Способ консервации полых металлических элементов теплоэнергетического оборудования и схема для его осуществления

 

Использование: консервация теплотехнического оборудования. Сущность изобретения: для защиты от коррозии при простое оборудования в него подают осушенный воздух с температурой, соответствующей температуре окружающей среды. Предварительно воздух сжимают до 3-15 кг/см², охлаждают до необходимой температуры с удалением влаги, дросселируют до давления 0,5-1,5 кг/см² и распределяют воздух по защищаемому оборудованию. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области теплоэнергетики и может быть использовано для консервации паровых турбин, котлов, паропроводов, генераторов, теплообменного вспомогательного оборудования, трубопроводов сетевой и подпиточной воды, и может быть использовано при останове теплоэнергетического оборудования в резерв на различные сроки, в ремонт.

При длительных простоях оборудования ТЭС и АЗС возникает необходимость защиты деталей энергетического оборудования от коррозии.

Известен способ консервации пароводяного тракта с помощью инертного газа азота при поддержании избыточного давления в тракте в течение всего времени консервации.

Недостатком указанного способа является органическая область применения. Нельзя, например, применять указанный способ для консервации турбины по причине больших утечек азота через неплотности и концевые уплотнения, а значит, и энергоблок в целом не может консервироваться азотом. Нельзя консервировать азотом и один котел, т.к. в блочной схеме отсутствуют запорные задвижки со стороны промперегревателя, что приведет к большой утечке азота. Кроме того, консервацию азотом невозможно совместить с одновременным проведением ремонта консервируемых поверхностей.

Известен способ консервации барабанного котла с экономайзером путем поддержания циркуляции котиловой воды с температурой не ниже 250^oC с одновременной подачей в контур котла через его барабан аммиачного раствора, который вводят в барабан непосредственно после останова котла, при этом одновременно в водяной экономайзер подают водный раствор аммиака и осуществляют периодическую продувку котла.

Недостатками указанного способа являются дороговизна реагентов, сложная технология их хранения, приготовления и утилизации, экологические проблемы.

Известен способ консервации котлов и турбин путем создания на внутренней поверхности оборудования слоя ингибитора, наносимого на металл при продувке оборудования горячим воздухом или дозированием ODACON'B пар.

Недостатком указанного способа являются дороговизна химических веществ, опасность попадания ингибитора в атмосферу, образование при консервации невентилируемых поверхностей и неравномерное распределение ингибитора по металлу, что приводит к усилению локальной коррозии, ограниченная область применения из-за вредного окислительного воздействия ингибитора на медь и ее сплавы.

Известен способ консервации внутренних полостей парогенератора тепловых электростанций, при котором в парогенераторе создается вакуум и при расширении поступающего воздуха происходит ее "сушка".

Недостатком указанного способа является невозможность проведения ремонта оборудования во время консервации, кроме этого,при низкой температуре внутри парогенератора начинается конденсация водяных паров с внешней стороны конденсируемого объекта, выпадание росы и возникает коррозия внешних поверхностей.

Наиболее близким техническим решением является способ консервации турбинного оборудования, включающий постоянное нагнетание в полости консервируемого оборудования сухого атмосферного воздуха, подачу которого осуществляют в консервируемый объект в одном направлении при постоянной вентиляции консервируемого объекта. Перед передачей в объект воздух подогревается в специальном воздухоподогревателе, обеспечивающем подсушку воздуха до необходимой величины.

Указанный способ консервации турбоустановок сухим нагретым воздухом имеет следующие недостатки.

Для отдельных консервируемых поверхностей способ оказывается неэффективным из-за охлаждения воздуха в слабо вентилируемых объемах до температуры окружающего воздуха, в результате чего повышается влажность и усиливается локальная коррозия.

Кроме этого, подогретый воздух обладает способностью поглощать влагу. И если воздух на пути через турбину или котел дополнительно увлажняется водой из тупиковых участков, то при последующем охлаждении влажность его резко возрастает. Таким образом, всегда существует опасность перемещения влажности из теплой части оборудования в холодную. Получить равномерное поле сухого воздуха в этом случае практически невозможно.

