Файл: Субботина, Н. П. Водный режим и химический контроль на тепловых электростанциях.pdf

к . N a C I — ненасыщенным раствором. Следовательно, начало выделения NaaSCH, ЫагБЮз и ЫазРСч должно предшествовать началу выделения NaCI. В связи с быст­ рым снижением растворимости солей натрия по мере снижения параметров пара выделение их в твердую фазу должно распространяться на ограниченный участок про­ точной части турбины.

Известно, что в контакте с перегретым паром может сосуществовать несколько модификаций свободной кремнекислоты, в частности кристаллический кварц и аморфная кремнекислота. Так как при одинаковых па­ раметрах пара растворимость у кварца существенно меньше, чем у аморфного кремнезема, выделение твер­ дой фазы кварца должно начинаться в турбине раньше, чем аморфной кремнекислоты.

Твердая фаза того или иного вещества не должна выделяться из парового раствора в пределах турбины в том случае, когда фактическая концентрация этого вещества в паре начальных параметров меньше величи­ ны его растворимости при минимальных параметрах перегретого пара в турбине. Если в турбине есть ступе­ ни, где пар увлажняется, то при поступлении пара в эти ступени все примеси, содержащиеся в нем, должны рас­ пределяться соответственно своим коэффициентам рас­ пределения между двумя фазами — жидкостью и насы­ щенным паромi . Так как растворимость солей натрия в жидкой фазе весьма велика, образующаяся двухфаз­ ная система по этой примеси не достигает состояния на­ сыщения. Следовательно, выделения солей натрия из потока влажного пара происходить не может.

В отложениях, образующихся в проточной части па­ ровых турбин высокого давления, встречаются все при­ меси, содержащиеся в перегретом паре. В их располо­ жении по длине проточной части турбин наблюдается определенная закономерность, согласующаяся с имею­ щимися данными о растворимости индивидуальных ве­ ществ в перегретом паре. В цилиндре высокого давле­ ния (ЦВД) в отложениях обычно преобладают соли натрия (20—50%), окислы железа и меди (40—70%),

1 Необходимо учесть, что для начала выделения необходимо некоторое пересыщение, так называемый кристаллизационный напор.

185

в цилиндре низкого давления (ЦНД) преобладают сво­ бодная кремнекислота (40—80%) и окислы железа ( Ю - 1 2 % ) .

Химические анализы отложений позволяют обнару­ жить в них силикаты, карбонаты, хлориды и фосфаты натрия. Содержание соединений кальция и магния в от­ ложениях невелико, обычно менее 5%.

Специальные исследования ф а з о в о г о с о с т а в а о т л о ж е н и й в турбинах показали, что наряду с меха­ нической смесью кристаллов таких простых соединений, как дисиликат натрия (Na2 Si2 05 ), магнетит (Fe3C>4), хлористый натрий (NaCl), в отложениях имеются двой­ ные соли и сложные минералы, такие, как ферросили-

она выделяется в форме кварца и кристобалита, а при давлениях менее 3 кгс/см2 — в аморфном состоянии в форме опала. Окислы железа в отложениях турбин наряду с магнетитом Fe3 04 представлены также гемати­ том a-Fe2 03 . Ближе к хвостовой части турбины процент гематита в отложениях обычно увеличивается. Присут­ ствие в отложениях турбин сложных минералов указы­ вает на то, что процессы образования твердой фазы из смесей веществ протекают иначе, чем процессы кристал­ лизации индивидуальных веществ из их соло растворов. Для получения более полных и правильных представ­ лений об этих процессах необходимо изучать равновесия в многокомпонентных системах при различных парамет­ рах перегрева пара.

