Пароводокислородная очистка и пассивация Версия для печати

Технология метода

Внедрение технологии ПВКО и П, разрабатываемой НПП «Энергетика и Наука», предусматривается комплексным и последовательным в несколько этапов от начала изготовления котла, монтажа, ремонта — до ввода его в эксплуатацию: Этап-0, Этап-1, Этап-2.

Этап-0


Рис. 5. Механическая чистка труб металлической щеткой

Организация «чистого» изготовления, хранения, монтажа и ремонта котла и пароводяного тракта энергоблока. Цель Этапа-0 — существенное снижение исходной загрязненности на начало очистки в процессе: изготовление → транспортировка → хранение → монтаж → ремонт и ввод в эксплуатацию.

Внедряется совместно с заводами-изготовителями на стадии проектирования и изготовления котла, а также при его транспортировке, хранении у заказчика и включает в себя следующие работы:

  • разработка и включение в проект необходимых элементов схемы ПВКО и П;
  • контроль изготовления поверхностей нагрева и коллекторов котла из чистых без металлургической окалины и стояночной коррозии труб, исходное состояние внутренней поверхности которых контролируется при поступлении на котельный завод;
  • контроль проведения эффективной сушки продувкой подогретым воздухом изготовленных и прошедших гидравлические испытания на заводе блоков поверхностей нагрева котла;
  • исключение попадания влаги на внутренние поверхности при перевозке и хранении блоков и труб котла у заказчика;
  • организация и проведение монтажных работ, обеспечивающих предотвращение попадания инородных предметов, проведение необходимой механической очистки при укрупнительной сборке котла — «чистый монтаж»;
  • проведение очистки механическим путем с обязательной продувкой отдельных труб и блоков котла сжатым воздухом с применением специального ресивера объемом 6—8 м3;
  • обязательная проверка на проходимость труб всех поверхностей нагрева путем прогонки соответствующего металлического шара, как на заводе так и при укрупнительной сборке блоков котла;
  • осуществление многократных пневматических продувок отдельных трактов на заключительной стадии Этапа-0 с использованием разрывных диафрагм;
  • заполнение котла водой после монтажа для проведения гидравлических испытаний только после проведения предварительной влажно-паровой окислительной очистки низкопотенциальным сторонним паром не ранее, чем за 1—1,5 месяца до первой растопки на ПВКО и П.

Этап-1

Включает в себя проведение влажно-паровоздушной очистки сторонним паром (30—100 т/ч; 1,0—1,3 МПа) от пусковых котлов, с последующей скоростной водной промывкой питательного тракта вместе с ПВД, узлом впрысков котла, трубопроводами впрысков в БРОУ и РОУ, водяного экономайзера и панелей топочных экранов. Промывка выполняется химически очищенной водой (ХОВ) штатными конденсатными насосами (КЭН) и сливными насосами ПНД.


Рис. 6. Очистка камер водяного экономайзера

Цель Этапа-1 — удаление из перечисленных трактов крупных инородных частиц (грат, посторонние предметы, окалина, песок), водорастворимых отложений и проведение обезжиривания. Кроме этого с внутренней поверхности труб удаляется не менее 20—30% железоокисных отложений, а оставшиеся значительно размягчаются.

В схеме очистки до проведения послемонтажной продувки предусматриваются специальные мероприятия по предотвращению повреждения острых кромок расходомерных шайб, удаляется «начинка» регуляторов, обратных клапанов, дроссельных устройств, устанавливаются специальные продувочные приспособления (фильтры-сита) и вставки в БРОУ, РОУ, ПК и другую арматуру для возможности ограниченного использования её при продувках. Разрабатываются узлы подсоединения временных трубопроводов для подвода и сброса пара и химически очищенной воды, исключающие резку и сварку основных трубопроводов.

Требования к оборудованию до начала этапа:

  • питательный тракт с ПВД, пароводяной тракт котла и главные паропроводы с БРОУ и РОУ должны пройти поузловую приёмку и находиться в рабочем положении с возможностью тепловых перемещений при прогреве, выполнена черновая изоляция и обмуровка котла и паропроводов;
  • выполнены мероприятия по уменьшению расхолаживания котла за счёт тяги;
  • конденсатор и конденсатный тракт должны быть приняты, очищены и промыты, опробованы конденсатные и сливные насосы ПНД; конденсатор заполнен ХОВ по штатной схеме;
  • выполнены мероприятия, исключающие попадание пара и воды в турбину и засорение дренажей продуваемых паропроводов, c организацией контроля;
  • установлены специальные температурные вставки на экранных панелях и показания выведены на прибор-регистратор температуры металла стенки труб.
  • задействованы штатные приборы температурного контроля металла барабана, давления и уровня в барабане.