Требует больших энергетических затрат для поддержания консервируемого оборудования в прогретом, примерно до 60^oC, состоянии; кроме того, значительное ежегодное потребление электроэнергии на консервацию одного блока Данный способ требует установки дополнительного оборудования: вентиляционной и калориферной; сложная схема обвязки калорифера и т.д. В отдельных случаях требуется установка электрофильтров для подогрева воздуха.

Способ консервации можно использовать только для турбин, он не пригоден для консервации всего энергоблока, включающего котел, трубопроводы и различное вспомогательное оборудование ввиду практической невозможности предотвращения охлаждения воздуха и конденсации влаги в разветвленной трубной системе котлоагрегата. Использование указанного метода на турбине также не обеспечивает надежную консервацию всех элементов и узлов турбины. Некоторые узлы турбины охладятся ниже исходной температуры подогретого воздуха, влажность его в этих местах возрастет и создадутся условия для локальной коррозии.

Известна схема для консервации турбинного оборудования, содержащая трубопровод подвода воздуха с установленным на нем нагнетателем воздуха, калорифером, консервируемый объект с линией сброса воздуха с запорными вентилями.

Недостатками указанной схемы являются следующие.

Из консервируемого объекта требуется выпускать большое количество воздуха для обеспечения постоянной вентиляции в объекте, что требует установки вентилятора по воздуху большой производительности.

Большие энергозатраты, связанные с поддержанием температуры воздуха в объеме около 60^oC при больших его расходах.

В невентилируемых пространствах наблюдается охлаждение воздуха до температуры окружающей среды с повышением его влажности до первоначальной (возможно и выше), что вызывает локальную коррозию.

Ограниченная область применения (только для турбин).

Невозможен ремонт теплоэнергетического оборудования одновременно с консервацией.

Схема не предусматривает регулирования и распределения воздуха, т.к. снабжена запорной арматурой.

Техническая задача, решаемая предлагаемым техническим решением, - повышение надежности консервируемого оборудования путем значительного снижения стояночной коррозии за счет повышения эффективности консервации.

Для решения поставленной задачи по известному способу консервации полых металлических элементов теплоэнергетического оборудования, который осуществляют путем подачи в консервируемый объект сухого воздуха; сухой воздух подают при температуре,соответствующей (равной) температуре окружающего объекта воздуха, для этого воздух перед подачей в консервируемый объект подвергают сжатию до 3-15 кгс/см² при последующем охлаждении его до температуры окружающего объект воздуха, удаляют образовавшуюся влагу и дросселируют до давления 0,5-1,5 кгс/см², регулируют расход воздуха в объекте и его распределение по объекту, а также расход воды на воздухоохладитель, при этом консервацию начинают после удаления влаги из объекта.

Для решения поставленной задачи в известной схеме консервации полых металлических элементов теплоэнергетического оборудования, содержащей трубопровод подвода воздуха с нагнетателем воздуха, консервируемый объект и линию сброса воздуха с запорными органами; на воздухоподводящем трубопроводе перед консервируемым объектом дополнительно установлены последовательно соединенные поверхностный воздухоохладитель, сепаратор с влагоотделяющим устройством и регулирующий давление в объекте дроссельный клапан, а на консервируемом объекте установлены отводы воздуха с дроссельными клапанами из каждой отдельной части его внутреннего объема.

Реализуется предлагаемый способ консервации с помощью схемы, представленной на фиг. 1.

Предлагаемая схема для консервации полых металлически элементов теплоэнергетического оборудования содержит воздухоподводящий трубопровод 1, на котором расположены последовательно установленные нагнетатель воздуха 2, поверхностный охладитель 3, сепаратор 4 с влагоотделяющим устройством, дроссельный клапан 5, установленный перед консервируемым объектом 6, для регулирования давления в последнем. При этом на консервируемом объекте 6 установлены линии отвода воздуха 7 с дроссельными клапанами, обеспечивающими регулирование расхода и распределения воздуха к консервируемом объекте.

