Совершенствование систем химико-технологического мониторинга водно-химических режимов на тепловых электростанциях тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.14, кандидат наук Айе Мин Латт

• Айе Мин Латт
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Айе Мин Латт

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

Глава 1 Анализ состояния вопроса и тенденции развития

1.1 Проблемы водно-химических режимов и химконтроля на 13 тепловых электростанциях

1.2 Оценка состояния систем автоматического химического 28 контроля и использование «интегральных» показателей качества теплоносителя в автоматическом химическом контроле

1.3 Системы химико-технологического мониторинга тенденции 36 развития

1.3.1 Алгоритмы поиска причин нарушений водно- 39 химического режима

1.3.2 Автоматизация ввода корректирующих реагентов

1.3.3 Математическое моделирование в системах химико- 42 технологического мониторинга

Выводы по главе 1

Глава 2 Методы исследования систем управления водными режимами на 48 тепловых электростанциях

2.1. Анализ температурной зависимости ионного произведения, 48 удельной электрической проводимости рН воды предельно разбавленных растворах электролитов

2.2. Задачи исследования

2.3. Описание экспериментальной водоподготовительной 56 установки с использованием системы автоматического химического контроля

2.3.1 Средства измерения химического контроля

2.4 Изучение влияния температуры на удельную 59 электропроводность глубокообесоленной воды применительно к проточным низкочастотным контактным датчикам автоматических кондуктометров

2.5 Изучение взаимосвязи между рН и удельной 62 электропроводностью в лабораторных условиях.

Выводы по главе 2

Глава 3 Экспериментальное исследование и разработка систем 70 управления коррекционными водными режимами на тепловых электростанциях

3.1. Экспериментальная установка и методика проведения 70 опытов

3.1.1 Схема экспериментальной установки 70 автоматического дозирования корректирующих реагентов и ее описание

3.1.2 Описание схемы измерений и системы управления в 71 составе системы химико-технологического мониторинга

3.1.3 Описание системы автоматического дозирования 75 аммиака

3.1.4 Методика проведения опытов

3.2 Результаты экспериментального исследования

3.2.1 Изучение взаимосвязи между показателями качества 79 теплоносителя и концентрацией аммиака в обрабатываемой воде в статических условиях

3.2.1.1 Изучение взаимосвязи между рН и 79 удельной электропроводностью

обессоленной воды с добавлением в контур рабочего раствора аммиака

3.2.1.2 Изучение взаимосвязи между физико- 83 химическими показателями обессоленной воды с добавлением в контур рабочего раствора аммиака, измеряемыми после Н-катионитового фильтра

3.2.2 Исследование влияния аммиака на химические 89 показатели качества теплоносителя в динамических условиях

3.2.3 Расчет концентрации аммиака в обрабатываемой 95 воде

3.2.4 Аппроксимация переходной характеристики по 95 каналу «производительность НД аммиака -величина рН»

3.2.5 Аппроксимация переходной характеристики по 96 каналу «производительность НД аммиака -удельная электрическая проводимость»

3.2.6 Сравнительный анализ переходных процессов 97 систем автоматического дозирования аммиака по рН

и электропроводности

3.3 Результаты экспериментального исследования системы

дозирования аминосодержащего реагента

3.3.1 Изучение взаимосвязи между показателями качества 99 теплоносителя и концентрацией аминосодержащего реагента в обрабатываемой воде в статических условиях

3.3.2 Исследования влияния хеламина на химические 108 показатели качества теплоносителя в динамических условиях

3.3.3 Аппроксимация переходной характеристики по 110 каналу «производительность НД хеламина -удельная электрическая проводимость»

3.3.4 Аппроксимация переходной характеристики по 111 каналу «производительность НД хеламина -величина рН»

3.3.5 Сравнительный анализ переходных процессов 112 систем автоматического дозирования хеламина по

рН и электропроводности

3.4 Сравнительный анализ переходных процессов систем 113 дозирования аммиака и аминосодержащего реагента

3.4.1 Сравнение переходных процессов систем 113 автоматического дозирования аммиака и хеламина

по рН

3.4.2 Сравнение переходных процессов систем 115 автоматического дозирования аммиака и хеламина

по УЭП

Выводы по главе

116

Глава 4 Промышленные исследования водно-химического режима и 118 системы химико-технологического мониторинга на парогазовой установке

4.1 Краткое описание тепловой схемы энергоблока мощностью 118 450 МВт

4.2 Краткое описание тепловой схемы энергоблока мощностью 121 110 МВт

4. 3 Описание схемы химического контроля парогазовой 123 установки

4.4 Промышленные исследования системы дозирования

аминосодержащих реагентов

4.5 Описание алгоритма расчета индекса качества водно- 126 химического режима энергоблока

4.6 Результаты расчета индексов качества отдельных 129 показателей качества теплоносителя и контролируемых

потоков

Выводы по главе 4

Заключение

Список принятых сокращений

Список использованных источников

Приложение А

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование систем химико-технологического мониторинга водно-химических режимов на тепловых электростанциях»

Введение

Современное состояние энергетики Российской Федерации характеризуется рядом проблем, требующих неотложного решения в ближайшее время. Одна из таких проблем - старение основного и вспомогательного энергетического оборудования, являющееся причиной снижения показателей надежности и экономичности электрических станций.

По данным обзора аварийности на электростанциях ЕЭС России наиболее повреждаемыми узлами являются паровые и водогрейные котлы, паротурбинные установки и оборудование тепловых сетей. Наибольшую часть повреждаемости котельного оборудования составляют поверхности нагрева. Согласно общим техническим требованиям к системам химико-технологического мониторинга водно-химических режимов тепловых электростанций именно химико-технологический мониторинг отвечает за снижение повреждаемости поверхностей нагрева котла и увеличение надежности работы оборудования в целом. Кроме того, анализ опыта эксплуатации систем химико-технологического мониторинга подтверждает, что внедрение данных систем является одним из основных и перспективных путей обеспечения надежной и безаварийной работы энергетического оборудования.

