Сущность метода ПВКО и П, этапы осуществления технологии

Внедрение ПВКОиП осуществляется после окончания монтажа и проведения пусконаладочных работ на основном и вспомогательном оборудовании энергоблока.

Сущность метода ПВКОиП заключается в том, что при дозировке кислорода в питательную воду и поддержании требуемых режимных параметров, удаляются продукты коррозии из пароводяного тракта котла, при этом на поверхности нагрева образовывается защитная оксидная пленка, что резко сокращает время ввода котла в эксплуатацию и повышает защиту металла от коррозии на длительный период работы и при простое оборудования. Исходя из этого, возможно проводить ПВКОиП труб поверхностей нагрева и паропроводов в процессе первой растопки после окончания монтажа котла, используя штатную схему. По данной технологии экономайзерный и парообразующий тракты котла обрабатываются горячей питательной водой и пароводяной смесью, в которую по специальной схеме дозируется газообразный кислород с концентрацией 1,5…2,5 г/кг. Пароперегреватель острого пара, промежуточный пароперегреватель и главные паропроводы очищаются собственным паром, при пуске котла.

ПВКОиП проводится на растопочном топливе на 30…40%-ой нагрузке котла, на которую рассчитывается пусковая схема, и совмещается с продувкой главных паропроводов и паровым опробованием котла

Эффективность очистки методом ПВКОиП составляет 70…75%.

Теоретической основой ПВКОиП является следующее. При окислении металла, из которого изготавливается котельное и другое энергетическое оборудование, перегретым паром или горячей водой происходит прямое образование защитной пленки магнетита по уравнению:

3Fe+4H₂O→Fe₃O₄+4H₂ (4.1)

Эта реакция протекает преимущественно в области температур более 200°С при отсутствии на стенках труб наносных отложений. При этом образование защитной пленки очень сильно зависит от температуры среды. В области более низких температур для протекания этой реакции необходим определенный окислительно-восстановительный потенциал.

Этот потенциал определяется главным образом концентрацией кислорода. Путем повышения концентрации кислорода,можно существенно повысить скорость реакции образования магнетита. При этом реакция будет протекать по уравнению:

3Fe+20₂→Fe₃0₄ (4.2)

Очевидно, что чем чище исходная перед пассивацией поверхность металла, тем более стойкой будет образованная на ее поверхности магнетитовая пленка. В составе загрязнений, прочно связанных с поверхностью труб, включены, как правило, окислы железа - FeO. Реакция очистки труб при проведении ПВКОиП описывается следующим уравнением:

4FeO+O₂→2Fe₂O₃ (4.3)

В момент изменения фазового состава прочность отложений нарушается и скоростным динамическим потоком среды происходит их удаление. На очищенной поверхности под действием кислорода и высоких температур образуется защитная магнетитовая пленка.

Многочисленные исследования в области механизмов повреждения котельных труб с водяной стороны показывают, что они происходят из-за механического, химического и теплового разрушения образовавшейся защитной пленки. Качественная оксидная пленка нейтрализует такие повреждающие факторы, как кислотно-фосфатная коррозия, воздействие кислоты при химической очистке, щелочная коррозия, водородное охрупчивание, термическая усталость и др. Работы ВТИ в этой области убедительно доказывают что окислительные пленки, полученные при проведении ПВКОиП, обладают наибольшей стойкостью и наилучшим образом защищают металл от перечисленных повреждающих факторов

В процессе внедрения технологии ПВКОиП на энергоблоках и отдельных котлах многих электростанций были разработаны новые приемы и методы интенсификацииокислительной очистки пароводяного тракта энергоблока. Они основываются на переводе в состояние пароводяной смеси воды и пара в испарительной и перегревательной частях котла. Такой перевод осуществляется с максимальной скоростью изменения температуры, допускаемой оборудованием. Окончание очистки характеризуется отсутствием «всплеска» загрязненности после очищаемого тракта.

