авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Л азы р и н а лександр а лександрович и с п о л ьзо в а н и е п р о д у в о ч н о й в о д ы к о т л о в с ре д н е г о и н и зк о г о д а в л е н и й д л я п о в ы ш е н и я н адеж ности эксплуатации теп ло вы х сетей

У К 621.182.12.620.193/199 Д

На правах рукописи

Г ч Г л азы р и н А лександр А лександрович И С П О Л ЬЗО В А Н И Е П Р О Д У В О Ч Н О Й В О Д Ы К О Т Л О В С РЕ Д Н Е Г О И Н И ЗК О Г О Д А В Л Е Н И Й Д Л Я П О В Ы Ш Е Н И Я Н АДЕЖ НОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТЕП ЛО ВЫ Х СЕТЕЙ Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Республика Казахстан Алматы, 2007

Работа выполнена в Павлодарском государственном университете им.

С. Торайгырова Научный руководитель - д. т. н, Орумбаев Р.К.

Официальные оппоненты: д.т.н. Сулейменов К.А.

к.т.н. Пак И.М.

Ведущая организация: Алматинский институт энергетики и связи

Защита состоится «_25_»мая 2007 г. В 10 часов на заседании Диссертационного Совета ДС 53.06.01 по специальности 05.14.04.

«Промышленная теплоэнергетика» при ОАО «Казахский научно исследовательский институт энергетики им. академика Ш.Чокина» по адресу:

480012, г. Алматы, ул. Байтурсынулы. 85.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «Казахского научно исследовательского института энергетики им. академика Ш.Чокина» Автореферат разослан «»_апреля 2007 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета д.т.н. Орумбаев Р.К.

Введение А ктуальн ость проблем ы Централизованное теплоснабжение от котельных для отдельных предприятий, населенных пунктов, и даже городов значительно предпочтительнее индивидуального отопления с точки зрения экологии, экономии топлива и трудозатрат.

По данным «Казнипиэнергопром», доля централизованного теплоснабжения в РК сократилась за последние 10 лет с 50 до 35%. Свыше 60% теплоэнергии потребляется в городах и поселках городского типа.

Длительный опыт эксплуатации централизованного теплоснабжения в РК и странах Европы доказал его преимущество. Наметилась тенденция модернизации и дальнейшего развития систем теплоснабжения в РК.

В последние десятилетия все более остро встают проблемы внутренней коррозии протекающей при контакте стали с водой тепловой сети, которая является причиной в среднем по РФ 25%, а в Москве около 30— 35 % повреждений трубопроводов от общего количества повреждений. Это снижает надежность их эксплуатации. Аналогичная ситуация и в тепловых сетях Р. К.

Исследования причин внутренней коррозии трубопроводов тепловых сетей показали, что основными факторами, воздействующими на интенсивность локальной язвенной коррозии, являются значение pH, содержание кислорода, ионов-активаторов коррозии: сульфатов и хлоридов, а также от свойств пленок образующихся на поверхности металла.

В условиях работы теплосети с увеличением pH защитные свойства отложений значительно улучшаются, т.к. pH влияет на структуру и состав железооксидных слоев продуктов коррозии на поверхности металла, а также исключает из коррозионного процесса углекислоту.

Имеющиеся в отопительных котельных технологические схемы подготовки подпиточной воды для тепловых сетей, в большинстве своем, не позволяют поддерживать величину pH на уровне нормируемой -более 8,3, что приводит к повышенной внутренней коррозии,металла с участием углекислоты.

Работа тепловых сетей с высоким содержанием углекислоты усложняется тем, что появляется локальная коррозия металла труб не только в момент возможного проскока кислорода. Углекислота является катализатором и постоянным участником коррозионных процессов.

Данная работа посвящена обоснованию, разработке и внедрению технологии использования продувочной воды котлов среднего и низкого давления, с целью снижения коррозия металла, что повышает надежность их эксплуатации.

з Ц елью работы я в л яется разработка способа снижения коррозии в тепловых сетях закрытого типа с помощью использования щелочной продувочной воды паровых котлов среднего и низкого давления.

Задачи, реш аем ы е в диссертации:

-исследование влияния ВХР тепловых сетей ПТЭЦ-1, 2, 3 и ЕТЭЦ на коррозию металла, -выявление зависимости состава воды тепловых сетей от состава и объема подаваемой в нее продувочной, -исследование коррозии в зависимости от состава воды тепловых сетей, -разработать модель, позволяющую прогнозировать поведение составляющих примесей и коррозию от величины подачи продувочной воды в подпиточную, при любом качестве исходной воды, Научная новизна состоит в следующем:

-предложена и исследована технология использования продувочной воды котлов среднего и низкого давления для корректировки ВХР тепловых сетей./ Предварительный патент на изобретение № 13932, от 05.11.2003 г, предварительный патент 13244, 2003 г. / -выявлена зависимость состава воды тепловых сетей от состава и величины подачи в нее продувочной воды, -исследована коррозия металла тепловых сетей в зависимости от величины и состава поданной в нее продувочной, -создана математическая модель, позволяющая прогнозировать поведение составляющих компонентов воды теплосети и коррозии при корректировке водно-химического режима (ВХР) продувочной водой для исходной воды любого качества.

Д остоверность результатов работы. Исследования проводились из п=3 - 5 параллельных определений, а каждый эксперимент проводился из т = 9 - 10 серий. Для этих выборок экспериментальных данных и для каждой точки графиков были рассчитаны стандартные отклонения и доверительный интервал для доверительной вероятности Р=0,95.

Достоверность подтверждается их применимостью для отопительной котельной любой мощности и исходной воды любого качества.



П рактическое значение работы:

Предложена технология, режимы и схемные решения для практического использования продувочной воды котлов низкого и среднего давления для корректировки ВХР тепловых сетей в целях повышения надежности и экономичности их эксплуатации.