Очевидно, что используемые на тепловых станциях системы химико-технологического мониторинга требуют их совершенствования с целью управления водно-химическими режимами и оперативного реагирования на возникающие нарушения. Несмотря на практическую важность систем управления водно-химическими режимами, небольшое число станций полностью автоматизируют коррекционную обработку теплоносителя. В то же время, с учетом использования новых водно-химических режимов на

основе аминосодержащих реагентов, отсутствуют надежные способы управления дозированием корректирующих аминосодержащих реагентов.

Актуальность темы исследования. В последние годы на большинстве тепловых электростанций Российской Федерации значительное внимание уделяется вопросам совершенствования систем химико-технологического мониторинга с целью оптимизации технологии ведения водно-химических режимов. В связи с этим тема проведенных исследований, направленных на повышение надежности работы энергетического оборудования является актуальной и практически значимой.

Степень разработанности темы исследования. Вопросам химического контроля и мониторинга теплоносителя посвящены работы известных российских и зарубежных ученых: Маргуловой Т.Х., Стыриковича М.А., Мартыновой О.И., Субботиной Н.П., Живиловой Л.М., Назаренко П.Н., Воронова В.Н., Ларина Б.М., Тяпкова В.Ф., Беллоуз Дж., Dooley B., Jonas O.

Несмотря на большое количество работ, в настоящее время отсутствуют: данные о влиянии концентрации аминосодержащих реагентов на физико-химические показатели воды; подходы к выбору управляемой величины для систем автоматического дозирования комплексных аминосодержащих реагентов на основе взаимосвязи между физико-химическими показателями качества воды и концентрацией комплексного аминосодержащего реагента.

В связи с вышеизложенным тема диссертационной работы является недостаточно разработанной и требует более детального изучения. Целью диссертационного исследования является совершенствование систем химико-технологического мониторинга теплоносителя для повышения надежности и снижения аварийности всей электростанции. Для достижения данной цели были решены следующие задачи:

- изучить взаимосвязь между физико-химическими показателями теплоносителя и концентрацией комплексного аминосодержащего реагента в статических и динамических условиях;

- разработать алгоритм выбора физико-химического показателя воды (рН или удельная электропроводность) для системы дозирования комплексным аминосодержащим реагентом нового поколения;

- разработать системы автоматического дозирования комплексных аминосодержащих реагентов для номинальных режимов работы энергетического оборудования.

Научная новизна работы состоит:

- исследована взаимосвязь между рН (8,6...9,3), удельной электропроводностью (1,6.6,4 мкСм/см) теплоносителя и комплексным

-5

аминосодержащим реагентом (3,2.12 мг/дм ) в статических и динамических условиях;

- предложен алгоритм выбора показателя качества воды (рН или удельная электропроводность) в системе автоматического дозирования комплексных аминосодержащих реагентов;

- впервые разработана система автоматического дозирования комплексных аминосодержащих реагентов нового поколения по рН и электропроводности применительно к номинальному режиму работы энергетического оборудования.

Теоретическая значимость работы:

- получены закономерности, связывающие данные между физико-химическими показателями различных типов вод по ступеням обработки воды на водоподготовительных установках без добавления корректирующих реагентов;

- получены алгоритмы, связывающие данные между физико-химическими показателями теплоносителя и различными корректирующими реагентами, подаваемыми в тракт энергоблока, в статических и динамических условиях;

- предложенные методики в системах автоматического дозирования корректирующих реагентов могут быть использованы для корректировки методов расчета систем дозирования.

Практическая значимость работы:

- результаты исследований взаимосвязи между физико-химическими показателями качества воды с добавлением и без добавления корректирующих реагентов при разработке систем автоматического дозирования корректирующих реагентов, которые позволяют повысить надежность работы энергетического оборудования в части снижения протекания коррозионных процессов;

- разработан алгоритм выбора физико-химического показателя воды (рН, удельная электропроводность) для системы автоматического дозирования комплексных аминосодержащих реагентов на основе взаимосвязи между физико-химическими показателями качества воды и концентрацией комплексных аминосодержащих реагентов, что приводит к снижению расхода самого реагента и снижению ценовых затрат на реагент;

- разработаны система, схемы и алгоритмы автоматического дозирования аминосодержащего реагента по рН и электропроводности применительно к номинальному режиму работы энергетического оборудования;

- результаты разработки систем автоматического дозирования реагентов могут быть использованы инжиниринговыми и проектными

организациями при внедрении новых систем химико-технологического мониторинга в том числе систем автоматического дозирования корректирующих реагентов.

Методология и методы исследования: При проведении исследования использовались экспериментальные (кондуктометрический,

потенциометрический, амперометрический, фотометрический) и расчетные методы (корреляционный анализ, аппроксимация переходных характеристик, метод расширенных комплексно-частотных характеристик), имеющие своей базой теорию электрохимии и теорию автоматического управления при разработке систем автоматического дозирования корректирующих реагентов. На защиту выносятся следующие положения:

1. Результаты исследования раздельного приведения удельной электрической проводимости к стандартной температуре для глубоко обессоленной воды и примесей применительно к водам со значением удельной электропроводности менее 0,1 мкСм/см в диапазоне температур 20.55 °С для проточных низкочастотных контактных датчиков автоматических кондуктометров (диапазон измерения 0. 0,5 мкСм/см).

2. Алгоритм выбора показателя качества воды для системы дозирования комплексных аминосодержащих реагентов на основании исследования взаимосвязи между рН (8,6.9,3), удельной электропроводностью (1,6.6,4

-5

мкСм/см) и аминосодержащим реагентом (3,2.12 мг/дм ).

3. Методика разработки системы автоматического дозирования комплексных аминосодержащих реагентов по рН и удельной электропроводности обработанной воды для номинальных режимов работы энергетического оборудования.

Достоверность результатов обеспечивается:

- применением положений теории электрохимии и теории автоматического управления;

- применением отдельных результатов корреляционного анализа взаимосвязи между физико-химическими показателями с добавлением и без добавления корректирующих реагентов в обессоленную воду;

- удовлетворительным совпадением результатов расчета с результатами эксперимента, использованием рекомендаций действующей нормативной документации;

- сопоставлением отдельных полученных результатов с результатами других авторов, опубликованными в технической литературе и относящихся к исследуемым системам.

