Согласно Правилам технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации для турбоустановок со щелочным водным режимом, получающим пар от прямоточных или барабанных котлов с давлением выше 10 МПа, содержание кислорода в конденсате не должно превышать 20 мкг/кг. Такая же норма установлена при эксплуатации паротурбинных установок в США.
Наличие повышенных, по сравнению с нормативными, содержаний кислорода в конденсате турбоустановок характерно для многих энергопредприятий. Это вызывает повышение концентрации меди и железа в питательной воде, свидетельствующее о коррозии тракта от конденсатора до деаэратора и выносе продуктов коррозии на теплообменные поверхности котлов.
Статистический анализ надежности энергетического оборудования ТЭС на основе составленных актов отказов проводился фирмой ОРГРЭС в Единой энергосистеме страны с середины 70-х годов прошлого века до 2000 г. Результаты анализа полученной информации свидетельствуют о том, что наибольшее число отказов традиционно приходится на основное оборудование, однако значительная часть отказов относится и к вспомогательному оборудованию паротурбинных установок и арматуре.
Подогреватели низкого давления (ПНД) также имеют высокий уровень интенсивности отказов: до 50% аппаратов — до 2 отказов в год, а почти 36% аппаратов — от 3 до 4. Отказы ПНД практически не приводят к остановам турбоустановки, а но снижают ее экономичность, и потому могут длительное время оставаться в работе, снижая тепловые и финансовые показатели электростанции.
Таким образом, повышенное содержание кислорода в конденсате:
- обусловлено рядом эксплуатационных факторов и потому является закономерным,
- вызывает коррозию вспомогательного оборудования конденсатного тракта от конденсатора до деаэратора, что ведет к остановам всего комплекса или работе с пониженными технико-экономическими показателями,
- вынос продуктов коррозии на теплообменные поверхности котлов, что также снижает надежность и технико-экономические показатели электростанции.
Количественно оценить финансовые потери от выноса продуктов коррозии на теплообменные поверхности котлов, проявляемое в увеличении расхода топлива на выработку тепловой и электрической энергии, достаточно затруднительно. Но оценка интенсивности роста коррозионных повреждений трубопроводов и теплообменного оборудования конденсатного тракта и затрат на его ремонт может быть выполнена достаточно обоснованно.
Оценить величину коррозии (общей и язвенной проницаемости) оборудования можно с использованием датчиков коррозии или математической модели коррозии, отражающей результаты выполненных исследований [1, 2, 3]. Основными факторами (входным параметрами) модели коррозии стальных элементов тракта являются концентрация растворенного кислорода и температура воды. Путем обработки экспериментальных исследований построена эмпирическая модель коррозии трубопроводов и теплообменных аппаратов, по которой можно рассчитать общую и язвенную коррозионную проницаемость для нормальной среды с pH=7.
На рисунке приведены зависимости скорости общей и язвенной коррозии трубопроводов при температуре 45 °С (участок на выходе из конденсатора с максимальным содержанием кислорода) от концентрации растворенного кислорода в конденсате, согласно которым скорость язвенной коррозии существенно выше скорости общей коррозии, а при содержании кислорода менее 10 мг/л они сравниваются.
Из опыта эксплуатации трубопроводов конденсатного тракта следует, что повреждения в основном носят локальный характер, проявляющийся в виде местных утечек, что указывает на наличие язвенной коррозии.
Согласно результатам расчетов, представленных на рисунке, при среднегодовом содержании кислорода в конденсате на выходе из конденсатора ТГ-8, равном 60 мг/л (информация химической службы ТЭЦ-8), коррозионная проницаемость (скорость коррозии) достигает 0,5 мм/год. При использовании деаэрирующего конденсатосборника «ЭКОТЕХ» содержание кислорода на выходе конденсатора снизится до 10 мг/л, при этом скорость коррозии будет снижена в 2,5 раза в сравнении существующим режимом. При язвенной коррозии коррозионная проницаемость в сравнении с общей коррозией возрастет в 3 раза, и эффективность использования деаэрирующего конденсатосборника «ЭКОТЕХ» возрастает в еще большей степени.
Таким образом, применение деаэрирующего конденсатосборника «ЭКОТЕХ», даже без учета снижения расхода топлива вследствие предотвращения выноса продуктов коррозии на теплообменные поверхности котлов, позволит по предварительной оценке в 2…2,5 раза снизить затраты на восстановительный ремонт стальных трубопроводов и корпусов оборудования конденсатного тракта.
В соответствии с изложенным для получения достоверной оценки финансовых показателей экономической эффективности внедрения деаэрирующего конденсатосборника «ЭКОТЕХ» прошу направить в наш адрес подборку затрат на ремонты конденсатного тракта ТГ-8 ТЭЦ-8 филиала ПАО «Мосэнерго» за последние 5…10 лет.
- В.Н. Шарифуллин. Оценка величины коррозии в пароконденсатных теплообменниках, В.Н. Шарифуллин, А.В. Шарифуллин, А.Я. Латыпова //Изд-во Казан. энерг. ин-т, Проблемы энергетики, 2013, № 1-2
- Г.В.Василенко. Влияние концентрации кислорода на коррозию тепловых сетей и теплообменных аппаратов//Теплоэнергетика. 2007. №2. С.66-68.
- В.И.Никитин. Коррозионные повреждения конденсаторов паровых турбин и определение остаточного ресурса их трубной системы//Теплоэнергетика. 2001. №11. С.41-45.
Рыбин Владимир Семёнович
доцент ЮУрГУ (Южноуральский государственный университет),
кандидат технических наук (к.т.н.),
старший научный сотрудник (с.н.с.).