Научно-технические разработки прошли промышленные испытания при эксплуатации тепловых сетей ЕТЭЦ.

А пробация работы ;

отдельные части работы докладывались на различных международных конференциях: г. Павлодар 2002 г, - 3 доклада, г. Павлодар 2003 г.- один доклад, г. Омск- 2006 г — один доклад, г.

Екибастуз 2006 г.- 4 доклада, г. Екатеринбург 2006 г - 3 доклада, г.

Ташкент 2006 г - 2 доклада. Межрегиональная конференция г. Павлодар 2002 г один доклад. Результаты работы докладывачись на технических совещаниях Екибастузской ТЭЦ (ЕТЭЦ), на семинарах ПГУ им, С.

Торайгырова.

Опубликовано 31 печатная работа в различных изданиях, из них по теме диссертации 22, в том числе семь работ в зарубежных изданиях.

Получено 3 патента РК.

Л ичны й вкл ад со и скателя состоит в следую щ ем:

-участие в исследовании ВХР тепловых сетей П ТЭ Ц -1,2,3 и ЕТЭЦ и влияния его на коррозию металла, -в выборе технических решений по использованию продувочной воды котлов среднего и низкого давлений для корректировки ВХР тепловых сетей, - в постановке задачи и проведении исследований коррозионных процессов в воде тепловых сетей различного солевого состава, с использованием продувочной воды, -участие в создании компьютерной программы для прогнозирования качества воды и коррозии тепловых сетей, использующих исходную воду различного состава, и применяющих продувочную воду для корректировки ВХР, -в отработке режимов опытной эксплуатации тепловых сетей использующих продувочную воду.

А втор защ и щ ает:

-влияние ВХР тепловых сетей П ТЭЦ -1,2,3 и ЕТЭЦ на коррозию металла при использовании различных схем подготовки подпиточной воды.

-зависимость состава воды тепловых сетей от состава и объема продувочной, используемой для корректировки ВХР.

-результаты лабораторных и промышленных исследований коррозионных процессов в воде тепловых сетей различного солевого состава, с использованием продувочной воды, " -результаты исследования ВХР при опытной эксплуатации тепловых сетей ЕТЭЦ с различным солевым составом, полученным при корректировке его продувочной водой котлов среднего давления.

-разработанную модель прогнозирования коррозии тепловых сетей в зависимости от величины и состава продувочной.

С труктура и объем работы. Диссертация состоит из введения, общей части, заключения общим объемом 132 страниц, в том числе рисунков, 55 таблиц. Список литературы включает 83 наименования.

Содержание работы Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель, задачи и основные направления исследования.

Отмечается, что важным звеном в эксплуатации тепловых сетей является ведение надежного В Х Р, в частности снижение процессов коррозии его оборудования. Одним из направлений повышения надежности эксплуатации тепловых сетей может быть снижение коррозии путем корректировки В Х Р щелочной продувочной водой котлов среднего и низкого давления.

В первом разделе отмечается, что ведение В Х Р тепловых сетей включает две стадии: подготовку подпиточной воды и поддержание качества теплоносителя в тепловых сетях в пределах нормируемых показателей.

Рассматриваются недостатки и преимущества различных схем подготовки подпиточной воды для тепловых сетей применяемые как в ближнем и дальнем зарубежье, так и в РК.

Отмечается, что большинство используемых схем подготовки воды для подпитки тепловых сетей требуют при ведении В Х Р дополнительного подщелачивания подпиточной воды. Анализируются В Х Р стран ближнего и дальнего зарубежья, а также РК, при которых вводят в тепловые сети различные реагенты.

Наименее надежным звеном систем теплоснабжения являются трубопроводы тепловых сетей, повреждения которых связаны с внутренней и наружной коррозией.

К основным факторам, влияющим на интенсивность внутренней коррозии в тепловых сетях, относятся: значение pH, содержание в сетевой воде ионов-активаторов коррозии (сульфатов, хлоридов) и растворенных в ней коррозионно-агрессивных газов (0 2 и СОг) Нижний предел величины pH (8,3) обусловлен тем, что в воде должна отсутствовать свободная углекислота, которая в сочетании с кислородом является чрезвычайно активным агентом коррозии Повышение pH воды теплосети вводом различных щелочных реагентов, например, щелочи (NaOH) следует считать эффективной мерой в части снижения углекислотой коррозии, однако стоимость реагентов достаточно высокая и использование ее значительно повышает стоимость эксплуатации теплосети.

В странах С Н Г широко рекламируются и частично внедряются методы ведения В Х Р тепловых сетей для снижения внутренней коррозии с использованием различных фосфоросодержащих ингибиторов накипеобразования, таких как ИОМС, цинковый комплекс О ЭД Ф (ОЭДФ цинк), цинковый комплекс Н Т Ф (НТФ-цинк), хеламин.

Однако применение этих регентов в закрытых системах теплоснабжения требует значительной реконструкции. Причина в том, что комлексообразующие реагенты отмывают отложения, при этом их следует выводить из системы, в противном случае отложения в виде шлама накапливаются в тупиковых участках трубопроводов, а также в нагревательных приборах.

В Норвегии и Германии создан метод каталитического восстановления кислорода водородом. Метод имеет ограниченное применение.

Для защиты систем теплоснабжения от коррозии в С Ш А дозируют в воду различные ингибиторы коррозии, при этом считают не обязательно глубоко очищать подпиточную воду. В закрытых системах теплоснабжения производится в основном хроматная или сульфитная обработка воды с ее подщелачиванием до pH = 9 - 9,5 раствором щелочи, соды или фосфатов. Амины вводят для повышения pH сетевой воды в закрытых системах теплоснабжения до 9 - 9,5, они не токсичны, не загрязняет окружающую среду и не образует отложений, однако стоимость их достаточно высокая.





Для повышения pH воды тепловых сетей в Германии используется NaOH и Na3 0 P.