Личный вклад автора заключается в:

- исследовании приведения удельной электрической проводимости к стандартной температуре для глубоко обессоленной воды и примесей для проточных низкочастотных контактных датчиков автоматических кондуктометров (диапазон измерения 0.. .0,5 мкСм/см);

- разработке алгоритма выбора показателя качества воды для системы дозирования комплексных аминосодержащих реагентов на основании исследования взаимосвязи между рН, удельной электропроводностью и аминосодержащим реагентом;

- разработке системы автоматического дозирования комплексных аминосодержащих реагентов по рН и удельной электропроводности обработанной воды для номинальных режимов работы энергетического оборудования.

Апробация результатов. Материалы диссертационного исследования обсуждались и докладывались на двадцать первой, двадцать второй, двадцать третьей Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (2015, 2016, 2017 г., г. Москва, ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»), VIII Международном водно-химическом форуме (2015 г., г. Москва, ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ»), на научных семинарах подразделения технологии воды и топлива и заседании кафедры теоретических основ теплотехники.

Материалы диссертации опубликованы в 12 печатных работах, в том числе в трех изданиях, рекомендованных перечнем ВАК.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и одного приложения.

Автор выражает благодарность к.т.н., доценту кафедры ТОТ ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» Егошиной О.В. за научное руководство и помощь при подготовке диссертации.

Автор благодарит коллектив кафедры ТОТ и сотрудников направления «Технология воды и топлива на ТЭС и АЭС» за помощь, ценные замечания и пожелания, которые были учтены при выполнении работы.

Глава 1. Анализ состояния вопроса и тенденции развития 1.1 Проблемы водно-химических режимов и химконтроля на тепловых

электростанциях.

На современных тепловых электростанциях используется пар высоких параметров, что предполагает существенное повышение требований к качеству водно-химического режима (ВХР) энергоблоков. Это связано с тем, что, по данным зарубежных исследователей, примерно 60 % повреждений оборудования происходит по причинам, связанным с нарушением ВХР [1]. Кроме того, процессы коррозии и образования отложений в пароводяном

тракте тепловых электростанций ведут к повышению стоимости пара и электроэнергии [2,3]. Самая высокая составляющая стоимости -возмещение пара и электроэнергии, которая в США в 1998 г. составляла 100 долл. на 1 МВт, а через 20 лет достигла 7000 долл на 1 МВт.

Коррозионные разрушения, как правило, обусловливаются следующими факторами: нарушениями водно-химического режима, недостатками в конструкции и выборе конструкционных материалов. Поэтому одна из основных задач при эксплуатации электростанций состоит в выборе оптимального водно-химического режима и поддержании его по основным контролируемым показателям, так как нарушение водно-химического режима приводит, как правило, к ухудшению качества пара, поступающего на турбину. В результате наблюдается интенсификация коррозионных процессов в проточной части турбины и образование отложений. Имеющиеся в литературе данные показывают, что разрушения лопаток турбин в результате коррозии составляют 23 % общего количества повреждений [4].

Из имеющихся литературных данных можно заключить, что основная причина коррозионных повреждений в турбинах - наличие в паре коррозионно-активных примесей, а именно КаС1 и КаОН, которые концентрируются в первых каплях конденсата, в результате чего концентрации их могут возрастать в десятки тысяч раз.

Одна из основных задач ведения ВХР — поддержание качества воды и пара на уровне, соответствующем нормам технологического проектирования. Для этого необходимо не только правильно определять показатели качества воды и пара с использованием современной измерительной техники, но и своевременно реагировать на их изменение. Сегодня в России на многих ТЭС внедряются системы химико-технологического мониторинга (СХТМ),

которые существенно повышают надежность поддержания основных параметров ВХР в нормируемых диапазонах [5].

Несмотря на активное внедрение и эксплуатацию систем химического контроля на тепловых электростанциях остаются нерешенными основные проблемы водных режимов, зачастую вызываемые наиболее «опасными» в отношении химико-технологических процессов переменными и пусковыми режимами эксплуатации оборудования на тепловых электростанциях. Это связано с изменением теплотехнических и гидродинамических параметров, что приводит к изменению коррозионных свойств среды и росту повреждаемости поверхностей нагрева [6].

В таблице 1.1 представлен перечень основных проблем, связанных с организацией ВХР. Из таблицы 1.1 следует, что, как и 20-30 лет назад, так и в настоящее время наиболее актуальными остаются практически одни и те же проблемы. Одной из таких проблем является организация фосфатного ВХР барабанных котлов и «хайд-аут» фосфатов при изменении нагрузки. Но в настоящее время возникли и другие проблемы, относящиеся к этому режиму, например, кислотно фосфатная коррозия и водородное охрупчивание металла. В результате многочисленных исследований фосфатных водно-химических режимов и опыта эксплуатации барабанных котлов [7,8] была установлена взаимосвязь между значением рН, концентрацией фосфатов, соотношением №:Р04 и определены области, в которых могут наблюдаться кислотно-фосфатная коррозия и водородное охрупчивание металла. Выявленные закономерности в сочетании с непрерывным контролем за качеством котловой воды позволяют повысить надежность работы оборудования при фосфатном ВХР [9].

Таблица 1.1 - Основные проблемы организации водно-химических режимов.

Тип оборудования

В 80—90-х годах XX в.

