ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Задачи организации водных режимов ТЭС из "Водный режим и химический контроль на ТЭС Издание 2" Изменения температуры и давления НгО, сопровождающиеся изменением теплофизических и физико-химических свойств пара и воды, обусловливают особенности поведения примесей на разных участках пароводяного тракта ТЭС. Если бы в рабочей среде, циркулирующей в основном и теплофикационном контурах, а также в системах охлаждения турбин, не было никаких примесей, многие затруднения в работе паротурбинных станций не возникали бы. Так, отпали бы полностью затруднения, связанные с образованием на поверхностях, соприкасающихся с паром и водой, твердых отложений, содержащих соли кальция, магния, натрия и свободную кремнекислоту. Из опыта эксплуатации ТЭС известно, что солевые отложения в больших или меньших количествах могут образовываться на поверхностях нагрева котлов, в пароперегревателях, на лопатках турбин, а также на трубках конденсаторов со стороны охлаждающей воды. Трудноудаляемые отложения кремне-кислоты встречаются главным образом в проточной части турбин. При отсутствии в рабочей среде таких примесей, как Ог и СОг, уменьшилось бы образование отложений, содержащих окислы железа и меди. Такого вида отложения встречаются в котлах, пароперегревателях, турбинах, подогревателях высокого давления и другой теплообменной аппаратуре. [c.20] При повреждении хотя бы одной трубки пароперегревателя или экранной трубы приходится внепланово останавливать котел. К тем же последствиям приводят коррозионные повреждения металла со стороны рабочей среды. На останов, расхолаживание, удаление поврежденного участка, замену его новым и повторный пуск котла требуется значительное время. Чем больше единичная мощность агрегата, тем значительнее экономический ущерб, наносимый его внеплановыми остановами. Чтобы предотвратить их, нужно создавать условия, препятствующие как образованию отложений, так и коррозии металла. Поскольку речь идет о процессах, протекающих со стороны рабочей среды, создание таких условий требует воздействия на ее состав, или, как принято говорить, требует соответствующей организации водно-химического режима котла. [c.21] Отложения, образующиеся в проточной части турбин, как правило, не вызывают аварийных остановов этих агрегатов, но оказывают существенное влияние на экономичность их работы. При накапливании отложений происходит снижение относительного внутреннего КПД турбины, возникает шероховатость поверхности лопаточного аппарата, уменьшаются про.ходные сечения для пара и в результате падает мощность турбины, сокращается подача энергии потребителям. Уже при небольших количествах отложений в турбинах ощутимо уменьшаются их КПД. Так, снижение КПД на 1—2 % наблюдалось у конденсационных турбин мощностью 100 МВт при накапливании всего 1 кг отложений в их проточной. части. У турбин мощностью 300 МВт при накап.тавании 1 кг отложений КПД снижался примерно на 0,5—1,0 %. [c.21] Источником образования отложений в турбинах являются примеси, содержащиеся в поступающем паре. Чем выше его качество, т. е. чем меньше в паре примесей, образующих твердые отложения на лопатках турбины, тем ближе ее КПД и мощность к расчетным значениям. Следовательно, для обеспечения экономичной работы необходимо, чтобы по содержанию отдельных примесей перегретый пар отвечал определенным требованиям. Это в свою очередь связано с выполнением ряда требований к качеству питательной воды котлов уже не из условий предотвращения отложений в самих котлах, а из условий получения чистого пара для предотвращения отложений в турбинах. [c.22] Присутствие ряда примесей в паре и воде, безразличных в отношении образования отложений в котлах и турбинах, таких, например, как растворенные газы, нитраты и нитриты, является тем не менее нежелательным, потому что они обусловливают или интенсифицируют процессы коррозии металлов, соприкасающихся с рабочей средой. Предупреждение коррозионных разрушений оборудования, уменьшение степени загрязнения пара и воды продуктами коррозии, уменьшение в котлах и турбинах отложений, содержащих окислы металлов, — эти задачи отрю-сятся к организации водно-химического режима всей станции в целом, поскольку практически все участки пароводяного тракта в той или иной мере подвержены коррозии. [c.22] общими задачами организации водно-химических режимов на ТЭС являются предотвращение образования отложений на поверхностях основных (котел, турбина, конденсатор) и вспомогательных агрегатов, соприкасающихся с рабочей средой, и уменьшение коррозии конструкционных материалов на всех участках пароводяного тракта, с тем чтобы была обеспечена бесперебойная, надежная и экономичная работа оборудования. [c.22] Требования к водно-химическим режимам паротурбинных электростанций находят свое выражение в нормировании содержания различных примесей в паре и воде основного цикла ТЭС, в водах тепловой сети и системы охлаждения конденсаторов турбин. Для основного цикла устанавливаются нормы качества пара, поступающего в турбину, конденсата, добавочной и питательной воды котлов. Для теплофикационного цикла устанавливаются нормы добавочной и сетевой воды, для системы охлаждения — нормы охлаждающей воды. Рассмотрение организации водного режима по отдельным участкам пароводяного тракта ТЭС позволяет учесть особенности поведения примесей на всех этих участках, а также выявить влияние и взаимозависимость водных режимов отдельных агрегатов и таким образом установить совокупность всех вопросов, характеризующих водный режим станции в целом. [c.22] Все чистые металлы в твердом состоянии имеют кристаллическое строение с кубическими, гексагональными и другими атомными решетками (рис. 1.1). Объемно-дентри-рованную кубическую решетку имеют а-железо (чистое железо при тв пературе ниже 991 °С), хром, молибден, вольфрам, гранецентрированную кубическую решетку — 7-железо (чистое железо при температурах от 911 до 1392 °С), алюминий, медь, никель, свинец, гексагональную решетку— цинк, магний, титан. [c.23] Технический металл, например котельная сталь, — это не отдельные кристаллы правильной формы, а сложный конгломерат множества отдельных кристалликов (их называют кристаллитами), имеющих искажения в кристаллической решетке и различную кристаллографическую ориентацию. [c.24] Под коррозией металла понимают постепенное его разрушение, которое происходит в результате химического или электрохимического воздействия внешней среды. Так как внешняя среда соприкасается с металлом у его поверхности, то все виды коррозионных повреждений начинаются с поверхности. [c.24] Термин коррозия берет начало от латинского слова соггодеге (разъедать). Коррозионные разрушения по виду достаточно разнообразны. Принято подразделять коррозию на сплошную (общую) и местную (локальную). [c.24] Сплошная коррозия распространяется на всю поверхность, разрушая металл в глубину более или менее равномерно. Неравномерность может проявляться некоторыми колебаниями глубины сплошного повреждения или избирательным удалением из сплава одного компонента. [c.24] Местная коррозия охватывает лишь отдельные участки поверхности, остальная поверхность металла при этом не затрагивается повреждениями. Выделяют следующие основные виды местной коррозии коррозия пятнами — местная коррозия в виде отдельных пятен относительно больших размеров по площади, но небольшой глубины язвенная коррозия — коррозия островными участками меньших размеров, чем при коррозии пятнами, но значительно большей глубины точечная коррозия — местная коррозия в виде точечных поражений межкристаллитная коррозия — местная коррозия, распространяющаяся по границам кристаллитов (зерен) металла при транскристаллитной коррозии трещина может не только распространяться по границам зерен, но и перерезать тело кристаллита. [c.24] Схематично виды коррозионных разрушений показаны на рис. 1.2. [c.24] Организация водно-химических режимов паротурбинных электростанций должна принимать во внимание коррозию всех поверхностей оборудования, соприкасающихся с паром и водой. Вопросы коррозии поверхностей металла, соприкасающихся с топочными и дымовыми газами, мазутом и другими средами, при большой их значимости для сохранности и увеличения срока службы отдельных элементов оборудования ТЭС непосредственного отношения к водному режиму не имеют и поэтому в дальнейшем не упоминаются. [c.25] По механизму коррозионного процесса выделяют химическую и электрохимическую коррозию. Последняя сопровождается возникновением электрического тока. [c.25] По условиям протекания коррозионного процесса разли чают атмосферную коррозию, протекающую под действием атмосферных, а также влажных газов, газовую, обусловленную взаимодействием металла с различными газами — кислородом, хлором и т, д. — при высоких температурах, коррозию в электролитах, в большинстве случаев протекающую в водных растворах и в зависимости от их состава