Таким образом, при ведении В Х Р тепловых сетей, в целях снижения коррозии, практически во всех странах ближнего и дальнего зарубежья повышают величину pH воды вводом дополнительных, в основном дорогих щелочных реагентов.

Во втором разделе выполняется сравнительный анализ внутренней коррозии тепловых сетей и надежность их эксплуатации при существующих различных В Х Р и схемах подготовки подпиточной воды Павлодарских ТЭЦ-1,2,3 и ЕТЭЦ. Исходная вода для всех ТЭЦ одинакового качества.

В схемах подготовки подпиточной воды тепловых сетей на ТЭЦ 1,2,3, для корректировки величины pH частично подается щелочная вода прошедшая предварительную очистку с использованием в качестве коагулянта сернокислого железа с известкованием.

Исходная вода на Е Т Э Ц поступает из отстойника взрыхляющей воды станции подготовки питьевой воды, где в схеме применяется коагулянт — сернокислый алюминий. На Е Т Э Ц подпиточная вода проходит одноступенчатое натрий-катионирование и величина pH воды не изменяется. Как в паводковый, так и вне паводковый период, вода на ЕТ Э Ц подается практически одного качества, с низкой величиной pH.

В настоящее время величина подпитки тепловых сетей г. Павлодара значительно возросла, в связи с ростом промышленного производства и жилищного строительства. В диссертации предлагаются варианты использования различных потоков воды, поступающих с Х В О ПТЭЦ-1,2, для снижения коррозии и повышения производительности схем подготовки подпиточной воды без дополнительного расширения Х В О, что значительно повышает надежность эксплуатации тепловых сетей.

В 2002-2005гг. в воде тепловых сетей П ТЭЦ -1,3 величина pH ко­ лебалась в пределах от 9,3 до 10,0, содержание железа от 110 до мкг/дм3, и в среднем около 146 мкг/дм3. С величиной pH около 10, эксплуатируются тепловые сети ряда стран дальнего зарубежья, а также одна из ТЭЦ Мосэнерго РФ.

Исследование ВХР тепловых сетей ПТЭЦ-2 показали, что величина pH теплоносителя колеблется от 8,2 до 8,6. В связи с пониженным значением pH содержание железа в сетевой воде, по сравнению с ПТЭЦ 1,3 на ПТЭЦ-2 более высокое и колеблется от 166 до 680 мкг/дм3, и в среднем 460 мкг/дм3.

В схеме ЕТЭЦ в подпиточной и воде тепловых сетей практически pH всегда ниже нормируемой и находится на уровне 7,1-7,9.

Наиболее опасным следует считать содержание в воде одновременно кислорода и свободной углекислоты.

Надежность работы тепловых сетей с высоким содержанием углекислоты снижается, т.к. коррозионные процессы протекают постоянно.

Окисление железа в присутствии свободной углекислоты протекает в две стадии:

образование бикарбоната железа;

е + 2-С О г + 2 • Н гО = е(НСО3)г + Н 2 (1 ) и разложения бикарбоната железа с образованием оксидов железа и С 0 2:

(2) 4 • е(Н С 03)2 + 0 2 = 2 • е2Оъ + 8 0 2 + 4 Н С Коррозия в присутствии углекислоты сопровождается выделением атомарного и молекулярного водорода, которые восстанавливают и * отслаивают оксидные пленки от поверхности металла. Поэтому кислородная коррозия металла в присутствии углекислоты протекает практически без замедления.

Свободная углекислота не «срабатывается» в процессе коррозии, а выступает ее мощным катализатором и активным участником, при этом содержание железа в период эксплуатации ЕТЭЦ постоянно выше нормы 500 мкг/дм3 (рисунок 1).

Основным видом отложений в трубах тепловых сетей ЕТЭЦ является железо, содержание которого находилось в основном на уровне 94-97 %.

Содержание солей жесткости незначительное от 2,75 до 4,83 %, отсутствуют в отложениях фосфаты. Подпиточная вода «переочищеная» по солям жесткости. По данным ВТИ РФ реальная защита металла s наблюдается при содержании солей жесткости в отложениях на уровне около 12%.

}~ *~ П р я м а я - ^ -О б р а г х а | Рисунок 1- Содержание железа в воде тепловых сетей ЕТЭЦ в период их эксплуатации 1999-2000 гг(нормируемый показатель 500 мкг/дм3) На графике (рисунок 2) показана длительность отмывки тепловых сетей при пуске их после летнего простоя в 2001 г которая продолжалась более месяца.

Рисунок 2 - Отмывка тепловых сетей перед отопительным сезоном 2001 г Исследования отложений показали, что в основном железо в отложениях находится в виде магнетита Fe304 и плохо кристаллизованные фазы е20з, е(ОН)х. Обнаружено наличие карбонатов в оксидных слоях, что указывает на участие углекислоты в коррозионных процессах в теплосети.

При исследовании В Х Р был выполнен сравнительный анализ состояния коррозии металла труб тепловых сетей Павлодарская ТЭЦ 1, 2, 3 ЕТЭЦ. Были изучены процессы коррозии образцов установленных непосредственно в трубопроводах и тепловых камерах, на участках теплосети, обслуживаемых Павлодарской ТЭЦ-1,2,3.

В теплосетях Е Т Э Ц для изучения характера коррозионных процессов были использованы вырезки образцов из различных участков трубопроводов тепловых сетей. С вырезанных образцов были взяты пробы для определения количества отложений, описано состояние поверхностей нагрева под отложениями, характер этих отложений.

Анализ состояния образцов установленных в трубопроводах тепловых сетей на ПТЭЦ-1,2,3 показывает, что идет внутренняя коррозия на уровне и 5 (разряд «стойкие»), иногда 6 баллов (разряд «пониженной стойкости») по 10 бальной системе оценки коррозионных процессов. Отложения плотные.

В отложениях в основном содержатся оксиды железа в виде магемита (бетта- е2 3 вюстита (еО), лепидокрита (гаМма-еООН), магнетита 0 ), (е30 4 ). Имеют язвы глубиной 1-1,5 мм.

