Теплоэнергетика, 2021, № 2, стр. 86-92
Опыт применения реагентов марки ВТИАМИН для коррекции водно-химического режима систем оборотного охлаждения на ТЭС
В. В. Козловский a, Е. Ф. Нартя a, Ю. В. Улановская b, А. Б. Ларин c, *
a ООО “Водные Технологии”
115280 Москва, Автозаводская ул., д. 14, Россия
b ООО “Башкирская генерирующая компания”
450059 г. Уфа, ул. Рихарда Зорге, д. 3, Россия
c Ивановский государственный энергетический университет
153003 г. Иваново, Рабфаковская ул., д. 34, Россия
* E-mail: admin@xxte.ispu.ru
Поступила в редакцию 13.02.2020
После доработки 27.03.2020
Принята к публикации 20.05.2020
Аннотация
В рамках реализации программы импортозамещения ингибиторов коррозии, накипеобразования и биоцидов в филиалах ООО “Башкирская генерирующая компания” были проведены исследования и опытно-промышленные испытания (ОПИ) применения реагентов ВТИАМИН при их дозировании в циркуляционную воду систем оборотного охлаждения (СОО) нескольких ТЭЦ. Подбор реагентов ВТИАМИН, изготовленных в ООО “Водные Технологии Инжиниринг”, выполняли в соответствии с задачами испытаний, с учетом состава оборудования и условий работы СОО, качества добавочной воды и способов утилизации продувочных вод. В результате исследований, проведенных с использованием мобильной стендовой установки, моделирующей работу вентиляционной градирни, при температуре 45°С и коэффициенте упаривания в интервале 1.0–3.5 показано, что реагент ВТИАМИН ТС-5 обладает высокой антинакипной эффективностью и может успешно заменять импортный реагент Актифос 640Т без изменения схемы дозирования и методов химического контроля. Применение реагента ВТИАМИН ЗС-6 обеспечивает достаточную защиту от коррозии медьсодержащих сплавов путем торможения локального растворения меди и создания защитной пленки на поверхности оборудования в условиях дозирования в циркуляционную воду с избытком. Предложенный в качестве отечественного биоцида ВТИАМИН Б-6 при дозировке 0.2 мг/дм3 способен подавлять биологическое обрастание в элементах СОО и заменить импортный реагент Турбанион М104. Эффективность реагента подтверждается результатами контроля общего микробного числа по контактным слайдам (биотесты Microbiology Environcheck Contact TVC).
В 2017–2018 гг. при выполнении программы импортозамещения ингибиторов отложений и коррозии в филиалах ООО “Башкирская генерирующая компания” проводилась замена импортного реагента Kurita Europe GmbH и других на реагенты отечественного производства ВТИАМИН в системах оборотного охлаждения, которые предназначены для охлаждения пара в конденсаторах турбин, систем газо- и маслоохлаждения, подшипников вращающихся механизмов. Основные задачи при такой замене заключались в следующем:
нахождение оптимальных условий, при которых обеспечивается стабильный режим работы водооборотной системы охлаждения;
борьба с накипеобразованием, коррозией и микробиологическим обрастанием в СОО;
исследование возможности повышения эффективности с помощью реагентной обработки теплопередающих поверхностей СОО.
Для реализации программы использовали методику комплексного исследования водного режима СОО ТЭС [1]. Оценку состава и массы отложений, скорости коррозии образцов-свидетелей проводили на мобильной стендовой установке-модели вентиляционной градирни [2]. Упаривание циркуляционной воды в стенде выполняли при температуре 45°С. Коэффициент упаривания регулировали в интервале 1.0–3.5 путем продувки системы стенда. Подбор реагентов ВТИАМИН, изготовленных в ООО “Водные Технологии Инжиниринг”, осуществляли в соответствии с задачами испытаний, с учетом состава оборудования и условий работы СОО, качества добавочной воды и способов утилизации продувочных вод. При этом учитывали опыт применения различных ингибиторов для закрытых и открытых систем оборотного охлаждения на ТЭС [3–5].
