 1958

40. Powell J. L., Corrosion of copper in open recirculating water systems. Ind. Eng. Chemi, 51, No. 3, 75A-6A, Mar. 1959

41. Murray R.G., Tester M.E., Four-tower water treatment test facility. U.S. Atomic Energy Comm. Publication GAT-247, Sept. 23, 1958

42. FlamancI R.J. Polyphosphate distribution process for water treatment Belg. 566,341, Apr. 30. 1958

43. Kleber J.P. Chemical "conditioning of cooling waters Combustion,* 22, No 11, 45, May 1951

44. Харвей M. Хирроу, Роберт Д. Порт Руководство Налко по анализу причин коррозионных повреждений в системах водяного охлаждения? McGraw-Hill, 1993

45. Понырин JI.C., Штромберп Ю.Ю., Дильман М.Д. Надёжность парогазовых установок// Теплоэнергетика. 1999. №7. С.50-53

46. Исследование коррозионно-механического повреждения> труб горизонтальных сетевых подогревателей турбин Т-250/3 00-240/ А.Б. Вайнман, О.И. Мартынова, В.А. Малахов и др. // Теплоэнергетика. 1997. № 6. С. 17-22

47. Влияние условий эксплуатации сетевых подогревателей турбин Т-250/300-23,5 на ресурсе их трубной системы / И.А. Лунин, А.Д. Трухний, А.И. Лебедева и др. // Теплоэнергетика. 2005. № 7. С.70-75

48. Шицман М.Е. Обзор эксплуатационных данных по интенсивности коррозии и формирование отложений в поверхностях нагрева водогрейных котлов// Теплоэнергетика. 2000. № Г. С.28-32

49. Богачёв А.Ф. Изучение и предотвращение коррозии металла в зонах фазовых превращений энергетических установок// Теплоэнергетика. 1996. № 8. С. 17-24

50. Громов Е.Б. Исследование влияния окдадециламина на эррозионно-коррозионную стойкость конструкционных материалов// Автореферат канд. диссертации. Иваново.2001

51. Экспериментальные исследования поведения октадециламина в перегретом паре и- на контактирующих с ним металлах / И:Я: Дубровский, Н.Б. Эскин, А.Н. Тугов и др. // Теплоэнергетика. 2004. № 7. С.32-35

52. Авксенюк Б.П., Месаркишвили З.С. Теплоотдача и' критические тепловые потоки? при кипении, водных растворов- полиэтиленоксида при пониженных давлениях в условиях естественной конвекции //ИФЖ. -1984. -Т. 47. -№1>. -С. 24-28:

53. Аванесов А.М:, Аветисян И.А. Влияние полимерных добавок на распространение звуковой волны в воде с пузырьками. //Акустический журнал. -1976. -Т. 22. -Вып. 5. -С. 633-635.

54. Аверин-Е.К., Кружилин Г.Н. Влияние поверхностного натяжения и вязкости на условия теплообмена при кипении воды. //Изв. АН1 СССР, ОТН. -1955:-№10. -С. 131-137.

55. Арефьева Е.И., Аладьев И.Т. О влиянии смачиваемости на теплообмен при кипении. //ИФЖ. -1958. -Т. 1. -№7. -С. 18-23.

56. Zakob М, Zinke W. Der Wärmeübergang beim Werdampten von Flüssigheiten an sen Krechten und Waagerechten Flächen: //Phys. Zeitchr. -1935.-№8. -S. 71-75.71'. Znsinger F.H., Bliss H. Trans. Am. Inst. Chem. Eng. -1940. -Vol. 3. -P. 6-12.

57. Влияние некоторых органических добавок на теплообмен при кипении / И.П. Чащин, Л,Ф. Шигина, Н:С. Шват и др. //Теплоэнергетика. -1975. -№8. -С. 73-74.

58. Подсушный* A.M., Стаценко B.Hi,, Якубовский Ю.В. Влияние добавок ПАВ на изменение теплоотдачи в судовых горизонтальнотрубных испарителях. //Судовые энергетические установки. -Владивосток: ДВГУ. -1980. -С. 65-72.

59. Hauffe К., Morison S. Adsorption: Eine Emfuhrungin dieProbleme der Adsorption, Berlin, NewJork. -1974. -S. 285.

60. Ашев П.С. Экспериментальное1 исследование поведения, октадециламина втодноМ' теплоносителе энергетических установок: Автореф. дисс.-на*соиск. уч. степ: канд. техн. наук. М.: МЭИ.1979. 20 с.

