Пароводокислородная очистка и пассивация Версия для печати

История возникновения


Рис. 4. Московский физико-химический институт им. Л. Я. Карпова

В середине 50-х годов в Московском физико-химическом институте им. Л. Я. Карпова были проведены специальные исследования, открывшие путь к сознательному регулированию коррозионной стойкости металлов с помощью окислителей. Эти работы позволили к 60-м годам рекомендовать метод кислородной защиты в первую очередь для борьбы с коррозией котельного оборудования, работающего на воде и паре, и показать пути оптимизации метода.

В дальнейшем в стендовых экспериментальных работах была успешно проверена возможность защиты сталей от коррозии с помощью кислорода.

К середине 70-х годов многочисленными отечественными и зарубежными исследованиями показано, что воздействие кислородосодержащей воды на поверхность углеродистой стали приводит к ускоренному образованию защитных оксидных плёнок магнетита, обладающих защитными свойствами к протеканию общей коррозии.

К началу 80-х годов Всероссийским Теплотехническим Институтом (ВТИ) совместно со специалистами «Мосэнерго», московской ТЭЦ-25 и предприятия «Мосэнергомонтаж» был разработан и внедрён новый способ послемонтажной очистки и пассивации — парокислородная очистка и пассивация (ПКО и П).

Метод ПКО и П заключается в продувке поверхностей нагрева очищаемого котла сторонним перегретым паром от соседнего работающего котла с дозировкой в пар газообразного кислорода в концентрации 0,5—1 гр/кг. Такая продувка позволяет удалять продукты коррозии и монтажа из пароводяного тракта котла, при этом на поверхности нагрева образовывается оксидная защитная плёнка, что резко сокращает время пуска котлов в эксплуатацию, и повышает защиту металла от коррозии на длительный период работы и при простое оборудования.

Внедрённая на практике технология сразу выявила целый ряд преимуществ по сравнению с ВХО, что позволило ей быстро получить широкое распространение в России в 80-х годах.

Метод ПКО и П был применим при исходной загрязнённости продуктами коррозии не более 200 г/м2. Средняя величина эффективности составляет 70—75%.

Одним из недостатков технологии ПКО и П являлось то, что для её проведения требовался большой расход высокопотенциального стороннего пара (расход 150—400 т/ч, давление 4—6 МПа и температура 400—440 ºС), то есть технологию невозможно провести на первом блоке ТЭС.

Дальнейшие исследования позволили в конце 80-х годов разработать технологию пароводокислородной очистки и пассивации (ПВКО и П) котлоагрегатов, лишенную этого недостатка.

Сущность метода ПВКО и П заключается в том, что при дозировке кислорода в питательную воду котла и поддержании требуемых режимных параметров можно получить подобный эффект очистки и пассивации, что и при парокислородной обработке (ПКО и П). Исходя из этого можно проводить ПВКО и П труб поверхностей нагрева и паропроводов в процессе первой растопки после окончания монтажа котла, используя штатную схему. В этом случае экономайзерный и парообразующий тракты котла обрабатываются горячей питательной водой и пароводяной смесью, в которую по специальной схеме дозируется газообразный кислород в концентрации 1—1,5 гр/кг. Пароперегреватель, промежуточный пароперегреватель и паропроводы очищаются собственным паром, вырабатываемым котлом при пуске. ПВКО и П проводится на растопочном топливе с 30—40% нагрузкой котла, на которую рассчитывается пусковая схема, и совмещается с продувкой главных паропроводов и паровым опробованием котла. Эффективность очистки методом ПВКО и П составляет 70—75%.

В 90-х годах НПП «Энергетика и Наука» в лице директора А. А. Сторожука при содействии специалистов ВТИ были разработаны новые приемы интенсификации окислительной очистки, в основе которых лежит применение в качестве рабочей среды пароводяной смеси в сочетании с изменениями температуры и динамическими изменениями течения этой среды.

Метод очистки основывается на переводе в состояние пароводяной смеси перегретой в испарительной части воды и пара — в перегревательной части котла. Такой перевод осуществляется с максимальной скоростью изменения температуры, допускаемой оборудованием. Окончание очистки характеризуется отсутствием «всплеска» загрязненности после очищаемого тракта и значением ее не выше заданной.

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 диапазоном влажности от 10 до 50% (в зависимости от давления среды) за счет образовавшегося 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;
  • резкая смена направления движения среды на противоположное («обратный ход»), усиливающая эффект от динамического и теплового воздействия.

Интенсифицированный метод ПВКО и П может быть применим при исходной загрязненности труб окислами железа 300 г/м2 и более. Эффективность интенсифицированной технологии очистки достигает 85%.