Отмечается, что присутствие углекислоты и низкое значение pH воды в тепловых сетях Е Т Э Ц не позволяет иметь на поверхностях труб теплосети г. Екибастуза плотные отложения с достаточно высокими защитными свойствами. Отложения определяются как рыхлые, и при этом протекает достаточно интенсивно как общая, так и язвенная коррозия металла.

В главе также представлен анализ влияния различных примесей теплоносителя на внутреннюю коррозию металла труб тепловых сетей.

Отмечается, что с повышением pH среды допустимая концентрация коррозионно опасных примесей может быть увеличена.

Т ретий раздел посвящен выявлению зависимости состава воды тепловых сетей от состава и объема подаваемой в нее продувочной, Исследовалась зависимость pH воды теплосети от величины и качества дозируемой в нее продувочной воды Е Т Э Ц (рисунок 3).

В диссертации представлена разработанная компьютерная программа, позволяющая прогнозировать состав воды тепловых сетей любого качества при корректировке ее продувочной также любого качества. Для прогнозирования солевого состава воды тепловых сетей Е Т Э Ц в качестве исходных данных приняты среднестатистические анализы различных потоков за период с 2003 по 2005 гг., за исключением анализа на содержание железа, которое в эксплуатации превышало нормативную величину.

За исходную концентрацию принято содержание железа 350 мкг/дм3, т.е. в пределах норм.

О 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2, % п р о д у в о ч н о й в о д ы в п о д п и то ч н о й Рисунок 3 - Зависимость изменения pH подпиточной воды pH =7,9 от количества поданной в нее продувочной при рН=12, Используя компьютерную программу, рассматривали качество воды тепловых сетей при подаче в нее от 0,2 до 4% продувочной с pH от 11,6 до 12,2. Для достижения величины pH в воде тепловых сетей до уровня 9, необходимо подать около 1,5% продувочной воды в подпиточную.

Повышение концентрации примесей в воде тепловых сетей при подаче в нее продувочной для железа, хлоридов, сульфатов, солесодержания, кремниевой кислоты, фосфатов в диссертации представлены на графиках. Для примера представлен один из графиков повышения содержания сульфатов.

Повышение примесей в воде тепловых сетей незначительное.

Известно, что при повышении суммы хлоридов и сульфатов с 10 до мг/дм3 различия в скорости коррозии практически не наблюдается.

Исследования показывают целесообразность ввода в теплосеть продувочной воды котлов среднего и низкого давления, что снижает коррозию металла и повышает надежность работы тепловых сетей. Кроме того экономится тепло и затраты на приготовление подпиточной воды.

Ч етвер ты й раздел посвящен лабораторным' исследованиям процессов коррозии металла при ведении ВХР тепловых сетей в воде различного состава при вводе в нее продувочной.

Рассматривается оценка погрешности приборов, методов и результатов измерений. Для анализа проб проводили 3 — 5 параллельных определения. При этом отдельные результаты располагаются близко друг к другу и соответствуют фактическому содержанию проб.

Каждый эксперимент проводился из m равной 9 - 1 0 серий. Для этих выборок экспериментальных данных и для каждой точки графиков были рассчитаны стандартные отклонения и доверительный интервал для доверительной вероятности Р, равной 0,95. Исследования по существующим ВХР теплосетей ПТЭЦ-1,2,3 и ЕТЭЦ проводились с глубиной поиска 10 лет.

График концентрами в ремя (дни) Рисунок 4 - Повышение концентрации сульфатов в воде тепловых сетей при вводе в нее 2 т/ч продувочной с концентрацией сульфатов мг/дм При построении кривых учли расход подпиточной воды, т/ч, а в скобках указан процент добавка продувочной воды в подпиточную: 1 - 1 0 (2);

2 - 200 (1);

3 - 300 (0,67);

4 - 400 (0,5);

5 - 500 (0,4) Таблица 2 — Сводная таблица максимального повышения концентрации примесей в воде тепловых сетей (мг/дм"1 к концу года ), эксплуатации, при подаче в нее продувочной воды Подача Наименование примеси продувочной воды в подпиточную, % с/сод SO Fe СГ S i0 р о 4 3' 0,2 0,351 3, 27,4 12,3 0, 0,25 0,351 195 12,4 0,76 3,76\ 27, 0,33 0,351 196 27,8 12,5 3, 0, 0,4 0,351 12,5 3, 27,5 0, 0,5 0,351 195 12,8 0,83 3, 28, 3, 0,6 : 0,352 201 28,5 12,8 0, 202 3, 0,67 0,352 28,7 13,1 0, 3, 0,75 0,352 205 13,2 0, 28, Продолжение таблицы 3, 13,2 0, 29, 0,8 0,352 3, 13,6 0, 1,0 0,353 29, 4,0_ 1, (ЭД55~ 14, 1,33 30, 4, 14,3 1, 0, 1,5 219 30, 4, 1, 2 15, 0,357 228 32, 3 4, 0,365 24,1 16,5 1, 4, 4,0 0,364 1, 265 36,5 18, Концентрация примесей в исход 0,35 12, 190 0, 27,0 3, воде тепловых сетей Проводились исследования электрохимической коррозии металла наиболее распространенным компенсационным методом измерения электродных потенциалов. Использовался известный метод измерения по­ тенциала во времени, при котором получаем наиболее ценные данные.

Наступление пассивного состояния металла характеризуется резким уменьшением скорости коррозии и значительным смещением потенциала металла в положительную сторону — для железа от минус 0,2— 0,3 В до плюс 0,9 В. В диссертации приводится схема для измерения электродных потенциалов.

В исследованиях в качестве вспомогательного электрода, использовался хлорсеребряный электрод. Величина pH растворов в опытах принималась: 7,8, 8,35, 8,45, 9,0, 9,2, 9, 5, 10,0. По окончанию опытов образцы просушивали, фотографировали поверхность с увеличением в раз. Вид образующихся защитных пленок в опытах значительно отличается для различных растворов.