В настоящее время

Прямоточные котлы

Выбор оптимального ВХР гидразинно-аммиачного (ГАВР) или кислородного (КВР) водного режима. Повышение требований к качеству питательной воды при КВР

Разработка норм качества воды и пара. Выбор оптимальной концентрации кислорода при КВР

Барабанные котлы

Организация режима фосфатирования. «Хайд-аут» фосфатов. Использование NaOH для обработки котловой воды. Организация комплексонного ВХР. Организация ВХР ТЭС с градирнями Геллера

«Хайд-аут» фосфатов. Выбор оптимальных концентраций фосфатов. Кислотно-фосфатная коррозия. Использование аминосодержащих реагентов. Организация ВХР котлов-утилизаторов на ТЭС с ПГУ. Определение необходимого качества воды для котлов-утилизаторов. Организация ВХР ТЭС с градирнями Геллера

Турбины

Образование отложений меди в турбинах. Эрозия-коррозия в зоне фазового перехода турбин

Образование отложений меди в турбинах. Эрозия- коррозия в зоне фазового перехода турбин

Оборотные системы охлаждения конденсаторов турбин

Образование отложений солей жесткости

Образование отложений солей жесткости. Коррозия конденсаторных трубок

Пароводяной тракт

Выбор способа и реагентов для консервации оборудования. Химические промывки

Выбор способа и реагентов для консервации оборудования. Наличие органических примесей в пароводяном тракте и методы их определения. Химические промывки

Следует отметить одну из основных причин загрязнения пара коррозионно-активными примесями, вызывающими снижение рН, такой причиной является наличие в паре органических веществ. Источниками поступления органических примесей в пароводяной тракт котла может быть добавочная вода, присосы в конденсаторе и бойлерах турбин, возвратный конденсат, разрушение ионитов и вынос их из фильтров и др. Поэтому состав органических примесей может быть очень многообразен. При поступлении воды в область высоких температур органические соединения в той или иной степени разлагаются; состав образующихся в процессе термолиза соединений также разнообразен.

О наличии в природных водах органических соединений известно давно [10], однако они вызывали интерес только у санитарных служб. Это было связано с тем, что природные органические соединения обладают более или менее сильными восстановительными свойствами и отрицательно влияют на кислородный баланс воды в водоемах [11,12].

При использовании в качестве коагулянта полиакриламида в концентрациях 0,05 - 0,30 мг/кг содержание органических примесей после механического фильтра снижалось примерно на 40 - 65 %, в том числе ароматических углеводородов на 50 - 60 %. Сравнение трех различных способов определения концентрации органических примесей еще раз подтверждает, что ни перманганатный, ни бихроматный методы не позволяют дать количественную оценку концентрации органических примесей [13].

Химиками-энергетиками отмечено вымывание органических соединений из ионитных фильтров, главным образом из фильтров конденсатоочистки [14]. Природа этих соединений принципиально отличается от продуктов термолиза гидролиза природных органических

соединений: в последних преобладают алифатические соединения, в продуктах вымывания из ионитов - ароматические производные углеводородов.

В настоящее время широкое распространение получают ТЭС с парогазовыми установками. В России на этих ТЭС используются котлы-утилизаторы барабанного типа, режим работы которых отличается от режима работы обычных барабанных котлов при тех же самых параметрах. Поэтому возникает вопрос о выборе типа ВХР и требованиях к качеству воды для этого оборудования [15]. Для того чтобы выдать рекомендации по оптимизации ВХР, необходимо установить причины, приводящие к неполадкам в работе оборудования. В таблице. 1.2 приведены данные, показывающие, какие процессы вызывают трудности в эксплуатации котлов утилизаторов (КУ) на ТЭС с ПГУ и приводят к их повреждениям.

Таблица 1.2 - Причины повреждений в котлах-утилизаторах на ТЭС с ПГУ.

Место повреждений Причины повреждений

Подогреватель питательной воды Питтинговая коррозия. Растрескивание под напряжением

Испарительная часть КУ низкого давления Эрозия-коррозия

Экономайзер Питтинговая коррозия. Растрескивание под напряжением. Усталостная коррозия. Образование отложений

Испарительная часть КУ высокого давления Питтинговая коррозия. Эрозия-коррозия. Коррозия под отложениями. Коррозия со стороны потока газа

Пароперегреватель Питтинговая коррозия со стороны потока газа. Общая коррозия со стороны потока газа. Перегрев стенки. Температурная усталость. Ползучесть металла.

В таблице 1.3 приведены нормы качества питательной и котловой воды котлов-утилизаторов для различных ВХР, используемых на зарубежных ТЭС [16,17]. К сожалению, в России нет единого подхода как к выбору ВХР, так и к качеству теплоносителя — по крайней мере, этот вопрос в литературе практически не освещается, имеются только единичные публикации [18].

В настоящее время практически на всех ТЭС России на энергоблоках с прямоточными котлами используются преимущественно окислительные ВХР, требования к качеству воды и пара которых приведены в [19].

В химической технологии "кислородная защита" стального оборудования практиковалась ранее по инициативе акад. Я. М. Колотыркина [20,21]; он же создал теоретические основы протекающих при этом процессов. Условия были иными, чем принятые в энергетике в настоящее время. Использовались в частности более высокие концентрации кислорода или других окислителей. Именно Я.М. Колотыркин показал, что решающим для коррозионной защиты является не химический состав окислителя, а создаваемый им потенциал металла. Естественно, что для энергетики с ее требованиями высокочистой воды пригодны только два окислителя: кислород и перекись водорода.

Дальнейшие широкомасштабные эксперименты, а также большой международный промышленный опыт показали возможность весьма успешного использования окислительного водного режима для энергетических блоков с прямоточными котлами. Не останавливаясь на достаточно хорошо известных этапах его возникновения и совершенствования, следует только подчеркнуть, что кислородный режим является наиболее экологичным и экономичным из всех известных в настоящее время водных режимов прямоточных котлов без меди в тракте.

Таблица 1.3 - Качество воды котлов-утилизаторов на ТЭС с ПГУ

Вода Давление, МПа

<10 10.15 15. .20

Питательная рН25 8,5...9,7 > 8,5 8,5.9,7 > 8,5 8,5.9,7 > 8,5

Электропроводность, мкСм/см < 0,055 < 0,055

Концентрация, мкг/л:

кислород < 7 < 7 < 7

железо < 30 < 30 < 30

Медь < 20 < 10 < 5

гидразин > 10 > 10 > 10

Котловая Метод обработки Фосфатирова АВР Фосфатирова АВР Фосфатирован АВР

ние ние ие

Значение рН при 9,8.10,7 8,5.9,7 9,0.10 8,5..9,7 8,5..9,8 8,5..9,7

25° С

Электропроводность, мкСм/см < 40 < 6 < 15 < 2 < 6 < 2

Концентрация, мкг/дм3

хлорид < 10 < 2 < 2 < 1 < 2 < 1

фосфат 2,0..6,0 - 0,1..3,0 - 0,1..3,0

Кремниевая кислота < 0,3 < 0,2

Электропроводность Н-катионированной пробы. Примечание. АВР - аммиачный водный режим.