Рис. 7. Очистка тупиковых участков камер водяного экономайзера сжатым воздухом

Эффективность продувки паром обеспечивается секционированием поверхностей нагрева (ВЭ и топочных экранов) на отдельные контуры и переводом стороннего продувочного пара в пароводяную смесь с влажностью 30—50%. Это приводит к повышению массовой скорости (ρV) при продувке панелей топочных экранов в 3—5 раз до ρV ≈ 300—500 кг/(м2 × с).

При проведении водных промывок конденсатными насосами по штатной схеме массовые скорости достигают следующих значений:

  • для питательных трубопроводов ρV ≈ 3000—5000 кг/(м2 × с);
  • для ВЭ ρV ≈ 1500—3000 кг/(м2 × с);
  • для экранов ρV ≈ 1500—3000 кг/(м2 × с).

На начальном этапе промывки, а также при сильном увеличении загрязнённости, в схеме и технологии предусмотрен сброс загрязнённой ХОВ из промывочного контура перед конденсатором. Это относится к проведению промывки по всем промывочным контурам.

Внедрение проводится на заключительной стадии ввода котла за 1,5—2 месяца до первого пуска после монтажа.

Время проведения Этапа-1 составит 40—50 часов после монтажа, и 8—12 часов после ремонта. Ожидаемая эффективность очистки труб составит не менее 25—30%.

По окончанию продувки и промывки — демонтаж временной схемы, оценка эффективности очистки, восстановление штатной схемы и проведение инспекторского гидравлического испытания. Далее — подготовка к первому пуску с проведением ПВКО и П и парового опробования котла.

Этап-2

Проведение пароводокислородной очистки и пассивации котла с эффективной продувкой первичного и вторичного пароперегревателей и главных паропроводов при первом пуске и работе котла на 10—30%-ой нагрузке.

Цель Этапа-2 — выполнение заключительной стадии очистки всего обрабатываемого пароводяного тракта котла 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 плёнки.

Основными элементами схемы продувки являются выхлопные трубопроводы. На временных трубопроводах после отключающих задвижек установлены сменные полированные пластины-зеркала. Операции по продувке продолжаются до получения качества зеркал в соответствии с нормами VGB-R 513. Очистка системы достигнута, если на площади 40 × 40 мм зеркал:

  • отсутствуют отпечатки с диаметром более 1 мм;
  • количество отпечатков с диаметром более 0,5 мм не превышает 4;
  • количество отпечатков с диаметром от 0,2 до 0,5 мм не превышает 10;
  • следы ударов не имеют значительно поднятых кромок.

Рис. 8. Выброс пара при продувке

При необходимости снижения уровня шума во всех выхлопных трубопроводах устанавливаются специальные форсунки для охлаждения пара (снижения скорости) при продувке.

Непосредственно перед растопкой при заполнении котла водой проводится горячая промывка конденсатно-питательного тракта по отдельной программе. Промывка осуществляется по штатной схеме пониточно с расходом 1,5 от номинального на каждую нитку питательной водой с температурой 120—150 ºС и проводится до прекращения заноса сит тонкой очистки на входе в ПЭН, но не менее 2—3 раз.

Пуск котла осуществляется с постепенным ступенчатым увеличением расхода топлива (нагрузки). При этом дозируется кислород в питательную воду и топочные экраны.

На каждом уровне тепловой нагрузки (7%, 10%) проводится импульсная продувка пароперегревателя и паропроводов острого пара.

Через 14—16 часов окислительной продувки на 15% тепловой нагрузке при содержании окислов железа в паре менее 300 мкг/кг начинается окислительная очистка топочных экранов.

При работе котла в режиме проведения ПВКО и П поддерживаются следующие параметры:


Рис. 9. Продувка №1. Воздействие частиц загрязнения на контрольную отражательную пластину
  • давление в первичном тракте ≤ 60 кГс/см2;
  • давление во вторичном тракте ≤ 40 кГс/см2;
  • температура первичного и вторичного пара 200—450 ºС;
  • температура ХПП 150—300 ºС.