Образцы в опыте с pH воды тепловых сетей 7,8 имеют рыхлую структуру, обладающую пониженными защитными свойствами.

С повышением значения pH воды вид защитной пленки на поверхности образцов становится все более плотным, компактным.

Образцы из растворов с pH 8,35 и 8,45, в которых повышали содержание кремниевой кислоты на 10 мг/дм3 а также образцы из раствора, с pH 8,35 с добавлением 30 Mr/flMJ кремниевой кислоты имеют поверхность практически без следов коррозии с плотной упаковкой защитного слоя.

Подробные замеры разности ЭДС при проведении опытов представлены в приложении диссертации.

В связи с образованием защитных пленок устанавливается устойчивое значение потенциала через 17- 22 минуты. В исследованиях при измерении электродного потенциала во времени наблюдается изменение его в сторону более положительных значений на величину до плюс 0,51 В, т.е. до разности начального и конечного значений 0,71 В (рисунок 5).

1— —pH 7,8 исходная вода теплосети 2 ' —в —pH 8,35 с продугачнсй водой 3 — ак—рН 8.55 с продуеочнсй водой 4 — * - р Н 9,0 с пред Yночной водой 5 — * _ р Н 8.3S с продувочной водой и мг/ди/ S i0 6 — •—pH 8,45 с продуеочнсм водой и мг/дмЗ S ( 0 / - - - г — pH 8,35 с продуеочнсй водой и ’ г/діьО Si0 м О 10 20 30 40 50 З 70 80 90 100 _ Д лительность о п ы т а,м и н Рисунок 5 - Изменение ЭДС в зависимости от химического состава воды тепловых сетей Из графика (рисунок 5) следует:

-поляризационные кривые испытывают заметные изменения величины разности потенциалов, в связи с образованием защитных пленок. Устойчивые значения потенциала устанавливаются уже в первые 17-22 минуты.

-наступление пассивного состояния металла характеризуется значительным смещением потенциала металла в положительную сторону — для железа от минус 0,2 В до плюс 0,51 В, вследствие резкого уменьшения скорости коррозии.

-степень торможения коррозионных процессов характеризуется наклоном (крутизной) поляризационных кривых. Менее крутые наклоны кривых показывают, что коррозионные процессы более интенсивные.

Параллельно с электрохимическими, были выполнены исследования коррозии металла образцов весовым методом в воде различного состава:

исходной воде тепловых сетей, в воде тепловых сетей при дозировании в нее продувочной воды котлов среднего давления. Исследования проводили при величине pH 7,8, 8,35, 8,45,9,0, 9,2, 9,5, 10,0.

Продолжительность каждого из опытов от 720 до 1800 часов. В каждый из растворов помещали по три образца коррозии квадратной формы из ст.З. По окончании опытов производили описание образцов до и после удаления отложений. Взвешивание образцов осуществлялось на аналитических весах с точность до 0,0001 знака. Было выполнено 8 серий исследований с образцами. Результаты одной из серий исследований представлены в таблице 3. Опыт в этой серии продолжался 1056 ч.

Таблица 3 -Анализ лабораторных исследований коррозии металла весовым методом _ 1 Скорость pH воды Скорость Условное Балл № перед коррозии коррозии стойкости обозначение образца г/м2 ч мм/год опытом 6 ПС 0.1178 0, 6 ПС 7,69 прямая 0.112 0, ^ ПС 3 0.127 0, Г 6 ПС 4 0.116 0, 6 ПС 7,8 обратка 0.111 0, 6 0,1297 ПС 0. 7 0.025 0,028 с І 9,0 С 8 0.028 0, 9 0.0256 0,029 С... 10 0.0220 0,0248 С 9,5 4 С 0, 11 0. с 0. 12 0, с 13 0.0198 0, с 10 14 0.01976 0, с 0.01784 15 0, 16 2 ВС 0,012 0, 9,0+ с 0,014 17 0, мг/дм3 S i0 Г 18 0,012 0,0135 С 19 0,012 0,0135 С 9,5+ 20 0,011 С 0, мг/дм3 SiOz 0,01 21 ВС 0, 22 0,016 0,018 С 10,0+ с 0, 23 0, мг/дм3 S i0 с 0, 24 0, Образцы с 1 по 6 при pH ниже 8,3 имеют скорость коррозии практически на порядок выше, чем при pH более 8,3. При вводе в раствор дополнительно кремниевой кислоты концентрации от 10 до 50 мг/дм3, скорость коррозии образцов в опытах в полтора, два раза ниже, чем в опытах с pH более 8,3, но без кремниевой кислоты. На поверхности этих образцов практически отсутствуют следы коррозии.

В пятом разделе рассматриваются вопросы опытной эксплуатации тепловых сетей при использовании продувочной воды котлов среднего давления. Предложены варианты схем для практического использования при подаче продувочной воды в тепловые сети.

Изменение ВХР позволили сократить период отмывки тепловых сетей при пуске их в работу после зимнего простоя до 7- 10 суток (рисунок 6) вместо 30-40 суток при отмывке в прежнем режиме работы тепловых сетей. Снизилось содержание железа и в период эксплуатации (рисунок 7).

— А -----------------------------------------------------= --------------------1------------------------------------------ /л \ \\ 1 \\ 1! \ \ !

i \ 2000 // 1600 // 1400 ' / / ^ — * / 2А Y - 1000 ' \ \ 400 - S ------------ ------------- 200 • 29 1 3 5 7 9 11 13 15 17 Сентябрь Октябрь Рисунок 6 - Содержание железа при пуске тепловых сетей в 2003 г Рисунок 7 - Содержание железа при эксплуатации тепловых сетей в 2004 г с вводом продувочной воды.

В период опытной эксплуатации выполнили консервацию тепловых сетей собственно ЕТЭЦ раствором с концентрацией по SiC около 1 г/дм3.

