Открытый доступ  Доступ для подписчиков

Парогазовые установки с котлами-утилизаторами получили широкое распространение во многих странах мира. К настоящему времени накоплен большой опыт создания и эксплуатации котлов-утилизаторов, выявлены также их основные достоинства и слабые стороны. К серьёзным недостаткам следует отнести внутритрубные отложения продуктов коррозии в различных частях пароводяного тракта и, прежде всего, в испарителях высокого давления. Важным аспектом проблемы отложений продуктов коррозии представляется недостаточная изученность теплофизики генерации пара в испарителе. Более 40 факторов оказывают значимое воздействие на процесс отложений продуктов коррозии в трубах испарителя - водно-химический режим, расчётные параметры, материал труб, элементный и фракционный состав примесей и т. п. Отложения продуктов коррозии имеют капиллярно-пористую структуру и оказывают сильное влияние на массообмен между ядром потока и стенкой трубы. Тепловой поток и толщина отложений - наиболее значимые факторы концентрирования различных примесей воды у стенки трубы. Степень концентрирования таких примесей, как, например, фосфат натрия может достигать значений 10³ и даже более. В то же время, степень концентрирования таких примесей, как, например, кислород может снижаться до значений 10^-5 и даже менее. Это может привести к весьма существенному изменению параметра pH у стенки трубы. В результате возможна очень сильная подшламовая коррозия и повреждения труб испарителя. В практике проектирования котлов-утилизаторов конструкторы используют ограниченный набор инструментов, влияющих на интенсивность отложений продуктов коррозии. Как правило, основное внимание уделяется водно-химическому режиму и материалам пароводяного тракта. Недостаточное внимание уделяется управлению скоростью роста отложений с помощью таких режимных факторов, как тепловая нагрузка, скорость и паросодержание потока. Ещё более эффективный подход к уменьшению скорости образования отложений может быть реализован за счёт использования ступенчатого испарения. В целях первичной проверки возможности использования ступенчатого испарения в котлах-утилизаторах рекомендуется его применение при фосфатной/щелочной обработке котловой воды и аммиачной обработке воды конденсатно-питательного тракта.

котёл-утилизатор; паровой энергетический котёл; испаритель; ступенчатое испарение; водно-химический режим; отложения; скорость отложений; температурный режим; концентрирование примесей; степень концентрирования; подшламовая коррозия; разрушение труб

Klimas S. J. Fouling Enhancement under Flow Boiling at Elevated Steam Qualiies / K. Fruzzety, J. M. Pietralik, et al.: 2003 ECI Conference on Heat Exchanger Fouling and Cleaning: Fundamentals and Applications, Santa-Fe, New Mexico, USA.

Dooley R. B., Weiss W. The Criticality of the HRSG HP Evaporator Deposition: Moving Towards an Initial Understanding of the Process // Power Plant Chem. 2010. Nо. 12.

Heat Recovery Steam Generator (HRSG) Deposits: State of the Knowledge Report, EPRI, Palo Alto, CA, 2009, 1017629.

Technical Guidance Document: HRSG High Pressure Evaporator Sampling for Internal Deposit Identification and Determining the Need to Chemical Clean, IAPWS TGD7-16, Dresden, Germany, September 2016.

Moeling D. S., Malloy J. Role of Boiling Mode and Rate in Formation Deposits in Heat Recovery Steam Generator Evaporator Tubes: Proceedings of ASME 2014 Power Conference, Power 2014, July 28 - 31, 2014, Baltimore, Maryland, USA.

Богачев А. Ф. Хеламинный водно-химический режим котлов-утилизаторов парогазовых установок // Электрические станции. 2006. № 7.

Богачев А. Ф., Радин Ю. А., Герасименко О. Б. Особенности эксплуатации и повреждаемость котлов-утилизаторов бинарных парогазовых установок. - М.: Энергоатомиздат, 2008.

Суслов С. Ю., Кириллина А. В. О выборе реагентов при ведении аминных режимов // Энергетик. 2011. № 1.

Петрова Т. И., Дяченко Ф. В. Обзор исследований по применению плёнкообразующих аминов для коррекционной обработки воды. - Науч.-практ. конф., Москва, 10 ноября 2016.