ПРИМЕНЕНИЕ РЕАГЕНТА ВТИАМИН НА ПРИУФИМСКОЙ ТЭЦ
Система оборотного охлаждения Приуфимской ТЭЦ – открытая с башенными градирнями пленочного типа. Основные источники подпиточной воды – водоводы технической (речной) воды № 1, 2. Продувочная вода циркуляционной системы используется для подготовки добавочной воды на водоподготовительной установке химического цеха. Часть продувочной воды направляется потребителю или в канализацию. Техническая характеристика СОО представлена далее:
| Общий объем воды, м3 .....................................18 000 |
| Расход оборотной воды, м3/ч ..........................28 200 |
| Температурный перепад, °С .............................9–11 |
| Коэффициент упаривания ........................1.15–1.50 |
| Расход воды, м3/ч: |
| подпиточной ..................................................445 |
| продувочной ..................................................260 |
| Тип теплообменного |
| аппарата (количество): |
| конденсатор ...................................60 КЦС-1 (2) |
| 80 КЦС-5 (1) |
| маслоохладитель ........................МБМ-63-90 (6) |
| газоохладитель ...............................ОГПФ-60 (8) |
| ГО-258/5175-4-11УХЛ4 (4) |
В качестве конструкционных материалов, контактирующих с оборотной водой, использованы латунь ЛО70, медно-никелевый сплав МНЖ5, сталь Ст. 20, полиэтилен, асбестоцемент. Очистка воды производится с помощью механических фильтров поворотного типа. Для обработки воды применяются стабилизационный, биоцидный и антикоррозионный методы.
Показатели качества технической (добавочной) и циркуляционной воды СОО Приуфимской ТЭЦ представлены в табл. 1.
Таблица 1.
Показатели качества добавочной и циркуляционной воды в СОО Приуфимской ТЭЦ
| Показатель | Добавочная вода | Циркуляционная вода |
|---|---|---|
| Концентрация взвешенных веществ, мг/дм3 | 7–100 | 7–100 |
| Окисляемость, мг О/дм3 | 3–12 | 6–15 |
| рН25 | 7.5–8.2 | Не более 8.5 |
| Концентрация хлоридов в пересчете на Cl–, мг/дм3 | 25–170 | 30–190 |
| Щелочность общая, мг-экв/дм3 | 1.5–4.4 | Не более 5.5 |
| Жесткость, мг-экв/дм3: | ||
| общая | Не более 9.5 | Не более 10.5 |
| кальциевая | Не более 7.6 | Не более 8.4 |
| Карбонатный индекс, (мг-экв/дм3)2 | 2.4–31.0 | Не более 27.0 |
Для коррекционной обработки на Приуфимской ТЭЦ ранее применялись реагенты Актифос 640Т и ОЭДФК, выбор между которыми определялся общей щелочностью воды. Принятый к исследованию реагент ВТИАМИН ТС-5 по механизму действия представляет собой аналог зарубежного реагента Актифос 640Т, поэтому схемы его дозирования и принципы химико-аналитического контроля остались прежними. В период 2015–2019 гг. значение показателя “транспорт кальция” ТрСа постепенно увеличивалось (табл. 2).
Таблица 2.
Значения ТрСа, %, в циркуляционной воде СОО Приуфимской ТЭЦ в течение 2015–2019 гг.