При использовании продувочной воды для корректировки ВХР теплосети повышается концентрация сульфат -ионов, что требует контроля кальциевой жесткости, т. к. соли жесткости с сульфатами в отложениях даю т гипс (CaSCU). С повышением температуры воды предел растворимости гипса снижается. Вместе с показателем карбонатного индекса, в воде тепловых сетей следует нормировать и концентрацию катионов кальция, в зависимости от концентрации ионов SO4 2' и температуры воды, с учетом температурной разверки в котле (+40°С).

Лабораторные исследования и компьютерные расчеты, приведенные в диссертации, позволяют предложить графическую зависимость допустимой жесткости воды в тепловых сетях от температуры и содержания сульфатов (рисунок 8).

Рисунок 8 - Зависимость допустимой жесткости воды в тепловых сетях от температуры и содержания сульфатов Е (25°с в н2 ‘ Рисунок 9 - pH - диаграмма Пурбе для системы е - Н20 при 25 °С Выполненные коррозионные исследования воды теплосети методом измерения электродного потенциала и снятием кривых катодной поляри­ зации, в зависимости от ее состава показали, что ввод продувочной воды в теплосеть, в соответствие с диаграммой Пурбе, позволяет переместить режим ВХР из зоны «коррозии» в зону «пассивность» (рисунок 9).

Заклю чение Основные результаты проведенных исследований:

Разработан способ снижения коррозии в тепловых сетях при использовании продувочной воды паровых котлов среднего и низкого давления, что повышает надежность их эксплуатации.

Сравнительный анализ ВХР тепловых сетей П ТЭЦ -1,2,3 имеющих величину pH воды более 9,0 и ЕТЭЦ с pH в тепловых сетях менее 8, показывает, что скорость коррозии металла труб теплосетей на ЕТЭЦ в два-три раза выше.

Для повышения pH до нормируемого значения достаточно дозировать в подпиточную воду тепловых сетей до 0,2 % продувочной с величиной pH от 11,6 до 12,2. Увеличение дозы продувочной воды в подпиточной до 1,5%, позволяет поддерживать величину pH на уровне 9,5, при которой, по данным ВТИ РФ, скорость коррозии снижается в три раза. Это подтверждается в исследованиях, проведенных диссертантом, при использовании для повышения pH продувочной воды.

При подаче 1,5% продувочной воды в подпиточную содержание примесей в воде тепловых сетей, в период эксплуатации, максимально повышается на величину (мг/дм3): Fe 2+ на 0,005, солесодержание на 29, сульфаты SO4 2' на 3,7, хлориды СГ на 2,3, фосфаты Р 0 4 3‘ на 0,35, кремниевая кислота на 0,34;

Выполнены исследования на коррозионную агрессивность растворов в зависимости от состава воды тепловых сетей при корректировки ее продувочной водой котлов. Исследования выполнялись как весовым, так и компенсационным методом измерения электродного потенциала и снятием кривых катодной поляризации. Исследования показали, что с вводом продувочной воды в теплосеть за счет образования защитной пленки на поверхности металла, разность потенциала ЭДС смещается в положительную сторону на величину до 0,7 В. В соответствие с диаграммой Пурбе это позволяет переместить режим ВХР из зоны «коррозии» в зону «пассивность».

Разработана модель, позволяющая прогнозировать поведение составляющих примесей и коррозию от величины подачи продувочной воды в подпиточную, при любом качестве исходной воды. Представлены графики такой зависимости и сводная таблица.

Для практического использования при проектировании и эксплуатации предложены разработанные графики зависимости допустимого содержания кальциевой жесткости в воде тепловых сетей от содержания в ней сульфатов, что позволяет экономически выгодно регулировать степень очистки подпиточной воды от кальциевых солей, при этом избежать отложений гипса на поверхностях нагрева.

Представленные в диссертации разработки позволяют снизить коррозию тепловых сетей, сократить аварийные остановы, что повышает надежность их эксплуатации, при незначительных затратах на реконструкцию.

В диссертационной работе представлено решение всех поставленных перед диссертантом задач.

Рекомендации, предложенные в диссертации, использовались при опытной эксплуатации на действующем оборудовании и показали высокую сходимость с результатами исследований выполненных диссертантом что позволяет использовать их при проектировании и эксплуатации тепловых сетей закрытого типа.

Диссертационная работа выполнена на уровне патентов и экономически и технологически выгодно отличается от лучших достижений в данной области.

Экономический эффект (10 млн. тг/год) складывается из экономии подпиточной воды, тепла, а также снижения аварийных остановов тепловых сетей по причине внутренней коррозии.

С писок опу б л и ко ван н ы х работ по тем е диссертаци и 1 Глазырин А.А., Глазырин А.И.Загрязнение систем отопления и исследование моющих растворов для их удаления // В журнале «Наука и техника Казахстана» № 1, Павлодар: Редакционно-издательский кабинет ПГУ, 2 Глазырин А.А., Глазырин А.И., Глазырин В.А. Исследование режимов работы водогрейной котельной при переводе ее из паровой //Энергетика и топливные ресурсы Казахстан., Отраслевой журнал № 9, 2002.

3 Предварительный патент на изобретение № 13244. Масса для изготовления жаростойких и огнеупорных бетонов. /Глазырин А.А., Глазырин А.И., Глазырин В.А. 2003.

4 Предварительный патент на изобретение № 13932. Устройство для коррекционной обработки воды в тепловой сети ТЭЦ / Глазырин А.А., Глазырин А.И., Глазырин В.А. 2003.

5 Глазырин А.А., Глазырин А.И., Глазырин В.А. Особенности тепловой схемы водогрейной котельной реконструированной из паровой //Социальные и экономические аспекты развития региона: проблемы и перспективы. 2-я Международная научно-практическая конференция.

Материалы конференции. Том 1. ПГУ, Павлодар, 2003.