Эффективность очистки при применении двухфазной среды и температурных колебаний возрастает за счет следующих факторов:

- рост линейной и массовой скорости потока с переводом среды в пароводяную смесь с влажностью до 50%, вследствие образования вспененного или кольцевого режима течения, при котором вода в пристенной зоне разгоняется в несколько раз паром, движущимся в центральной части трубы;

- появление различия линейных коэффициентов расширения металла труб поверхностей нагрева, и отложений при резком изменении температуры, что приводит к разрушению связи частиц с металлом;

- эффект от динамического и теплового воздействия наиболее полно проявляется при резких сменах направления движения среды на противоположное (обратный ход).

Интенсифицированный метод ПВКОиП может быть применим при исходной загрязненности труб окислами железа более 300 г/м². Эффективность интенсифицированной технологии очистки составляет до 85%.

Пароперегреватели котлов очищаются парокислородным способом собственным паром с использованием пароводяной смеси и динамическими колебаниями течения среды с последующей пассивацией перегретым паром.

Для выполнения требований по чистоте пара перед турбиной, которые предъявляют изготовители паровых турбин, подача пара в турбину разрешается только после проведения успешной продувки пароперегревателей котла и главных паропроводов на специальное полированное зеркало, устанавливаемое в сбросных трубопроводах в атмосферу.

в период с 01 декабря по 03 декабря 2014 г. была проведена скоростная водяная промывка питательных трубопроводов помимо и через ПВД, испарительных поверхностей нагрева тракта до ВЗ, пароперегревательных поверхностей ВД и паропроводов острого пара котла П-57-3Р ст. №2

Этапы осуществления технологии

Этап-1

Проводится скоростная водная промывка ПТНом питательного тракта, тракта котла до ВЗ со сбросом воды из встроенного сепаратора в растопочный расширитель (Р-20) и далее в цирк. водовод. Затем проводится скоростная промывка тракта после ВЗ со сбросом воды через ПСБУ в конденсатор.

Промывка выполняется химически обессоленной водой (ХОВ) питательным турбонасосом (ПТН) с расходом ~1500…2000 т/ч, до срабатывания воды в деаэраторе. Промывки повторяются 2…3 раза до осветления сбросной воды.

Цель «Этапа-1» – удаление из трактов крупных инородных частиц (грат, посторонние предметы, окалина, песок и пр.), водорастворимых отложений и проведение обезжиривание.

Ожидаемая эффективность очистки труб поверхностей нагрева составит не менее 25…30%.

По окончанию промывки производится демонтаж временной схемы, (кроме схемы продувки главных паропроводов), восстановление штатной схемы (расходомерные устройства, регулирующие клапаны) и проведение инспекторского гидравлического испытания первичного тракта котла. Далее выполняется подготовка к первому пуску с проведением ПВКОиП и парового опробования котла.

Этап II

Включает собственно окислительную очистку пароводяного тракта котла и главных паропроводов энергоблока.

Пуск котла, проведение горячей отмывки тракта до ВЗ и выход на режим ПВКОиП.

При пуске и работе котла на 30…40%-ой нагрузке:

- проведение окислительной очистки внутренних поверхностей труб питательно-экономайзерного, испарительного и пароперегревательных трактов котла, включая ПВД по водяной и паровой стороне;

- на заключительной стадии очистки проведение скоростных продувок первичного и вторичного пароперегревателей и главных паропроводов с глубокой пассивацией всего обрабатываемого пароводяного тракта.

Цель «Этапа-II» – выполнение заключительной стадии очистки всего обрабатываемого пароводяного тракта энергоблока с получением требуемой нормативной загрязненности труб поверхностей нагрева, достижение необходимой чистоты (качества) пара с контролем на полированное «зеркало» и создание на всей поверхности обработанного тракта стойкой защитной магнетитовой пленки.

Внедрение Этапа-2 проводится при первых пусках котлоагрегата и работе его на мазуте.