Очистка топочных экранов проводится следующие 16—18 часов попеременной дозировкой кислорода в водоопускные стояки при работе котла на 15% нагрузке (без учета времени 3-х остановов котла на 10—14 часов с целью накопления ХОВ в БЗК). Через каждые 3—4 часа дозировки цикл размыкается и в течение ≈ 2-х часов продуваются перегреватели и паропроводы на 20% и 25% нагрузке. При этом во все сбросные паропроводы устанавливаются полированные контрольные пластины.

Основные критерии при продувке первичного пароперегревателя:

  • надёжное охлаждение вторичного пароперегревателя;
  • создание режима продувки с максимальной эффективностью.

Заключительная (контрольная) продувка выполняется после накопления запаса ХОВ в конденсаторе и БЗК на 30% нагрузке в течение 4-х часов в двух циклах. Необходимо чтобы при этом энергия продуваемого потока во всех участках перегревателей и паропроводов соответствовала выражению:


Рис. 10. Продувка №7. Конрольная отражающая пластина. Качество очистки соответствует стандарту VGB-R 513

Дпр2 × Vпр ≥ 1,2Дн2 × Vн,

где:
Дпр — расход пара при продувке;
Vпр — удельный объём пара при продувке;
Дн — номинальный расход пара;
Vн — номинальный удельный объём при продувке.

Для первичного пароперегревателя и паропровода острого пара это условие будет обеспечено при давлении в барабане на режиме продувки ≤ 25 кГс/см2.

Приведённые расчётные параметры могут быть получены кратковременным открытием предохранительных клапанов острого пара.

В заключительной части внедрения ПВКО и П закрываются ГПЗ, давление в котле поднимается до уровня 120—130 кГс/см2, кислород дозируется в трубопровод питательной воды перед котлом и водоопускные стояки топочных экранов, проводится глубокая пассивация всего обрабатываемого пароводяного тракта с получением заданных показателей по водному режиму. Затем повышается давление в котле до величины опробования и настройки предохранительных клапанов острого пара, настраиваются клапаны, и котёл останавливается.

Время проведения ПВКО и П составляет 3,5—4 суток после монтажа и 1—1,5 суток после ремонта. Ожидаемая эффективность очистки составит 80—85%. Конечная загрязненность труб qн ≤ 50 г/м2. Качество пара перед турбиной соответствует нормам VGB–R 513.

Восстановление схемы и оценка качества очистки

После завершения пароводокислородной обработки выполняются работы по оценке ее эффективности. Производятся вырезки образцов труб в тех же местах, где определялась исходная загрязненность, и по каждому образцу оценивается эффективность очистки и коррозионная стойкость полученных на образцах защитных магнетитовых пленок.

При восстановлении схемы особое внимание необходимо обратить на очистку тупиковых участков схемы продувки — недопустимо попадание грата, механических включений. Тщательно очищаются, барабан котла, деаэратор, все водяные сита на фильтрах.

По результатам внедрения готовится заключение. Затем проводится пуск котла с выходом на номинальные параметры.

Пуск и последующая эксплуатация энергоблока

Перед пуском котла после ПВКО и П проводятся промывки питательно-экономайзерного тракта с ПВД и топочными экранами питательными насосами (до стабилизации показателей, но не менее одного часа).

Первый пуск котла проводится по специальной программе. При работе турбины особое внимание обращается на чистоту пара, работу СК ЦВД, СК ЦСД, перепад давления на ситах.

При дальнейшей эксплуатации рекомендуется проводить пароводокислородную очистку и пассивацию с использованием только штатной тепловой схемы без временных элементов.

Основные положения такой эксплуатационной технологии:

  • внедряется при пуске и работе котла на 15—30% нагрузке при давлении в котле 5,0—10,0 МПа; время очистки 8—12 часов, требуемое количество кислорода 12—15 тонн;
  • в течениt 6—8 часов проводится дозирование кислорода в питательную воду и экраны с проведением их очистки и пассивации, а продувка (очистка) пароперегревателя в это время проводится со сбросом пара через БРОУ, соответственно при кратковременном открытии клапанов ПК острого пара.

Такой подход в части обработки поверхностей нагрева в дальнейшем, безусловно, обеспечит хорошее состояние защитной оксидной пленки на трубах, а, следовательно, будет способствовать поддержанию надежной работы металла энергетического оборудования.