6 Предварительный патент на изобретение № 13990. Способ ускоренной химической очистки внутренних поверхностей теплообменников /Глазырин А.А., Глазырин А.И., Нухулы А., Глазырин В.А. 2003.

7 Глазырин А.А., Глазырин А.И., Глазырин В.А. О водно-химическом режиме ТЭЦ с котлами среднего давления. //Вестник ПГУ №2, 2004.

8. Глазырин А.А., Глазырин А.И., Глазырин В.А. Проблемы наружной коррозии труб котлов при длительном их простое. //Вестник ПГУ №2, 2004.

9 Глазырин А.А., Глазырин А.И., Глазырин В.А. О наружной коррозии трубопроводов тепловых сетей. //Вестник ПГУ №2, 2004.

10 Глазырин А.А., Глазырин А.И., Глазырин В.А. Повышение надежности эксплуатации схем теплоснабжения мощных ГРЭС. //Вестник ПГУ №2, 2004.

11 Глазырин А.А., Лебедев В.М., Глазырин А.И. Пути снижения коррозионных процессов в условиях эксплуатации теплоэнергетического оборудования. //Региональный специализированный журнал «Энергосбережение и энергетика в Сибири. №1, 2006.

12 Глазырин А.А., Лебедев В.М., Глазырин А.И. Анализ причин повреждения трубопроводов тепловых сетей от наружной коррозии.

//Международная научно-практическая конференция «Качество образования: менеджмент, кредитная система обучения, достижения проблемы», г. Екибастуз, 2006.

13 Глазырин А.А., Лебедев В.М., Глазырин А.И. Регулирование величины pH тепловых сетей подачей в нее продувочной воды паровых котлов среднего давления. //Международная научно-практическая конференция «Качество образования: менеджмент, кредитная система обучения, достижения проблемы», г. Екибастуз, 2006.

14 Глазырин А.А., Лебедев В.М., Глазырин А.И. О возможности использования бесфосфатного режима при эксплуатации барабанных котлов. //Международная научно-практическая конференция «Качество образования: менеджмент, кредитная система обучения, достижения проблемы», г. Екибастуз, 2006.

15 Глазырин А.А., Орумбаев Р.К. «Регулирование водно-химического режима тепловых сетей продувочной водой паровых котлов среднего давления.» //Научно-практическая конференция с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике». 14- ноября 2006 г. Екатеринбург. Россия.

16 Глазырин А.А., «Лабораторные исследования но снижению коррозионных свойств специального бетона, используемого для теплоизоляции». //Научно-практическая конференция с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике». 14- ноября 2006 г. Екатеринбург. Россия.

17 Глазырин А. А., Орумбаев Р.К. «Зависимость допустимой концентрации солей жесткости в подпиточной воде теплосети от температуры и содержания в ней сульфатов». //Научно-практическая конференция с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике». 14-16 ноября 2006 г. Екатеринбург. Россия.

18 Глазырин А.А., «Влияние различных примесей теплоносителя на внутреннюю коррозию металла труб тепловых сетей». //Международная научно-техническая конференция «Современное состояние и перспективы развития энергетики». 18-20 декабря 2006 г. г. Ташкент.

19 Глазырин А.А., Орумбаев Р.К. «Анализ водно-химического режима тепловых сетей Екибастузской ТЭЦ». //М еждународная научно техническая конференция «Современное состояние и перспективы развития энергетики». 18-20 декабря 2006 г. г. Ташкент.

20 Глазырин А.А., Орумбаев Р.К. « Регулирование величины pH тепловых сетей подачей в нее продувочной воды паровых котлов среднего давления». //М еждународная научно-техническая конференция «Современное состояние и перспективы развития энергетики». 18- декабря 2006 г. г. Ташкент.

21 Глазырин А.А., «Исследование электрохимической коррозии металла в воде различного состава при вводе продувочной воды в теплосеть». Вестник ПГУ, №3, 2006г.

22 Глазырин А.А., Орумбаев Р.К. «Сравнительный анализ состояния коррозии металла труб тепловых сетей в период эксплуатации и простоя Павлодарских ТЭЦ-1,2,3 и Екибастузской ТЭЦ». Вестник ПГУ, №3, 2006г.

Тйіндеме Глазырин Александр Александрович Жылу желілерініц рал-жабдытарын пайдаланудагы орташа жэне тмен ысымды азандытарды рлеу суларын пайдалану.

Диссертация, ылыми дэрежесі: техника ылымыны кандидаты.

М амандыы -05.14.04.-жылу энергетика нерксібі.

Сонгы он жыл уакыт аралыында жылу желілерініц ішкі коррозиясы басты мселеге айналып отыр. Оын себебі быржолдарыны 25% бзылган. Металл бетінде pH, оттегі, ион-активатор, коррозия, сульфат жэне хлорид, сонымен катар бетаауыздардыц пайда болуынын негізгі фактор арындылы серініц дее тсуі. Жмыс шартында жылу желілерініц pH касиеттерініц кобеюіне байланысты бет-аауыздар жасара тседі. Таяу жне алыс елдерде (шетелдерде) жылу желілеріне pH тзелмесі арылы эр трлі реагенттік згерістер енгізген.

Берілген жмыс орташа жэне томен ысымды азандытарды рлеу суларын жылу желілеріні СХР реттеу жадайында пайдаланан. Жмыс жабьщ жылу желілеріні дайынды кестесі бойынша pH тзетілмесі аркылы а орындалан. Жмысты орындау барысында ЖЭО жылу желілеріні он жыл аралыында р трлі одеу жмыстары откізілді.

Зерттеу жмыстары кезінде коррозияны урлеу суларымен араатынысы жалпы жылу желілері нерксіпте сыналу максаты козделген.

Павлодарды 1,2,3-ЖЭО жне Екібастз Ж ЭО жылу желілеріні бар су-химия режимін (СХР) жргізу жйесін талдамалы зерттеу нтижелері келтірілген. Суды pH тмен мошерінде рал-жабдытардын коррозияга шырау жылдамдыы едуір жоары болатыны крсетілген.

