Защита внутренних поверхностей нагрева барабанных котлов энергоблоков 200 МВт

 

Сохранение работоспособности генерирующих мощностей, снижение производственных затрат – это результат обеспечения надежности и продления срока эксплуатации поверхностей нагрева барабанного котла энергоблока 200 МВт за счет внедрения технологии коррозионной защиты и очистки металлов внутренних поверхностей пароводяных трактов энергоблока с применением пленкообразующего амина ОДАКОН (ТУ У 24.6-13500490-001:2011) в период его эксплуатации

 

Финансовые затраты при одном аварийном останове энергоблока 200 МВт в 3,5-4 раза превышают годовые затраты на внедрение технологии по применению ОДАКОН.

 

РЕФЕРЕНЦИЯ

Ежегодная химическая очистка, пассивация (консервация) внутренней поверхности нагрева котлов, проточной части турбин и др. элементов пароводяных трактов энергоблоков 300 МВт ДТЭК Зуевской ТЭС в течение более чем 10-ти лет на основе применения пленкообразующего амина ОДАКОН (ТУ У 24.6-13500490-001:2011) дало следующие результаты:

 

  • отсутствует занос проточной части турбин;
  • практически нет аварийных повреждений поверхностей нагрева котла по причине стояночной коррозии и из-за наличия накипи;
  • имеет место уменьшение концентрации железа в конденсате турбин при работе энергоблока в штатном режиме с 19 до 10 мкг/дм3, что свидетельствует о снижении коррозионных процессов в пароводяных трактах энергоблока в целом;
  • фильтроцикл фильтров (ФСД) БОУ увеличился в 2-3 раза;
  • удельная загрязненность поверхностей нагрева котла уменьшилась: на НРЧ – с 100-280 до 40-180 г/м2; на КППНД – с 180-340 до 64-190 г/м2;
  • уменьшение времени выхода показателей водно-химического режима на нормативные значения в пусковых режимах с 20-46 часов до 6-8 часов.

 

ПРИМЕЧАНИЕ: Технология основана на использовании пленкообразующего амина ОДАКОН (ТУ У 24.6-13500490-001:2011). Физико-химический процесс сорбции поверхностно-активного амина ОДАКОН, который, проникая через отложения на поверхности металла, формирует сплошную молекулярную защитную пленку, предохраняющую металл от воздействия кислорода, углекислоты и других коррозионно-агрессивных веществ. Практически полностью подавляются все виды стояночной коррозии оборудования в условиях влажно-воздушной среды и под слоем воды. «Залечиваются» микротрещины и коррозионные язвы, то есть реагент проникает в микротрещины и выводит коррозионно-агрессивные элементы. При использовании других способов обработки металла удаление из микротрещин коррозионно-агрессивных элементов практически невозможно.

Технология также обеспечивает частичную химическую очистку поверхностей от накипи (отложений).

Для ввода ОДАКОН используется штатная схема работы оборудования, т.е. ввод реагента может производится на работающем оборудовании в эксплуатационном режиме.

 

 

ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ АВАРИЙНОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ ТРУБ БАРАБАННОГО КОТЛА ЭНЕРГОБЛОКОВ 200 МВт,  

т.е. повреждения до наступления расчетного срока работы (100 тыс. ч, около 14 лет):

 

Причины повреждения труб котлов ТП-100, ТГМ-104 и их модификаций хорошо изучены и подтверждены испытаниями и опытом эксплуатации, и давно стали классикой и не подлежат сомнению. Другими словами — при соблюдении технических условий по эксплуатации котлов будет обеспечена безаварийная и надежная работа поверхностей нагрева.

 

Однако практически обеспечить требуемые технические условия не всегда возможно и зачастую по объективным причинам.

 

Одной из основных причин аварийного повреждения труб является накипь, которая приводит к увеличению температуры металла сверх расчетных значений, разрушению защитных пленок внутренней поверхности труб, образованию коррозии, и соответственно к снижению прочности стали и к аварийному повреждению труб.

 

ssЭкспериментально подтверждено, что в эксплуатационных условиях отложения окислов железа уже при толщине слоя 0,4мм и более (Рис. 1а), хотя и обладающих большей теплопроводностью, чем кальциевые и другие накипи, приводит к критическому снижению коэффициента теплоотдачи от металла к рабочей среде и к превышению допустимой температуры металла (Рис. 1 в).

 

Накипь приводит не только к превышению допустимой температуры стенки труб, но и способствует термическому разрушению защитных пленок внутренней поверхности труб, появлению микротрещин и сколов, особенно интенсивно это происходит при переменных режимах работы котла. Определено (по ВТИ), что в микротрещины попадают легкорастворимые в воде соли, концентрация которых легко достигает предела растворимости при испарении воды в граничном слое, а это приводит к развитию пароводяной коррозии в виде бороздок и язв (Рис. 2).

 

aaПрирода образования накипи изучена, и ее образование предотвратить в эксплуатационных условиях практически невозможно даже при абсолютном соблюдении водно-химического режима.

 

Толщина слоя окислов железа в условиях эксплуатации постоянно растет (особенно это относится к экранам топки котла) в результате попадания в котлы продуктов стояночной коррозии не только самого котла, но и мельчайших частиц окислов железа и меди, возникших в результате стояночной коррозии подогревателей, трубопроводов отборов и конденсатно-питательного тракта и др. элементов пароводяных трактов энергоблока, площадь поверхности которых по своим размерам не уступает площади котла.

 

Хорошо известно, что постоянная и периодическая продувки котла не дают 100 % эффекта по удалению продуктов стояночной коррозии, в этой связи последние накапливаются в котловой воде во взвешенном состоянии и отлагаются в основном на внутренней поверхности экранных труб, образуя накипь.

 

Таким образом, один из основных механизмов снижения прочности стали поверхностей нагрева котла, представляет собой следующее: образование накипи - превышение допустимой температуры стенки труб — термическое повреждение защитной пленки металла с образованием микротрещин и сколов (или термическое аварийное повреждение труб) – коррозия металла – аварийное повреждение труб.

 

Внедрение технологии по химической очистке, пассивации (консервации) внутренних поверхностей нагрева котла, оборудования и трубопроводов пароводяных трактов энергоблоков, проточной части турбины на основе применения пленкообразующего амина ОДАКОН (ТУ У 24.6-13500490-001:2011) предотвратит образование накипи. Позволит «залечивать» микротрещины и коррозионные язвы, т. е. реагент, проникая в микротрещины, выводит коррозионно-агрессивные элементы и обеспечивает защиту металла от коррозии в любых формах ее проявления как при работе энергоблока 200 МВт в штатном режиме, так и при простоях.