Другим обязательным требованием реализации кислородного режима является поддержание значения рН25 на уровне равном или более 7.0. В такой крайне малобуферной среде, как обессоленный турбинный конденсат, поддерживать значение рН точно на уровне 7,0 - задача крайне сложная, в связи с чем прибегают иногда к незначительному подщелачиванию среды аммиаком до 8,0-8,5. Добиваться более высоких значений рН просто нет смысла, так как на интенсивность коррозии или растворимость оксидов железа (пленки) это практически не оказывает влияния, а лишь нагружает конденсатор очистку и приводит к необходимости более частых регенераций её фильтров. Более жесткие требования предъявляются к содержанию в воде органических примесей. Это связано с тем, что при высоких температурах происходит их окисление, что приводит к образованию таких коррозионно-активных соединений, как ацетаты и формиаты, которые интенсифицируют процессы коррозии. Известно, что эти соединения концентрируются в жидких пленках, образующихся на поверхности турбинных лопаток в зоне фазового перехода от перегретого пара к насыщенному, приводя к снижению рН этих пленок и усилению коррозионных процессов, особенно в присутствии хлоридов и сульфатов [22]. Поэтому необходимо совершенствовать способы подготовки добавочной воды, которые позволяли бы максимально снижать содержание органических примесей в добавочной и питательной воде.

Наконец, концентрация кислорода в теплоносителе поддерживается, как правило, на уровне около 100 мкг/кг. В случае предварительной пассивации поверхностей контура (парокислородная продувка) может быть и ниже. Однако до сих пор обсуждаются вопросы, связанные с качеством питательной воды, особенно в периоды пуска оборудования, что приведено в таблице 1.4 [23].

Таблица 1.4 - Качество питательной воды в период пускапри кислородном ВХР.

Показатель Пуск, прогрев и начало циркуляции Повышение давления и температуры Номинальная нагрузка

Давление, МПа 15.20 > 20 15.20 > 20 15.20 > 20

Значение рН при 25° С 6,5...9,3

Удельная электропроводность *, мкСм/см < 0,5 (< 0,2) < 0,3 (< 0,2) < 0,2 (< 0,2)

Концентрация, мкг/дм3 :

кислород 20.500 (20.200) 20.500 (20.200) 20.200 (20.200)

железо < 100 (< 5) < 100 (< 5) < 30 (< 5)

медь < 20 (< 5) < 20 (< 5) < 10 (< 5)

кремниевая кислота < 30 (< 20) < 30 (< 20) < 30 (< 20)

* Электропроводность Н-катионированной пробы. Примечание. В скобках указаны рекомендуемые значения.

При переходе к этому ВХР по сравнению с гидразинно-аммиачным уменьшилось количество отложений на теплопередающих поверхностях, снизилась скорость коррозии конструкционных материалов, увеличилась продолжительность работы фильтров блочной обессоливающей установки. Одна из проблем организации ВХР на энергоблоках с барабанными котлами, которая существовала ранее и продолжает оставаться актуальной и в настоящее время, — образование отложений соединений меди в цилиндрах высокого давления (ЦВД) паровых турбин. Источником поступления меди в пароводяной тракт ТЭС могут являться подогреватели низкого давления и конденсаторы, изготовленные из сплавов меди. Возможно, что медь может поступать с присосами охлаждающей воды в конденсаторе в виде продуктов реакций хлорорганических соединений, которые не удаляются системой конденсатоочистки и разлагаются при высоких температурах. Поэтому в нормах по качеству воды и пара, разработанных специалистами EPRI и

других организаций, содержание меди рекомендуется поддерживать ниже 3

-5

мкг/дм , а для ТЭС с ПГУ все оборудование изготовлять из сплавов, не содержащих меди.

Если говорить о Российских энергоблоках с барабанными котлами мощностью до 200 МВт, самым распространенным водным режимом является гидразинно-аммиачный водный режим, применяемом там, где трубки конденсатора и ПНД выполнены из медьсодержащих сплавов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Айе Мин Латт, 2017 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Dooley R.B. Fossil plant cycle chemistry and availability problems // ESCOM/EPRI Cycle chemistry symposium. South Africa, 1994

2. Jonas O. MachemerL.Dooley B. EPRI ChemExpert: Cycle Chemistry Advisor for Fossil power Plants. Proc. Sixth Int. Conf. on Fossil Plant Cycle Chemistry.Columbus, Ohiojune 27-29, 2000.

3. Jonas O. Cost of "Corrosion and Scale" in Electric Utilities.Proc.FossilPlant.Water Chemistry Symposium.EPRY, PaloAlto, CA, Desember 1986.

4. EPRI Interium Consensus quidelines on fossil plant cycle Chemistry / D.M.Soposy, A.F.Aschoff, O.Jonas, B.Dooly. Report EPRI. 1991.

5. Воронов В. Н., Готовцев П.М., Сметанин Д. С. Построение комплекса тестирования методов диагностики водно-химического режима на базе системы мониторинга экспериментального стенда // Теплоэнергетика. 2007. № 7. С. 2—5.

6. Мартынова О.И., Вайнман А.Б. Некоторые проблемы при использовании на блоках СКД кислородных водно-химических режимов // Теплоэнергетика. — 1994. — №7 — С. 2—8.

7. Исследование влияния концентрации фосфатов в котловой во-де на электропроводность и рН / Т.П. Петрова, В.И. Кашинский, А.Е. Верховский и др. // Теплоэнергетика. 2007. № 7. С. 6—9.

8. Dooly В, McNaughton W. Appropriate controls for phosphate boiler water treatments to avoid acid phosphate corrosion and hydrogen damage //Power Plant Chemistry. 2001. Vol. 3. № 3.P. 127—134.