Орташа жэне томен ысымды азандыктарды рлеу суларын жылу желілеріні СХР реттеужадайында электрхимиялы жэне лшеу дісімен орындала нтижелерісынылан. Жылу желілері суыны рамы оан бу азандытары берген рлеу суларыны клемі мен сапасына байланысты екені зерттелген. сынылан зерттеулер патент дегейінде орындалан. Диссертацияда орындалан зірлемелерді негізінде мыналар аныталан:

орек суларына рлеу суларыны 1,5% бергенде жылу желілеріні суындаы осындылар пайдалану кезеінде (мг/дм3): е 2+0, млшеріне^ тздылыы 29-а, S 0 4 2-3,7-ге С1 —2,3ке, фосфагтар Р 0 4 3 0,35-ке, кремниний ышылы -0,34-ке барынша артатыны крсетілген.

Пурбе диаграммасында диссертацияны зірлемелерін енгізгенде СХР “коррозия” аймагынан рекетсіздік аймаына ауысатыны крсетілген. Жылу желілеріндегі рсат етілген кальцийлік аттылыты ондаы сульфат-иондары бар болуына тэуелдігіні кестесі зірленген.

Орташа кысымды бу азандытарыны кезкелгенкзден алынан суды рлеу суларына пайдаланандагы судын, крамдас бліктерін раушыларды жріс-трысын болжауа ммкіндік беретін математикалык моделі, сондай-а су азандытарына жылу ткізбеуге пайдаланылатын арнайы бетонды дайындауа колдану ммкіндігін зертханалы зерттеулерді нтижелері зірленген жне сынылан.

Экономикалы эффект суды рамдас бліктерін, жылуды, сондай а жылу желілеріні ішкі коррозиясыны авариялы тотатуларын німдеуден пайда болады.

The resum e Glazyrin Alexandr Alexandrovich Usage o f purge water o f boiler mean and low pressure for a reliability augmentation o f exploitation o f thermal networks(grids).

Thesis on competition o f a scientific degree o f the candidate o f engineering science. Speciality 05.14.04 - industrial power system.

Last decades more and more acutely there are problems o f internal corrosion o f a thermal network, which one is by a reason not less than 25 % o f damages o f pipe lines.

Pacing factors affecting intensity o f local pit corrosion, are value pH, contents o f oxygen, ions - catalysts o f corrosion: sulphates and chlorides, and also from properties o f protecting films generatrix on a surface o f metal.

In operation conditions o f a heat - network with increase pH protective properties o f films are considerably meliorated. In countries o f short-range and distant foreign countries pH correct by input in thermal network o f different alkaline reactants.

The given activity is dedicated to research o f possibility o f using o f purge water o f boiler mean and low pressure for updating water chemical mode in thermal networks for a reliability augmentation o f their exploitation.

The activity was executed for closed thermal networks in the scheme of opening-up accessory o f water which one there is a phase o f updating her on pH.

The purpose o f activity is the mining o f a way o f a decrease o f corrosion in thermal networks with the help o f usage o f alkaline purge water o f boilers mean and low pressure.

At realization o f activity the processing techniques o f the statistical data o f exploitation o f thermal networks different Thermal pow er plant with depth o f looking up 10 years was used. The laboratory researches o f a structure o f water and its corrosion behaviors were executed at usage o f purge water. The industrial tests o f designed know-how were conducted with the purpose o f finding - out o f maintainability o f thermal networks.

By results o f executed activities the way o f a decrease o f corrosion in thermal networks is offered at usage o f purge water o f boilers mean and low pressure. Two patents Republic o f Kazakhstan are obtained.

The comparative analysis o f corrosion o f tubes o, thermal networks Thermal power plants num ber 1,2,3 operating in the technological scheme chemical cleaning o f water stage o f regulation o f hydrogen ionization value is executed, and also Thermal power plants o f Ekibastuz o f not having such stage has shown, that the heightened internal corrosion o f tubes Thermal power plants o f Ekibastuz is connected with low pH o f water and presence in it o f free Carbonei dioxydum.

The relation o f a structure o f water o f thermal networks and its corrrosion activity is detected depending on a structure and volume given in it(her) purge.

So at a dose o f purge w ater in accessory about 1,5 % allows to support hydrogen ionization value at a level 9,5. Thus the impurity level in water o f thermal networks, does not exceed allowed concentration.

The researches of corrosion were executed both weight method, and balance method o f measurement o f electrolytic potential and removal o f curves of cathode polarization. The researches have shown, that in conformity with the chart Purbe the designed way o f updating water chemical mode allows to displace exploitation o f thermal networks from a zone «corrosion» to a zone «passivity».

The model permitting to forecast behavior o f component impurity and corrosion depending on value o f submission o f purge water in accessory is designed at any quality o f an incoming water. The schedules o f such relation and summary table are submitted.

The schedules o f relation o f allowed calcium rigidity in water o f thermal networks from the contents in it sulphate - ion and temperature are offered at usage o f purge water o f boiler.

The possibility o f using o f purge water o f boiler o f middle pressure for updating pH o f preserving solution in thermal networks is rotined.

The operational testing o f an offered mode implemented in thermal networks Thermal power plants o f Ekibastuz.

The designed way o f updating water chemical mode by purge water of boiler mean and low pressure is recommended to be used for thermal networks o f a closed type.

The researches should be prolonged in a direction o f replacement o f stage of updating pH accessory o f water o f thermal networks, on submission in thermal networks o f purge water o f boiler mean and low pressure, that considerably simplifies the scheme o f opening-up accessory' o f water, reduces costs o f its cooking and improves reliability their exploitations.

The economic benefit is piled from economies accessor)' o f water, heat, and also decrease o f emergency breaks o f thermal networks owing to internal corrosion.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.