| Месяц | 2015 г. | 2016 г. | 2017 г. | 2018 г. | 2019 г. |
|---|---|---|---|---|---|
| Январь | 66 | 84 | 81 | 92 | 99 |
| Февраль | 73 | 79 | 82 | 89 | 102 |
| Март | 79 | 69 | 86 | 87 | 100 (применение ВТИАМИН Д-80) |
| Апрель | 73 | 56 | 85 | 44 | 98 |
| Май | 40 | 69 | 78 | 74 | 105 |
| Июнь | 41 | 64 | 69 | 78 | 98 |
| Июль | 60 | 60 | 75 | 92 (испытания ВТИАМИН ТС-5) |
104 |
| Август | 48 | 51 | 64 | 95 (испытания ВТИАМИН ТС-5) |
– |
| Сентябрь | 40 | 34 | 56 | 97 | – |
| Октябрь | 57 | 74 | 79 | 98 | – |
| Ноябрь | 65 | 81 | 81 | 99 | – |
| Декабрь | 64 | 67 | 85 | 97 | – |
| Среднее за год | 58.3 | 65.7 | 76.75 | 77.3 (до применения ВТИАМИН ТС-5) 96.3 (за период применения ВТИАМИН ТС-5) |
100.9 (за 7 месяцев) |
На рис. 1 представлено изменение ТрСа в циркуляционной воде в августе 2017–2019 гг. До середины июня 2018 г. в оборотную воду дозировали реагент Kurita. Колебания значений ТрСа обусловлены изменениями режимов работы оборотной системы и, в частности, связаны с большим расходом продувочной воды (до 350 т/ч). В случаях, когда продувка была закрыта, коэффициент упаривания возрастал и происходило концентрирование солей в оборотной воде. Несмотря на наличие максимальных и минимальных пиков, в августе 2018–2019 гг. среднестатистическое значение ТрСа находилось в пределах 90–100%. Значения ТрСа меньше допустимых 90% приходились на август 2017 г. в период стабилизации системы после начала ввода реагента и пусковых операций. Рост ТрСа происходил на фоне непрерывного дозирования реагента и его постоянной концентрации, что говорит о его эффективном срабатывании в системе в период испытаний.
Рис. 1.
Значения ТрСа в циркуляционной воде системы оборотного охлаждения Приуфимской ТЭЦ в августе 2017–2019 гг.
Согласно данным, полученным во время испытаний в 2018 г., была выявлена необходимость беспрерывной реагентной обработки подпиточной воды СОО реагентом ВТИАМИН ТС-5 для предотвращения накипеобразования. При этом значение ТрСа поддерживалось на уровне не ниже 90%. Кроме того, была доказана малая эффективность использования ОЭДФК в качестве единственного ингибитора накипеобразования. В марте 2019 г. в циркуляционную воду СОО Приуфимской ТЭЦ было организовано дозирование реагента ВТИАМИН Д-80 (см. табл. 2), который усиливает действие ОЭДФК. Анализ данных химического контроля качества циркуляционной и подпиточной вод оборотной системы показал, что при дозировании реагента ВТИАМИН Д-80 значение ТрСа находилось в требуемых пределах.
Анализ данных за 2006–2017 гг. (рис. 2) показал стабильно высокое содержание соединений меди в циркуляционной воде независимо от качества речной воды, что свидетельствует об отсутствии противокоррозионной защиты, несмотря на применение реагентов для коррекционной обработки циркуляционной воды в СОО.
Рис. 2.
Среднегодовые данные по содержанию меди СCu в речной (1) и циркуляционной (2) воде системы оборотного охлаждения Приуфимской ТЭЦ
Использование реагента ВТИАМИН ЗС-6 при постоянном дозировании во время работы оборудования предполагает торможение локального растворения меди вследствие образования комплексов с азотом. Такие вещества могут также образовывать плотную защитную пленку на поверхности оборудования, изготовленного из латуни.
На рис. 3 показана динамика изменений содержания меди, концентрации реагента ВТИАМ-ИН ЗС-6 Cр и коэффициента упаривания Kу за период наладки (с 03.07.2018 по 17.07.2018) и стабильной работы (с 18.07.2018 по 05.08.2018). Период наладки характеризовался скачкообразным изменением расхода реагента (см. рис. 3, б), в том числе прекращением дозирования с 14.07.2018 по 18.07.2018. Далее расход реагента был восстановлен с его остаточной концентрацией в циркуляционной воде на уровне 0.3–0.6 мг/дм3. Коэффициент упаривания во время всего периода испытаний оставался на уровне 1.1–1.5 (см. рис. 3, в).
Рис. 3.