Dyachenko F. V., Petrova T. I. Cycle water chemistry based on film forming amines at power plants: evaluation of technical guidance documents, 2017 J. Phys.: Conf. Ser. 891 012271.

Ларин Б. М. Состояние водно-химического режима и систем его обеспечения на энергоблоках ПГУ (обзор) // Теплоэнергетика. 2018. № 1.

Донников В. Е. Исследование распределения удельной загрязнённости теплообменных трубок парогенератора Белоярской АЭС: VIII Междунар. науч.-техн. конф. "Водоподготовка и водно-химические режимы ТЭС. Цели и задачи", ВТИ, Москва, 14 октября 2021.

Стырикович М. А. Влияние отложений окислов железа на массообмен в парогенерирующих каналах / М. А. Стырикович, З. Л. Миропольский, B. C. Полонский и др. // Труды МЭИ. 1972. Вып. 128.

Полонский В. С. Модель процесса концентрирования при кипении в капиллярно-пористых структурах / В. С. Полонский, А. С. Зуйков, А. И. Леонтьев и др. // Докл. Академии наук СССР. 1978. Т. 241.

Стырикович М. А. Современное состояние исследований процесса массобмена при кипении в капиллярно-пористых структурах / М. А. Стырикович, В. С. Полонский, А. С. Зуйков и др. // Теплофизика высоких температур. 1980. Т. 18. Вып. 3.

Стырикович М. А., Полонский В. С., Циклаури Г. В. Тепломассообмен и гидродинамика в двухфазных потоках атомных электрических станций. - М.: Наука, 1982.

Полонский В. С., Орлов А. В. Аналитическая модель процесса концентрирования при генерации пара в проницаемых капиллярно-пористых структурах // Теплофизика высоких температур. 1992. Т. 30. Вып. 6.

Рассохин Н. Г. Исследование процессов образования отложения магнетита в парогенераторах высокого давления при развитом поверхностном кипении / Н. Г. Рассохин, Л. П. Кабанов, С. А. Тевлин и др. - В кн. "Водоподготовка, водный режим и химконтроль на паросиловых установках". - М.: Энергия, 1978. Вып. 6.

Стырикович М. А. Анализ влияния пористых отложений на концентрирование примесей в парогенерирующих каналах / М. А. Стырикович, О. И. Мартынова, З. Л. Миропольский и др. // Теплофизика высоких температур. 1977. Т. 15. Вып. 1.

Манькина. Н. Н. Физико-химические процессы в пароводяном цикле электростанций. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2008.

Boiler Water Deposition Model:Part 1: Feasibility Study, EPRI, Palo Alto, CA: 2004,1004931.

Тарасова Н. В., Орлов В. М. Теплоотдача и гидравлическое сопротивление при поверхностном кипении воды в кольцевых каналах. - В кн. "Конвективная теплоотдача в двухфазном и однофазном потоках". - М.-Л.: Энергия, 1964.

Дорощук В. Е. Кризисы теплообмена при кипении воды в трубах. - М.: Энергия, 1970.

Гидравлический расчёт котельных агрегатов (Нормативный метод) / О. М. Балдина, В. А. Локшин, Д. Ф. Петерсон и др.; под. ред. В. А. Локшина и др. - М.: Энергия, 1978.

Кот А. А., Деева З. В. Водно-химический режим мощных энергоблоков ТЭС. - М.: Энергия, 1978.

Липов Ю. М., Третьяков Ю. М. Котельные установки и парогенераторы. - М.-Ижевск: НИЦ "Регулярная и хаотическая динамика", Институт компьютерных исследований, 2006.

IAEA-TECDOC-1203, Thermohydraulic relationships for advanced water cooled reactors, International Atomic Energy Agency IAEA, Vienna, Austria, April 2001.

Полонский В. С., Зыкова Н. Г. О ступенчатом испарении в котлах-утилизаторах ПГУ // Энергетик. 2021. № 3.

Стырикович М. А., Катковская К. Я., Серов Е. П. Парогенераторы электростанций. 2-е изд., перераб. - М.-Л.: Энергия, 1966.