Непосредственно перед растопкой при заполнении котла проводится скоростная водная промывка питательного трубопровода, включая ПВД, и тракта котла до ВЗ, со сбросом воды из встроенного сепаратора (ВС) в растопочный расширитель (Р-20) и далее в цирк. водовод. Промывка производится по штатной схеме питательным турбонасосом с расходом питательной воды 1500 т/ч. Питательная вода подогревается в деаэраторе паром от КСН до температуры 155…160 ºС. Промывка ведется с пропуском воды через один поток тракта до ВЗ, до срабатывания воды в деаэраторе или в конденсаторе, затем после накопления воды – через второй поток тракта до ВЗ. Промывка повторяется 2…3 раза до осветления сбросной воды и прекращения заноса сит тонкой очистки на входе КЭН.

Пуск котла производится в соответствии с инструкцией по эксплуатации котла. После розжига растопочных горелок расход топлива устанавливается, исходя из повышения температуры среды до ВЗ на уровне 180…220 ºС. «Горячая» промывка ведется по потокам с растопочным расходом ~ 250 т/ч на поток до стабилизации анализов сбросной воды и содержания железа не более 500 мкг/л.

Вода из встроенного сепаратора через сбрасывается в растопочный расширитель Р-20 и далее в цирк. водовод. Образовавшийся в расширителе пар подается в деаэратор для максимально возможного подогрева питательной воды.

Пар из встроенного сепаратора поступает в пароперегреватель высокого давления и далее по паропроводу острого пара через временный сбросной трубопровод Ду400 в атмосферу через выхлопные трубопроводы. Проводится предварительная продувка первичного пароперегревателя и паропровода острого пара в течение 1 часа. Затем открывается задвижка на временном трубопроводе в ХПП и закрывается задвижка на сбросном трубопроводе острого пара, и далее пар поступает во вторичный тракт.

Пройдя вторичный пароперегреватель, пар сбрасывается через сбросные трубопроводы ГПП в атмосферу через выхлопной трубопровод.

Пароводокислородная очистка котла и паропроводов.

Увеличивается расход топлива на котел для повышения температуры среды до ВЗ. При температуре среды до ВЗ ~ 250 ºС начинается подача кислорода во всасывающий трубопровод ПТН, из расчета поддержания концентрации кислорода в воде 1,5…2,5 г/кг (расход питательной воды ~ 500…660 т/ч). Контроль за анализом сбросной воды – по Fe, SiO₂ и общей жесткости.

По мере роста давления пара во вторичном пароперегревателе, пар из ХПП поступает через II отбор в ПВД-8. повышая температуру питательной воды до 170…190 ºС, что необходимо для обработки экономайзера и экранов НРЧ котла.

При стабилизации содержания железа в сбросной воде из встроенных сепараторов, увеличить расход топлива и повысить температуру среды перед ВЗ до 280…300 ºС. Давление среды до ВЗ поддерживается близким к номинальному. Вода из встроенного сепаратора сбрасывается в Р-20 и далее в цирк. водовод, а пар из Р-20 отводится в деаэратор.

Давление в первичном пароперегревателе поддерживается 45…55 кгс/см² частичным прикрытием временной задвижки на сбросе пара в ХПП. Давление в промперегревателе поддерживается 18…20 кгс/см² частичным прикрытием задвижки на сбросном трубопроводе из паропроводов ГПП.

Впрысками в первичный и вторичный пароперегреватели температура пара поддерживается на уровне 350…400 ºС. Промывка и продувка в этом режиме ведется до стабилизации анализов в сбросной среде.

После стабилизации содержания железа в сбросной воде из встроенного сепаратора (ВС), приступить к интенсификации очистки испарительного тракта до ВЗ путем изменения давлений и температур. Весь цикл переменных режимов может повторяться несколько раз (~ 2…3 раза) в зависимости от выноса железа в сбросной среде.

Дальнейшим включением форсунок поднять температуру перед ВЗ до 370…380 ºС, что необходимо для обеспечения пассивации металла по высшей категории коррозионной стойкости. Для интенсификации очистки тракта до ВЗ снизить давление в нем до 150…160 кгс/см². Одновременно, примерно вдвое, снизить расход топлива и увеличить расход питательной воды на поток до 500…660 т/ч. По истечении 5÷10 минут работы на этом режиме, восстановить исходный режим.