Содержание меди (а), концентрация реагента ВТИАМИН ЗС-6 (б) и коэффициент упаривания (в) в период опытно-промышленных испытаний с 03.07.2018 по 05.08.2018. 1 – экспериментальные данные; 2 – расчетная аппроксимация
За период стабильной работы избыток ВТИАМИ-Н ЗС-6 достиг уровня рабочей концентрации. При этом доза реагента оставалась неизменной, что говорит о насыщении системы и замедлении скорости расходования реагента. С этого времени можно снижать его дозировку. О защищенности латуни в этот период свидетельствуют и результаты промежуточных осмотров индикаторов, установленных в стенде измерения коррозии. В последующий период опытно-промышленных испытаний при переключениях турбогенераторов наблюдалось скачкообразное увеличение концентрации меди в циркуляционной воде СОО вплоть до 140 мкг/дм3, что являлось доказательством высокой скорости коррозии латуни конденсаторов в периоды простоя турбогенератора и выноса продуктов коррозии в циркуляционную воду.
Таким образом, в результате опытно-промышленных испытаний было показано, что реагент ВТИАМИН ЗС-6 обеспечивает достаточную защиту от коррозии медьсодержащих сплавов во время работы оборудования. При продолжительном применении реагента и достаточной наработанной защитной пленке доза реагента может быть уменьшена.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ РЕАГЕНТА ВТИАМИН НА САЛАВАТСКОЙ ТЭЦ
Система оборотного охлаждения Салаватской ТЭЦ включает в себя три башенные градирни площадью орошения каждой 1200 м2 и расходом охлаждаемой воды на градирню 6000 м3/ч и одну башенную градирню площадью орошения 1280 м2 и расходом охлаждаемой воды 7500 м3/ч. Оросители градирен № 1, 3 изготовлены из полимерного материала, градирен № 2, 4 – из асбестоцемента. В качестве подпиточной воды используется вода р. Белая. Продувочная вода циркуляционной системы направляется в очистное сооружение через багерную насосную.
В ходе выполнения работ, аналогичных описанным выше, была проведена оценка эффективности стабилизационной обработки циркуляционной воды СОО отечественным реагентом марки ВТИАМИН ТС-5 взамен применявшегося ранее импортного реагента марки Kurita, а также произведен теплотехнический расчет режима работы турбогенератора ПТ-60-90 и эффективности работы конденсатора. Дозирование реагента ВТИАМИН ТС-5 осуществлялось в период 07.09.18–01.10.18. Анализ эксплуатационных данных свидетельствует о достижении безнакипного режима эксплуатации оборудования, минимизации образования минеральных отложений на теплопередающих поверхностях, микробиологического обрастания и коррозии элементов градирни, трубопроводов и теплообменников.
Для оценки технико-экономической эффективности обработки циркуляционной воды СОО ТЭЦ реагентом ВТИАМИН ТС-5 был произведен расчет температурного напора δt, вакуума Vк и давления рк в конденсаторе, электрической мощности генератора Nэл в соответствии с [6–8]. Результаты расчета представлены в табл. 3.
Таблица 3.
Технологические показатели ССО Салаватской ТЭЦ при обработке циркуляционной воды реагентом ВТИАМИН ТС-5
| Показатель | Расход пара в конденсатор, т/ч | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 | 45 | |
| δt, °С | 13.6/11.2 | 12.8/9.7 | 12.2/8.2 | 11.9/6.8 | 11.7/5.3 | 11.4/3.8 | 11.4/2.4 |
| Vк, % | 94.89/94.99 | 94.76/94.92 | 94.63/94.86 | 94.50/94.79 | 94.37/94.73 | 94.24/94.66 | 94.11/94.59 |
| рк, кПа | 5.10/4.99 | 5.25/5.09 | 5.40/5.19 | 5.55/5.19 | 5.70/5.39 | 5.85/5.49 | 6.00/5.59 |
| Nэл, МВт | 5.7/5.8 | 7.3/7.6 | 8.8/9.3 | 10.4/11.1 | 12.0/12.9 | 13.6/14.7 | 15.1/16.5 |
При дозировании реагента ВТИАМИН ТС-5 в циркуляционную воду СОО увеличивается вакуум в конденсаторе, уменьшаются давление и температурный напор в конденсаторе, повышается мощность генератора.