Количество отложений по' отдельным ступеням тур­ бины распределяется очень неравномерно. Как прави­ ло, на самых первых по ходу пара ступенях турбин высокого и среднего давления абсолютное количество отложений мало. На последующих ступенях количество

отложений у разных турбин различна. Местоположение

186

Основные сведения о количестве отложений и их расположении получают во время длительных остано­ вов со вскрытием турбин, когда наряду с визуальным осмотром проточной части имеется возможность ото­ брать пробы отложений. Происходящая при остановах турбин конденсация пара сопровождается частичным растворением в каплях влаги легкорастворимых компо­ нентов отложений, что в какой-то мере искажает наши представления об их качественном и количественном составе. Неизбежный при вскрытии турбины контакт проточной части с атмосферным воздухом может обус­ ловить попадание примесей из окружающей среды или их взаимодействие с отложениями. По этой причине

ступеней турбины также характеризуется большой не­

особенностями гидродинамики потока, поскольку пара­ метры пара по сечению почти не меняются. По-види­ мому, с гидродинамикой потока связаны иногда незна­ чительные, а в отдельных случаях существенные разли­ чия в количественном и качественном составе отложе­ ний на диафрагмах и рабочих лопатках в соседних ступенях турбины. Необходимо отметить, что при со­ блюдении норм для качества пара значительные загряз­ нения проточной части турбин встречаются редко; обыч­ но даже после длительной эксплуатации на лопаточном

6-3. СОСТАВ ОТЛОЖЕНИЙ В ТУРБИНАХ СВЕРХКРИТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Турбины сверхкритнческого давления (СКД) рабо­ тают на паре, вырабатываемом прямоточными пароге­ нераторами. В настоящее время большинство установок сверхкритического давления в нашей стране имеет кон­ денсационные турбины с начальными параметрами па-

187

pa 240 кгс/см2, 565—585 °C. Опыт эксплуатации энерго­ блоков сверхкритического давления еще невелик: мас­ совые пуски блоков СКД начались с 1963 г., и, естест­ венно, выявлены далеко не все особенности поведения примесей в парогенераторах и турбинах при разных условиях работы и разном оформлении вспомогательно­ го оборудования.

По аналогии с установками докритических парамет­ ров на всех первых блоках СКД -в качестве конструк­ ционных материалов в конденсаторах турбин и подогре­ вателях низкого давления были использованы медные сплавы. Такое решение представлялось оправданным потому, что условия по температуре и давлению в коиденсатном тракте ТЭС при любых начальных парамет­ рах пара остаются практически неизменными; мало меняются и условия поступления в конденсат продуктов коррозии медных сплавов. Опыт эксплуатации энерго­ блоков сверхкритических параметров, имеющих конден­ саторы турбин и подогреватели низкого давления из

(СизО и СиО) отлагаются в турбинах СКД на всех ступенях высокого давления. По поверхности лопаток

ной работе турбин достигает 90—95%; в зоне более

соотношение окислов меди и железа в отложениях изме­ няется в сторону уменьшения содержания меди. В обла­ сти среднего и низкого давления турбин СКД отложе­ ния содержат преимущественно окислы железа, в смеси с солями натрия, в основном Na2S04, и свободной дву­ окисью кремния.

Как показывают наблюдения за качеством пара СКД в условиях стационарной работы блока, концен­

188

щенным паровым раствором по отношению к этим веществам. При расширении пара в турбине с уменьшением давления и температуры растворимость примесей в паре уменьшается. Изменение растворимостей РезО^ CuO, NaCl и Si0 2 по ступеням турбины К-300-240 пока­ зано на рис. 6-2. Для окислов железа « меди, которые в паре начальных параметров находились в состоянии насыщенного раствора, состояние пересыщения насту­ пает уже на первых ступенях турбины, и здесь должна начинаться их выделение в твердую фазу. Так как

растворимость окислов меди снижается быстрее, чем

Количество отложений в турбинах СКД имеет, есте­ ственно, непосредственную связь с качеством питатель­ ной воды парогенераторов. В условиях, когда добавоч­ ная вода и весь турбинный конденсат подвергаются глубокому химическому обессоливанию, питательная во­ да парогенераторов СКД содержит очень мало раство­

в перегретом паре СКД, все соли натрия проходят паро­ генератор, включая пароперегреватель, транзитом, не задерживаясь в нем. Значительное количество солей натрия в отложениях на лопатках ЦСД и Ц Н Д турбин

189