9. Verib G.J. Sodium to phosphate ratios // Power Plant Chemistry. 2002. Vol. 4. № 11.P. 687—690.

10. Петрова Т.И, Ермаков О.С, Иван Б.Ф, Амосова Э.Г, Мотовилова Н.Б. О поведении органических примесей в тракте тепловой электростанции с барабанными котлами. Теплоэнергетика №7. 1995. С. 20-24.

11. Silbert M.D., Zepine Z., Gilbert R. Organic matters in recirculating water systems of CANDU - PNH reactor. Report to IREQ, 1991.

12. Zepine Z„ Gilbert R., Quallet Z. Thermal Stability of Trihalo- metanes in steam - Condensate Cycles of Cander // PHWR Nuclear Power Plants J.Canadian of Chemical Engineering. 1992. P. 25-29.

13. Мартынова О.И, Петрова Т.И, Ермаков О.С, Зонов А.А. Поведение продуктов термолиза органических веществ в двухфазной области : кипящая вода - равновесный насыщенный пар // Теплоэнергетика № 6 1997. С. 8-11.

14. Мартынова О.И. Поведение органики и растворенной углекислоты в пароводяном тракте электростанций //Теплоэнергетика. 2002. №7. С. 30-34.

15. Совершенствование водно-химических режимов и химконтроля на тепловых электростанциях. Воронов В.Н., Петрова Т. И., доктора техн.наук. Теплоэнергетика № 7 2010. С. 2-6.

16. Svoboda R., Gabrielli F., Liebig E., Hens H, Sandmann H. Combined Cycle Power Plant Chemistry - Concepts and Field Experience. Proc. Sixth Int. Conference on Fossil Plant Cede Chemistry June 27-29, Columbus, EPRI, Palo Alto CA, USA, 2000.

17. Svoboda R., Gabrielli F., Hens H., Sandmann H. Combined Cycle Chemistry: Present and Next Generation Proc. Seventh Int. Conferece on Cycle Chemistry in Fossil Plants. June 3-5, 2003, Houston, TX. EPRI, PaloAlto, CA, USA, 2004.

18. Богачёв А.Ф. Хеламинный водно-химический режим котлов-утилизаторов парогазовых установок // Электрические станции. 2006. № 7. С. 33-36.

19. Правила технической эксплуатации (ПТЭ) электрических станций и сетей Российской Федерации / Минэнерго России. М.: СПО ОРГРЭС, 2003.

20. Мартынова О.И, Назаренко П.Н. Возможность использования в медьсодержащих пароводяных циклах восстановительного водородного водно-химического режима. Теплоэнергетика №7 1995. с. 2-6.

21. Колотыркин Я.М. Современное состояние теории пассивности металлов // Вестник АН СССР. 1977. - №7. - с.73

22. Effect of different chemistries on the concentration of impurities in the liquid film: experimental turbine tests / T.I. Petrova, O.A. Povarov, V.N. Semenov et al. // Power Plant Chemistry. 2000. Vol. 2. № 5.p. 280— 287

23. Essential of revised guideline: water conditioning and boiler in Japan / H. Takaku, V. Abe, M. Miyajima et al. // IAPWS meeting, 28 August — 3 September, 2007. P. 7.1—7.5.

24. Водно-химические режимы ТЭС и АЭС : учебное пособие / В.Н. Воронов, Т.И. Петрова; под ред. А.П. Пильщикова. - М: издательский дом МЭИ, 2009 с. 240.

25. Стырикович М.А., Марынова О.И. Процессы генерации пара на электростанциях энергии 1969 - 320с.

26. Воронов В.Н., Петрова Т.П., Назаренко П.Н. Математические модели и их использование в системах химико-технологического мониторинга электростанций // Теплоэнергетика. 2005. № 4. С. 51-53.

27. Водоподготовка и водно-химические режимы ТЭС. Цели и задачи // Сб. докл. Межд. научн.-техн. Конф., 21-23 мая 2013 г. - М.:ОАО «ВТИ», 2013. -260 с.

28. Гусева О.В., Рудакова Г.Я. и др. Разработка и исследования композиций на основе нейтрализующих аминов для ограничения коррозии конденсатно-

питательного тракта ТЭС. // Новое в российской электроэнергетике. 2012. № 2.

29. Паули В. К. Экспертная система контроля и оценки условий эксплуатации котлоагрегатов ТЭС // Теплоэнергетика. 1997. №5. с. 38-43.

30. Петрова Т.Н., Фурунжиева А. В. Использование хеламина на тепловых электростанциях с барабанными котлами // Энергосбережение и водоподготовка. 2004. № 1. с. 3-9.

31. Николаев П.А. Изучение влияния аминосодержащего реагента на коррозию сталей в жидкой среде при высоких температурах и в зоне фазового перехода паровых турбин: автореф. дисс. канд. М.: МЭИ, 2007.

32. Методические указания по коррекционной обработке аминами теплоносителя тепловых электростанций. РД 153-34.1-37.534 М. Изд. ВТИ 2002

33. Методические указания по проектированию автоматизированных систем оперативного химического контроля теплоносителя энергоблоков сверхкритического давления. РД 34.37.104.-88. М. ИЗД. ВТИ, 1988.

34. Живилова Л.М., Каплина В.Я., Князев В.Н. Автоматизация химического контроля и диагностики нарушений качества теплоносителя энергоблоков ТЭЦ-25 Мосэнерго на базе непрерывно действующих анализаторов и средств вычислительной техники// Электрическе стеции. 1994 № 4 с.15-17.

35. Паули В.К., Курс лекций для студентов, обучающихся по направленю "Теплоэнергетика". Москва Издательство МЭИ 2000. 88с.

36. Живилова Л.М., Назаренко П.Н. Автоматический химический контроль коррекционной обработки питательной воды и конденсата энергоблоков сверхкритического давления ТЭС аммиаком и гидразином // Теплоэнергетика. - 1976. - №1. - с.36-40.

37. Живилова Л.М., Назаренко П.Н. Автоматический химконтроль водного режима энергоблока 300 МВт // Теплоэнергетика. - 1971. - №9.

