Введение к работе
Актуальность работы. Перспективным направлением развития современной энергетики является создание и совершенствование энергоблоков с парогазовыми установками(ПГУ). Надежность и эффективность их эксплуатации в значительной степени зависят от эрозионной и коррозионной стойкости энергетического оборудования, в том числе котлов-утилизаторов (КУ).
Зарубежный и отечественный опыт показывает, что одним из наиболее распространенных видов повреждения является износ трубной системы испарителя низкого давления (ИНД), приводящий к преждевременному утонению металла и внезапному разрушению элементов ИНД котлов-утилизаторов ПГУ.
Актуальность рассматриваемой проблемы обусловлена
необходимостью решения ряда важных народно-хозяйственных задач:
обеспечение расчетного эксплуатационного ресурса энергоблоков ПГУ путем повышения эрозионно-коррозионнои стойкости элементов теплообменного оборудования котлов-утилизаторов;
снижение эксплуатационных затрат на ремонт и реконструкцию оборудования блоков с ПГУ, подверженного эрозии и коррозии;
оптимизация и повышение эффективности методов контроля и управления эрозионно-коррозионными процессами, предупреждения аварийных ситуаций и вынужденных остановов по причине повреждения металла элементов пароводяного тракта котлов-утилизаторов ПГУ.
С увеличением количества вводимых в эксплуатацию энергоблоков с ПГУ и ростом времени их наработки острота проблем эрозии и коррозии металла элементов трубной системы котлов-утилизаторов возрастает.
Целью работы является разработка и внедрение методов и технических решений по повышению эрозионно-коррозионнои стойкости элементов трубной системы котлов-утилизаторов ПГУ на основе
теоретических и экспериментальных исследований процессов и закономерностей доминирующих механизмов повреждения металла.
Для достижения поставленной цели в работе решаются следующие задачи:
анализ современного состояния проблемы повреждаемости котлов-утилизаторов ПГУ, обусловленной в частности износом гибов трубной системы ИНД и определение факторов влияющих на интенсивность утонения металла;
определение характера, условий и причин повреждения трубной системы КУ типа П-90 энергоблоков ПГУ-450;
выявление доминирующих механизмов износа металла элементов трубной системы котлов-утилизаторов в период эксплуатации и останова энергоблоков с ПГУ;
исследование физико-химических процессов и закономерностей реализации механизма эрозионно-коррозионного утонения элементов трубной системы КУ, работающих в двухфазных потоках;
расчетно-аналитические исследования влияния различных параметров на интенсивность и закономерности механизма эрозионно-коррозионного утонения элементов трубной системы пароводяного тракта КУ;
разработка и внедрение практических предложений по снижению эрозионно-коррозионного износа гибов ИНД КУ, включающих изменение режимных параметров и оптимизацию выбора металла;
разработка технических решений и проведение опытно-промышленных испытаний по отработке технологии защиты от стояночной коррозии на действующем энергоблоке ПГУ-450;
внедрение технологии повышения эрозионно-коррозионной стойкости элементов трубной системы КУ и тепломеханического оборудования энергоблока ПГУ-450 в период останова и эксплуатации на основе использования пленкообразующих аминов.
Научная новизна работы состоит в том, что впервые проведены расчетно-экспериментальные исследования по выявлению доминирующих
механизмов износа трубной системы пароводяного тракта котлов-утилизаторов типа П-90, изучены физико-химические процессы и определены закономерности реализации механизмов повреждения трубной системы КУ в период эксплуатации и остановов, разработаны технические решения повышения эрозионно-коррозионной стойкости трубной системы пароводяного тракта КУ.
Разработана и внедрена технология защиты от стояночной коррозии и снижения эрозионно-коррозионного износа элементов пароводяного тракта котлов-утилизаторов и тепломеханического оборудования энергоблоков ПГУ-450 на основе использования пленкообразующих аминов. Получен патент на изобретение способа защиты от коррозии пароводяных трактов ПГУ.
Практическая и научная ценность работы
1. Разработанные практические предложения позволили обосновать
выбор металла, обеспечивающего повышение в четыре раза эрозионно-
коррозионной стойкости элементов трубной системы ИНД котлов-
утилизаторов типа П-90 путем проведения соответствующей замены
элементов на действующих энергоблоках ПГУ-450 Северо-Западной ТЭЦ (г.
С-Петербург), ТЭЦ 27 (ОАО Мосэнерго) и корректировки проектной
документации для вновь сооружаемых котлов-утилизаторов.
2. Результаты расчетно-аналитических исследований позволяют
определять степень влияния различных параметров (химсостав металла,
степень влажности пара, температура и значение рН жидкой фазы) на
интенсивность утонения и оптимизировать решения по повышению
эрозионно-коррозионной стойкости элементов трубной системы котлов-
утилизаторов ПГУ, работающих в двухфазных потоках.
3. Разработанная и внедренная на блоках Северо-Западной ТЭЦ
технология защиты от стояночной коррозии в период простоя и от эрозии-
коррозии в период эксплуатации на основе применения пленкообразующих
аминов позволяет продлить ресурс работы элементов трубной системы
котлов-утилизаторов ПГУ-450.
Наиболее существенные научные результаты, полученные автором и выносимые на защиту, состоят в следующем:
результаты расчетно-экспериментальных исследований, полученные с помощью программного комплекса РАМЭК, позволившие выявить доминирующие механизмы утонения металла элементов трубной системы пароводяного тракта ИНД КУ в период эксплуатации, а также основные факторы и закономерности влияющие на интенсивность эрозионно-коррозионного утонения, среди которых: степень влажности пара, значение рН жидкой пленки, температура рабочей среды, содержание хрома в стали, скорость потока влажного пара;
практические предложения по повышению эрозионно-коррозионной стойкости элементов трубной системы пароводяного тракта КУ, включающие корректировку водно-химического режима и применение эрозионно-коррозионных стойких сталей;
результаты опытно-промышленных испытаний по отработке и внедрению технологии защиты от стояночной коррозии при останове и предупреждению эрозии-коррозии в период эксплуатации пароводяного тракта котлов-утилизаторов энергоблока ПГУ-450.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается использованием современных методов исследований, сопоставлением результатов расчетных исследований и экспериментальных данных, положительными результатами применения на практике предложенных автором рекомендаций и методов повышения эрозионно-коррозионной стойкости элементов трубной системы пароводяного тракта котлов-утилизаторов.
Апробация работы. Результаты работы докладывались на двенадцатой международной научно-технической конференции студентов и аспирантов "Радиоэлектроника, электротехника и энергетика" в Московском энергетическом институте, г. Москва, 2006 г.; на научно-практическом семинаре на Северо-Западной ТЭЦ и Первомайской ТЭЦ. г. С-Петербург,
2009 г.; на научно техническом совете "Машиностроительный завод "ЗиО-Подольск". г. Подольск, 2009 г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 6 работ в изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией и один Патент на изобретение.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения по работе, списка литературы из 101 наименования. Результаты диссертационного исследования изложены на 153 страницах и включают 14 таблиц, 83 рисунков.
