Решение проблемы абразивной эрозии ступеней ЦВД и ЦСД турбин с промперегревом

Аннотация

Высокотемпературные ступени ЦВД или ЦСД изнашиваются абразивными осколками окалины - легко восстанавливающейся защитной оксидной плёнки магнетита с внутренних стенок перлитных трубок перегрева свежего пара или промежуточного перегрева, не теряющих от этого прочности при расчётных температурах до 565 °С. Проблема обострилась при переходе на манёвренную эксплуатацию с частыми пусками, поскольку окалина отслаивается при пускоостановочных теплосменах и выносится из трубок в паропроводы возрастающим расходом пара при пуске и взятии нагрузки, когда в турбину попадает в сотни раз больше окалины, чем при постоянной нагрузке. Усилению окалинообразования способствуют малорасходные пусковые режимы пароперегревателей. Для пароперегревателей промежуточного перегрева пара такие режимы неизбежны в энергоблоках с однобайпасной пусковой схемой, преобладающих в РФ, что и обусловило наибольшую актуальность проблемы абразивного износа именно ступеней ЦСД. Первые ступени ЦВД подвержены абразивному износу в энергоблоках с прямоточными котлами, имеющих ограничения пускового расхода пара через первичные пароперегреватели. Проанализированы следующие варианты решения проблемы абразивной эрозии. Замена ХМФ трубок аустенитными. На ТЭС с аустенитными трубками эрозии нет, так как оксиды не отслаиваются, но цена трубок в 4 раза выше, что делает пароперегреватель на 30 % дороже. Замена однобайпасной пусковой схемы на двухбайпасную. Обвод ЦВД исключит беспаровой режим промперегрева, снижая количество окалины, а обвод ЦСД сбросит её остатки в конденсатор. Затраты на дополнительные БРОУ, трубопроводы и монтаж - порядка 100 млн руб. Модернизация штатной однобайпасной схемы с сепарацией окалины перед ЦСД. Выполнен и запатентован проект модернизации стоимостью порядка 30 млн руб., окупаемый за 3 года. Эффективные сепараторы-уловители типа тройник расположены перед ЦСД в трубопроводах или в пусковых байпасах дополнительных пусковых задвижек. Последнее обеспечит улавливание окалины, выносимой при пусках, и исключит потери давления под нагрузкой, возникающие, если сепараторы установлены на паропроводах. Для снижения эрозии ступеней при штатных пусковых схемах энергоблоков с перлитными пароперегревателями рекомендовано выполнить перенос надбандажных козырьков на следующую ступень для межвенцовой сепарации окалины, а в процессе пуска избегать безрасходных режимов пароперегревателей и производить их надлежащую продувку.