38. Живилова Л.М. Новая система автоматизации химического контроля водного режима ТЭС // Энергетик 1992. №7. с. 10-11.

39. Еремина Н.А. Совершенствование химконтроля и диагностики нарушений водно-химического режима барабанного котла высокого давления: Дис.канд. техн. наук / Еремина Н.А. - М., 2000, с. 102.

40. Исследование и математическое моделирование химико-технологических процессов водообработки на ТЭС: Дис.докт. техн. наук / Е.Н. Бушуев. -Иваново, 2010. - 359 с.

41. Живилова Л.М., Тарковский В.В. Система и средства автоматизации контроля водно-химического режима тепловых электростанций // Теплоэнергетика. 1998.-№7.- с. 14-19.

42. Мостофин A.A. Уточнение показаний кондуктометров с предвключенными Н-катионитовыми фильтрами // Электрические станции, 1974, №1, с.79-81.

43. Мартынова О.И., Петрова Т.И., Мамет В.А., Влияние кислорода и водорода на окислительно-восстановительный потенциал при температуре 25 °С // Теплоэнергетика. №3. 1976. с. 53-56.

44. Grrtuer E. Vortrag, gehaltenam Schweizerishen treffenf urchemie, ILMAC, 1968, S. 1- 8.

45. Nebe E. Die Messung von Redo potentilen and rH - W Kleines Handbuchuber die Potentiometrie, BDR, 1974.

46. Влияние кислорода и водорода на окислительно-восстановительный потенциал при температуре 25 с. Доктор Техн. Наук Мартынова О.И., кандидаты техн. наук Мамет В.А., Петрова Т.И., Самойлов Ю.Ф. МЭИ -НПО "Энергия" Мииэнерго СССР. 1976, с. 53-56.

47. Содержание водорода и кислорода в теплоносителе. канд.техн.наук Живилова Л.М., Инженеры Назаренко П.Н и Бучис С.В. Теплоэнергетика. 1973. с. 4

48. Маркин Г.П., Богословский В.Г. Контроль рН теплоносителя по удельной электропроводности // Энергетик, 1984, №4, с. 14.

49. Р. Бейтс Определение рН. Теория и практика. // Изд. «Химия». Л., 1972, 400 с.

50. РД 153-34.1-37.532.4-2001. Общие технические требования к системам химико-технологического мониторинга водно-химических режимов тепловых электростанций. М.: ЗАО "Энергетические технологии", 2002.

51. Родионов А.К., С.А. Каращук. Экспериментальные исследования влияния электропроводности среды на качество работы рН-метров // Теплоэнергетика. 2013.№ 7. С. 31—36.

52. Кострикин Ю.М. Опредение значений рН и рОН // Энергетик. 1992. №1. С. 29-30.

53. Живилова Л.М., Назаренко П.Н., Маркин Г.П. Автоматический контроль водно-химического режима ТЭС. М.: Энергия, 1973.

54. Опыт построения системы химико-технологического мониторинга паровых котлов ТГМ-96 с последующей интерграцией в АСУ ТП / П.Н. Назаренко, В.Н.Самаренко, О.Ф.Квасова, С.В.Невский// Теплоэнергетика. 2001. №4. С. 43-50.

55. Егошина О.В. Системы химико-технологического мониторинга // Учебное пособие. М.: Издательство МЭИ. - 2012. 48 с.

56. Воронов В.Н., Назаренко П.Н., Паули В.К. Некоторые принципы внедрения систем химико-технологического мониторинга на ТЭС // Теплоэнергетика. 1997. №6. С. 2-7.

57. Живилова Л.М., Рогацкин Б.С., Назаренко П.Н. Развитие автоматизированных систем контроля водного режима на тепловых электростанциях // Теплоэнергетика. 1977. №7. С.58-63.

58. Зенова Н.В. Химико-технологический мониторинг ТЭЦ-27 Мосэнерго // Электрические станции. 2002. №10. С. 31.

59. Егошина О.В. Разработка систем автоматического дозирования корректирующих реагентов и анализ водно-химических переходных процессов на ТЭС. Дис. канд. техн. наук - М., 2008, с. 177.

60. Ларин Б.М., Ларин А.Б. Новое в использовании измерений электропроводности и рН для контроля состояния водного режима паровых котлов ТЭС и котлов-утилизаторов ПГУ // Сб. докладов Межд. научн.-техн. конф., 21-23 мая 2013. - М.: ОАО «ВТИ», 2013. - с. 37-44.

61. Сметанин Д.С. Разработка и использование технологических алгоритмов в системах химико-технологического мониторинга водно- химических режимов тепловых электрических станций: Автореф. дис. канд. техн. наук. М.: МЭИ, 2005.

62. Воронов В.Н. Проблемы организации водно-химических режимов на тепловых электростанциях / В.Н. Воронов, Т.И. Петрова // Теплоэнергетика. 2002. №7. С.2-6.

63. Chemistry improvement of PP&L company IV conference EPRI, USA, P. 215222.

64. Егошина О.В., Воронов В.Н., Назаренко М.П. Современное состояние систем химико-технологического мониторинга на тепловых электростанциях на основе опыта «МЭИ - НПЦ Элемент» // Теплоэнергетика. 2014. Vol. 61. № 3. с. 214 -220

65. Мартынова О.И., Петрова Т.И. На IV международной конференции EPRI по водному режиму тепловых электростанций на органическом топливе (г. Атланта, США) // Теплоэнергетика.1995. № 11. С. 22-27.

66. Паули В.К. К оценке надежности работы энергетического оборудования // Теплоэнергетика. 1996. № 12. С. 37-41.

67. Clarkson D.O., Wigglesworth Р.Е. Cycle chemistry импровемент program at Public Service company of Colorado // EPRI, USA. P. 223-232.

68. Живилова Л.М., Максимов В.В., Мураховская Е.И. Автоматизация контроля и управления установками водоприготовления ВХР ТЭС // Теплоэнергетика. 1991. № 9. С. 42-47.