Указанные циклы изменения режимов повторять до тех пор, пока не прекратится интенсификация выноса окислов железа в сбросной среде из ВС и значение Fe в пробе будет < 50 мкг/кг.

Во время циклической обработки тракта до ВЗ прикрытием клапана Д-2 и открытием впрысков пар в пароперегревателе поддерживается в состоянии пароводяной смеси. При этом, воздействуя на сбросные задвижки, периодически изменять давление за котлом на 30…40 кгс/см² до тех пор, пока не прекратятся всплески выноса загрязнений из перегревателя (по прозрачности отбираемой пробы).

Дальнейшим увеличением расхода топлива вывести котел на прямоточный режим, поддерживая давление в тракте до ВЗ номинальным и полным закрытием клапана Д-2. На этом завершается пассивация тракта до ВЗ.

Пароводокислородная пассивация тракта и скоростная паровая продувка первичного пароперегревателя, паропроводов острого пара, промперегревателя и паропроводов промперегрева.

Расход топлива увеличивается исходя из повышения температуры перед ВЗ до 380…390 ºС. Клапанами впрысков температура пара в первичном и вторичном пароперегревателе поддерживается 350…400 ºС.

Для повышения эффективности продувки необходимо максимально снизить давление в первичном пароперегревателе за счет полного открытия штатных сбросных устройств ПСБУ, ИПК ОП, временные задвижки на сбросных трубопроводах острого пара в трубопровод ХПП и задвижки на сбросных трубопроводах из паропроводов ГПП. Время продувки ~ 1÷2 часа.

Далее для продувки паропроводов острого пара закрываются ИПК ОП и продувка производится в течение ~30 минут.

Затем закрываются ПСБУ, временные задвижки на сбросных трубопроводах острого пара в атмосферу и открываются задвижки на временном трубопроводе подвода пара в ХПП. При этом весь пар направляется в промперегреватель. Открываются задвижки на сбросных трубопроводах ГПП. Потоки вторичного пароперегревателя продуваются поочередно, путем попеременного переключения задвижек, при этом через каждый поток промперегревателя пропускается двойной расход пара с помощью временного трубопровода Ду500. Каждый поток продувается в течение не менее 1 часа.

В течение всего периода пассивации кислород дозируется в трубопровод питательной воды.

Заключительная (контрольная) продувка выполняется на 30%-ой нагрузке в течение 4÷5 часов. Содержание железа по окончанию обработки должно быть не более 50 мкг/кг.

На заключительной стадии внедрения ПВКОиП давление в котле повышается до величины опробования и настройки предохранительных клапанов острого пара. После настройки клапанов котел останавливается.

Проводятся вырезки образцов труб в тех же местах, где определялась исходная загрязненность.

Таблица 4.6.

Оценка загрязненности внутренних поверхностей труб до и после очистки

Наименование образца	Удельная загрязненность, г/м2
до	после
НРЧ-2 н.А-1, 3 панель, тр. 26 (тр 25)	173,2	154,62
СРЧ-2 н.А-2, 1 панель, тр. 54 (тр. 53)	29,3	15,9
ВРЧ н.А-2, боковая панель, тр. 3 (тр.2)	129,4	29,8
ШПП-1 н.А-1, 9 ширма, тр.2 (тр.1)	9,1	5,82
КПП н.А-1, 57 панель, тр.1 (тр.2)	13,3	6,46
ДЭ н.А-1, 1 панель, тр.46 (тр.45)	37,4	21,38
КВПП-2 н.А-1, 56 панель тр.1 (тр.2)	7,23	1,71

По результатам проверки защитных свойств оксидной пленки образцов поверхностей нагрева котла П-57-3Р степень коррозионной устойчивости оценена как высшая (протокол от 28.01.2015)