61. Филиппов Г.А., СалтановТ.А., Кукушкин А.Н: Гидродинамика и' теплообмен в присутствии ПАВ. М.: Энергоатомиздат. -1988: -184 с.79.' Дрейцер1' Г.А. Современные4 проблемы- интенсификации теплообмена5. //ИФЖ. -2001. -Т. 74. -№4.

62. Зайграник Ю.А. Переродившееся кипение и интенсификация теплоотдачи. //ТВТ. -2001. -Т. 39. -№3.

63. Рортышов Олимпиев« BiB., Попов- И.А. Эффективностьпромышленно перспективных интенсификаторов^ теплоотдачи? //Изв. РАН.! Энергетика. -2002. -№3.

64. Anon The Influence of dissolved substances and the state of the heated. Surface on the mechanism of boiling. Brown Boveri Review. -V. 49. -1962. -P. 519-531.

65. Ralston A.W., Charles W.H., Everett J.H. The Systems Octyl-amine, Dodecylamine and Octadecylamine. Water. //Journal of Amer. Chem. Soc. -1942. -V. 64. -№ 3. -P. 15156-1523.

66. Hoerr C.W., Corcle M.R., Raison A.W. Ionisation constants of primary and symmetrical secondary amines in aqueous solution. //Journal of Amer. Chem. Soc. -1943. -Vol'. 65. -№ 3. -P. 328-329.

67. Wolf K.L. Physik und Chemie der Grenzflächen. Berlin, Göttingen, Heidelberg. -1955.

68. Wedler G. Eine Einführung in die Physorbtion und Chemiesorbtion. Verlag Chemie, Weinheim. -1970.

69. Handbook of Chemistry and Physics. Editor Robert C. Weast CRC Press. -1975.

70. Panovsky W., Schiimichen A. Chemisch-physikalische Eigenschaften von Octadecylamin. Unveröffentlichtes Material des Instituts fur Energetic, Leipzig. -1982.

71. Zahner, H.D. Seghessi, M.S. Cappis. Water treatment helamin. Filtro SA//CH-1211 Geneve the SQS-sertificate ISO 9002

72. Петрова Т.И., Фурунжиева A.B. Использование хеламина на тепловых электростанциях с барабанными котлами Энергосбережение и водоподготовка № 1, 2004, с.3-992.www.helamin.ru

73. Kahler H.L. Method of Protecting Systems for Transporting Media Corrosive to Metal. /United States Patent Office № 2460259, CI. 427-237. Application 22.01.1946, Patented 25.01.1949.

74. СТО ВТИ 37.002-2005 "Основные требования к применению ионитов на водоподготовительных установках тепловых электростанций.120

75. Технологические рекомендации• по диагностике и качеству и выбору." ОАО ВТИ, Москва 2006 г.

76. ГОСТ 20255.1-89-Иониты. Методы определения статической обменной емкости.

77. ГОСТ 20255.2-89 Иониты. Методы определения динамической обменной емкости.

78. ГОСТ 17522L72 Мембраны ионообменные. Метод определения-равновесной обменной емкости.

79. Тейло р-Дж. Введение в теорию ошибок. -М., «Мир», 1985.

80. Анахов Илья Павлович Повышение эффективности эксплуатации систем оборотного водоснабжения ТЭС на основе удаления и предотвращения образования термобарьерных отложений на трубных поверхностях конденсаторов. Диссертация канд. техн. наук.М. МЭИ;2008 г.

81. Петрова Т.И., Репин Д.А; Факторы, влияющие на работу оборотных систем охлаждения тепловых станций.// Вестник МЭИ. 2009 № 1, с. 106-111

82. Тензиометр Т-Г. Руководство по эксплуатации; Паспорт 1Х2.840.001ПМ. Зеленоград: ГОСНИИФП, 1990. 68 с

83. Shimadzu High Perfomance LiquidChromatograph CTO-20A/20AC Operation Instruction. Shimadzu Corporation^ Tokyo, Japan

84. B.A. Головин, А.Б. Ильин, B.T. Кузнец, К.В. Кублицкий, В.А. Щелков Противокоррозионная защита и восстановление теплообменного оборудования полимерными покрытиями ВИКОР. УДК:620.193.251.2