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОДАВЛЕНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБРАСТАНИЯ СОО НА УФИМСКОЙ ТЭЦ-1
Система оборотного охлаждения Уфимской ТЭЦ-1 выполнена в виде брызгального бассейна. Основным источником подпиточной воды является речная вода (р. Белая), поступающая в бассейн по двум техническим водоводам. Циркуляционная вода направляется в химический цех для последующей обработки на обратноосмотических элементах мембранной установки водоподготовки.
Для предупреждения биологического обрастания и микробиологической коррозии элементов брызгального бассейна, трубопроводов и теплообменников на ТЭЦ предусмотрена периодическая залповая обработка охлаждающей воды биоцидами марки Турбанион М104 и Ферроцид. Доза биоцидов в летний период для циркуляционной воды ТЭЦ составляет 0.2 мг/дм3. Определение эффективности биоцидной обработки осуществлялось посредством визуального контроля состояния сопл разбрызгивателей и определения общего микробного числа в оборотной воде с помощью биотестов. Помимо биоцидов применялся гипохлорит натрия при дозе 0.1–0.15 мг/дм3 (определяется по хлоридам). По программе импортозамещения была предусмотрена замена используемого биоцида на реагент ВТИАМИН Б-6 дозировкой 0.2 мг/дм3.
В результате опытно-промышленных испытаний установлено, что предложенный в качестве альтернативы отечественный биоцид ВТИАМИН Б-6 способен надежно подавлять биологическое обрастание. Эффективность реагента подтверждается результатами контроля общего микробного числа по контактным слайдам (биотесты Microbiology Environcheck Contact TVC), а также при визуальных плановых осмотрах.
ВЫВОДЫ
1. Совершенствование водно-химического режима систем оборотного охлаждения ТЭС можно проводить с использованием отечественных реагентов семейства ВТИАМИН вместо импортных аналогов.
2. Увеличение мощности паровой турбины, снижение простоев оборудования на проведение ремонтов и очисток возможны благодаря снижению скорости коррозии и накипеобразования на поверхностях теплообмена, что подтверждено технико-экономическими расчетами.
Список литературы
Козловский В.В., Ларин А.Б. Методика исследования состояния водного режима системы оборотного охлаждения на ТЭС // Вестник ИГЭУ. 2019. № 3. С. 14–21.
Разработка водного режима системы оборотного охлаждения на ТЭС на основе реагента “ВТИАМИН ЭКО-1” / А.В. Кирилина, С.Ю. Суслов, В.В. Козловский, А.Б. Ларин // Теплоэнергетика. 2019. № 10. С. 74–83. https://doi.org/10.1134/S0040363619100023
Суслов С.Ю., Кирилина А.В. О выборе реагентов при ведении аминных режимов // Энергетик. 2011. № 1. С. 39–44.
Дрикер Б.Н., Микрюков А.В., Тарантаев А.Г. Опыт применения композиций на основе органофосфонатов для стабилизационной обработки воды в энергетике и металлургии // Водоснабжение и канализация. 2014. № 2. С. 60–62.
Современное состояние разработок биоразлагаемых ингибиторов солеотложений для различных систем водопользования / К.И. Попов, Н.Е. Ковалева, Г.Я. Рудаков, С.П. Комбарова, В.Е. Ларченко // Теплоэнергетика. 2016. № 2. С. 46–53. https://doi.org/10.1134/S0040363616010094
Занин А.И. Паровые турбины: учеб. пособие. М.: Высшая школа, 1988.
Ривкин С.Л., Александров А.А. Термодинамические свойства воды и водяного пара. М.: Энергоатомиздат, 1984.
РД 34.30.104-81. Руководящие указания по тепловому расчету поверхностных конденсаторов мощных турбин тепловых и атомных электростанций. М.: Союзтехэнерго, 1982.
Дополнительные материалы отсутствуют.
Инструменты
Теплоэнергетика
Пн.-пт.: 10.00-19.00