69. Готовцев П.М. Совершенствование водно-химических режимов электростанций с использованием технологических алгоритмов и пакета прикладных программ для.систем химико-технологического мониторинга // Автореф. на к.т.н.; М. МЭИ, 2008, 20 с.

70. Сметанин Д.С. Оптимизация работы систем химико-технологического мониторинга с помощью технологических алгоритмов // Теплоэнергетика. 2007. № 7. с. 20-24.

71. Ларин Б.М., Еремина Н.А. Расчет минерализации и концентрации аммиака и углекислоты в водах типа конденсата // Теплоэнергетика. 2000. №7. С. 10-14.

72. Егошина О.В., Воронов В.Н., Назаренко П.Н. Разработка автоматического регулирования дозирования гидразина в СХТМ // Теплоэнергетика. 2007. № 7. С. 25—27.

73. Воронов В.Н., Егошина О.В. Математическая модель распределения примесей по тракту энергоблока для систем химико-технолоического мониторинга // Новое в Российской энергетике. 2008. № 10. С. 28—33.

74. Готовцев П.М., Воронов В.Н., Сметании Д.С. Анализ состояния теплоносителя с помощью искусственных нейронных сетей // Теплоэнергетика. 2008. № 7. С. 15—20.

75. Эндрухина О.В., Воронов В.Н. Математическое моделирование водно-химического режима ТЭС в нестационарных условиях // Теплоэнергетика. №7. 2003. с. 63-66.

76. Немытов С.А. Диагностика и контроль эрозионно-коррозионного износа трубопроводов и теплообменного оборудования атомных электростанций. // Автореф. на . к.т.н. М.: ЭНИЦ. 2000, 20 с.

77. Глебов В.П. Аналитическое определение количества железоокисных отложений на внутренней поверхности труб котлов СКД // Теплоэнергетика. 1979. № 3. С. 55—73.

78. Серов Е.П., Третьяков Ю.М. Аналитическое изучение скорости образования отложений вдоль парогенерирующего канала //Теплоэнергетика. 1967. № 7.

79. Расчет показателей качества одного теплоносителя и оценка состояния ВХР барабанных котлов / Б.М. Ларин, А.Б. Ларин, Е.В.Козюлина, А.В.Колегов // Теплоэнергетика. 2012. № 7. С. 10-14.

80. Определение концентрации фосфатов в котловой воде путем измерении электропроводности / Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, Ю.Ю. Тихомирова, С.В. Киет// Теплоэнергетика. 2008. № 7. С. 21 -27.

81. Пат. РФ № 2168172. Способ контроля качества конденсата и питательной воды / Н А. Еремина, С.В. Киет, А Н. Коротков и др. // Изобретения 2002. № 12.

82. Пат. РФ № 2389014. Способ определения концентрации фосфатов в котловой воде барабанных энергетических котлов/ Б.М. Ларин, Е.Н. Бушуев, А.Б. Ларин, Н.А. Еремина. Зарегистрировано 10.05.2010.

83. Воробьев H.R Применение измерения электропроводности для характеристики химического состава природных вод/ Воробьев НИ. Л.:Изд-во AH СССР, 1963 - 144с.

84. Ларин Б.М. Технологическое обеспечение автоматического химического контроля и диагностики для установок обессоливания природной воды на ТЭС: Дис. докт. техн. наук / Б.М. Ларин. - Иваново, 1991. - 36 с.

85. Робинсон Р., Стокс Р. Растворы электролитов. Пер. с англ. 2 издания 1959 г. - М.: Иностранная литература, 1963. - 647 с.

86. Федосеев Б.С. Современное состояние водоподготовительных установок и водно-химических режимов ТЭС / Б.С. Федосеев // Теплоэнергетика. 2005. №7. С. 2-9.

87. Исследование коррозионно-механического повреждения труб горизонтальных сетевых подогревателей турбин Т-250/300-240 / A^. Вайнман и др // Теплоэнергетика. 1997. № 6. С. 17-22.

88. Bousquet // La Tribune du Cebedeav. 1978. № 410. P. 11- 26.

89. Харнед Г. Физическая химия растворов электролитов / Г. Харнед, Б. Оуэн. - М.: Изд-во иностр. Лит., 1952. - 625 с.

90. Копылов A.Q Водоподготовка в энергетике / A.Q Копылов, В.М. Лавылин, В.Ф. Очков - М.: Издательство МЭИ, 2003. - 310 с.

91. Электрофизические методы исследования свойства теплоносителей / Б.П. Голубев и др. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 184 с.

92. Lalleland M. Variation of the polarizability of noble gases with density / M. Lalleland, D. Vidal // J. Chem. Phys. 1977 Vol. 66. № 11. P. 76 - 80.

93. Мартынова О.И. Водно-химические режимы AЭС, системы их поддержания и контроля / О.И. Мартынова, A.Q Копылов. - М.: Энергоатомиздат. - 1983. - 96 с.

94. Кнорре Д.Г. Физическая химия / Д.Г. Кнорре, Л.Ф. Крылова, В.С. Музыкантов. - М.: Высшая школа, 1990 - 416 с.

95. Антропов Л.И. Теоретическая электрохимия / Л.И Анпропов. - М.: Химия, 1969. - 101 с.

96. Лурье Ю.Ю Справочник по аналитической химин / Ю.Ю. Лурье. - М.: Химия, 1971. - С. 105-107.

97. Справочник по свойствам, методам анализа и очистке / Л.А Кульский и др. - Киев: Наук. Думка, 1980. - 680 с.

98. Ларин Б.М. Физико-химические исследавания термолиза комплексонатов кальция и железа в водных растворах: Дис. канд. техн. наук / Б.М. Ларин. -М., 1974. - 155 с.

99. Козюлина Е.В. Совершенствование мониторинга и диагостики водно-химического режима конденсатно-питательного тракта на ТЭС: Автореф. дис. канд. техн. наук / Е.В. Козюлина. - Иваново, 2004. - 20 с.

100. Ротач В.Я. Теория автоматического управления: учебник для вузов, перераб. и доп. - М.: Издательский дом МЭИ, 2008. - 396 с.