В качестве нагнетателя воздуха 2 могут быть использованы компрессоры, эксгаустеры, воздуходувки, обеспечивающие давление не менее 3-15 кгс/см².

Забор воздуха производят изнутри или снаружи помещения, где расположено консервируемое оборудование. Воздух с помощью нагнетательной установки 2 сжимают до 3-15 кгс/см² (в зависимости от типа нагнетателя), при этом его температура повышается. Сжатый воздух поступает в охладитель 3, где его температура снижается до температуры окружающего оборудования воздуха и происходит конденсация влаги из охлажденного воздуха с последующим ее удалением в сепараторе 4. После удаления влаги сухой воздух подвергают дросселированию с помощью редуктора до давления 0,5-1,5 кгс/см². В процессе дросселирования воздух дополнительно подсушивается. Перед подачей воздуха в консервируемый объект из последнего удаляется влага. Распределение воздуха по объекту и его расход осуществляются с помощью дроссельных клапанов 7, которые врезаются в различных местах консервируемого объекта.

Подача сухого воздуха при температуре, соответствующей температуре окружающего оборудования воздуха, позволяет избежать выпадания влаги (росы) на наружной и внутренней поверхностях объекта.

Процесс сушки воздуха поясняется диаграммой, представленной на фиг. 2.

При сжатии воздуха его начальное состояние характеризуется точкой 1 (атмосферное давление, температура 3^oC, влажность условно максимальная ϕ 100% d 20 г/кг с.в.). С помощью нагнетателя воздух сжимается до давления P_н, точка 2 (P_н 5 кгс/см²). При последующем охлаждении воздуха относительная влажность сначала повышается до 100% (в процессе 2-A). Далее начинается процесс выделения из воздуха воды (процесс A-3). Если по условиям работы ТЭЦ удается охладить воздух до t₃ ниже первоначальной температуры t₁ точка 3 (t₃ 25^oC), влагосодержание воздуха составит до d₂ (d₂ 4 г/см с.в.).

Если по условиям работы ТЭЦ охладить воздух удается только до выше первоначальной t₁ (t₃ 35^oC) точка 3', влагосодержание воздуха станет 7,2 г/кг с.в.).

После сепарации воздух дросселируется до требуемого давления P_об (P_об 1,2 кгс/см²) точка -4 и 4'. На диаграмме i-d" точки 3 и 4 совпадают, т.к. влагосодержание и температура воздуха в процессе дросселирования не изменяются. В точках 3 и 3' влажность воздуха составляет 100% в точках 4 и 4' ϕ_p- 24% Таким образом, термодинамическая сушка воздуха обеспечивает со значительным запасом необходимую влажность воздуха, которая практически предотвращает стояночную коррозию (относительная влажность воздуха ниже 50%). Указанная величина влажности является коррозионно-безопасной.

Формула изобретения

1. Способ консервации полых металлических элементов теплоэнергетического оборудования путем подачи в консервируемый объект сухого воздуха, отличающийся тем, что сухой воздух подают при температуре, соответствующей температуре окружающего объект воздуха, для этого перед подачей в консервируемый объект воздух последовательно подвергают сжатию до 3 15 кгс/см² при последующем охлаждении его до температуры окружающего объект воздуха, удаляют образовавшуюся влагу и дросселируют до давления 0,5 1,5 кг/см², регулируют расход и распределение воздуха в объекте, расход воды на воздухоохладитель, при этом консервацию начинают после удаления влаги из объекта.

2. Схема для реализации способа консервации полых металлических элементов теплоэнергетического оборудования, содержащая трубопровод подвода воздуха с установленным на нем нагнетателем воздуха, консервируемый объект и линию сброса воздуха с запорными органами, отличающаяся тем, что на воздухоподводящем трубопроводе перед консервируемым объектом дополнительно установлены последовательно соединенные поверхностный воздухоохладитель, сепаратор с влагоотделяющим устройством и регулирующий давление в объекте дроссельный клапан, а на консервируемом объекте установлены отводы воздуха с дроссельными клапанами из каждой отдельной части его внутреннего объема.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2