подразделяющуюся на кислотную, щелочную и солевую. При контакте металлов, имеющих разные стационарные потенциалы в данном электролите, возникает контактная коррозия, а при одновременном воздействии коррозионной среды и постоянных или переменных механических напряжений — коррозия под напряжением. Понижение предела усталости металла, возникающее при одновременном воздействии переменных растягивающих напряжений и коррозионной среды, называют коррозионной усталостью. Кроме того, различают еще коррозионное растрескивание металла,, возникающее при одновременном воздействии коррозионной среды и внешних или внутренних механических растягивающих напряжений. Этот вид разрушений характеризуется образованием транскристаллитных или межкристал-литных трещин. Под влиянием жизнедеятельности микроорганизмов возникает также биокоррозия. Разрушение металла от коррозии при одновременном ударном действии внешней среды называют кавитационной эрозией. Без участия коррозионного воздействия среды эрозия протекает как процесс только механического износа металла. Многие из перечисленных условий возникновения и развития коррозионных процессов встречаются и в пароводяных трактах ТЭС. [c.26] Теплоэнергетическое оборудование выполняют из различных конструкционных материалов. Участки основного и теплофикационного циклов, а также системы охлаждения различаются не только конструкционными материалами, но и температурой, давлением и составом примесей пара и воды. Вместе с тем каждый из участков характеризуется довольно устойчивыми параметрами и качеством рабочей среды. Соответственно этим обстоятельствам при всем разнообразии видов коррозии на отдельных участках пароводяного тракта преобладают те или иные виды коррозии. Меры борьбы, естественно, направляются в первую очередь против преобладающего вида коррозии. Часто решающим фактором при выборе конструкционного материала для того или иного участка пароводяного тракта ТЭС является коррозионная стойкость металла в данной рабочей среде. [c.26] С позиций организации водного режима ТЭС наибольшее значение имеет химическая коррозия металлов с образованием кислородных соединений. Для железа, меди, алюминия, хрома, никеля и других технически важных металлов в воздушной среде (в атмосфере) металлическое состояние является термодинамически неустойчивым. За исключением золота, платины, иридия, серебра и палладия, все металлы в присутствии кислорода подвергаются окислению, покрываясь окисной пленкой. Ее свойства оказывают решающее влияние на развитие химической коррозии. Очень важно, будет первичный слой продуктов коррозии сплошным или пористым. Для того чтобы образующиеся окислы могли закрыть всю окисляющуюся поверхность, необходимо, чтобы объем получившихся окислов был больше объема окислившегося металла (Уок 1 ме). Соотношение объемов окисла и исходного металла для некоторых из них приведено в табл. 1.1. [c.27] Помимо сплошности первоначально образующегося слоя окислов на защитные свойства окисных пленок оказывают влияние и другие факторы. Большое значение имеет соответствие между кристаллическими структурами образующихся окислов и металла. Чем больше различия между этими структурами, тем большие напряжения возникают в соприкасающихся кристаллических решетках металла и окисла. Накопление в растущей пленке остаточных внутренних напряжений приводит к механическому ее разрушению (вспучиванию, отслаиванию, растрескиванию). Когда объем окислов намного больше объема окислившегося металла (Уок ме), в окисной пленке возникают напряжения сжатия. У вольфрама, имеющего соотношение ок Уме=3,35, условие получения сплошной пленки окислов выполняется. Однако большая разница в объемах окисла Оз и металла обусловливает возникновение значительных внутренних напряжений. В результате окисная пленка на вольфраме получается очень хрупкой, со слабыми защитными свойствами. Предпосылкой высоких защитных свойств пленки является малая электропроводность образующихся окислов. Большая стойкость алюминия к окислению кислородом объясняется низким значением электропроводности АЬОз, которая при 1000°С равна 10 Ом Х Хсм- . При относительно высокой электропроводности окислов возможно образование пленок с хорошими защитными свойствами в связи с решающим влиянием других факторов. Например, удельная электропроводность СггОз больше, чем у N 0, почти в 10 раз, в то же время защитные свойства у окислов хрома выше, чем у окислов никеля. [c.28] Вернуться к основной статье